舞台设计的设备安全
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发布时间：2022-04-24 06:17
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时间：2022-05-07 05:37
设备安全是指：舞台机械设备在规定的工作条件下长期使用不产生意外事故的能力；在发生临时故障时能在降低后的技术参数下继续工作的能力；舞台机械设备对非正常工作状态的感知、显示和报警的能力。这种能力或性能通常是由机械设计本身和电气控制共同完成的；考虑在演出中尽快能排除舞台机械的临时故障的能力，使舞台机械的故障尽量能不影响演出的正常进行。
涉及设备安全的因素很多，主要有以下几个方面： 所有机械零部件的选择和设计必须保证在额定载荷和惯性载荷的联合作用下，能可靠的工作并有一定的安全储备，即有足够的安全系数。安全系数定义为:所有材料的极限应力与零件的最大工作应力之比。零件的最大工作应力应
考虑最大静载荷及动载荷（紧急启制动、碰撞等惯性载荷）作用下产生的应力。例如:悬挂重物或牵引用的钢丝绳，其安全系数应大于或等于10;起重链的安全系数应大于或等于12;传动链的安全系数应大于或等于10;所有传动系统的部件在选用时应能承受两倍的额定载荷;初略计算时，传动件和受力件的安全系数应大于或等于6，精确计算时其安全系数应符合有关标准或规范对该类零件的规定。 液压旋转升降舞台设计与应用
随着文化生活的日益丰富，人们对演出活动中舞台效果的要求越来越高。在比较高档的文化娱乐场所，为创造一种生动活泼的立体演出效果，传统的静止舞台逐渐被摈弃，而代之以旋转升降舞台。笔者承担了某五星级大酒店室内旋转升降舞台的设计工作，在制订设计方案时，考虑到有效利用现场的有限空间，尽可能地减少传动装置的占地面积，可靠保证舞台平稳升降和旋转，采用了液压传动方式。(1)旋转升降舞台的工作原理该舞台直径6m，采用钢结构焊接件作为基架，再以防火材料加以装饰。舞台本体自重约3500㎏，设计最大有效载荷2500㎏，舞台最大升降高度为1m，要求能够单独控制舞台的升降和旋转运动。
舞台由台面4、转轴3、齿圈2、滚柱组件1、液压马达5、键6、底板7、底座8及均布于底座下方的驱动液压缸组成。四只伸缩式液压缸的活塞同步上升时，推动底座及舞台沿导轨竖直上升。舞台的旋转运动由可独立控制的液压马达驱动齿圈2来实现。为有效降低摩擦阻力矩，在底座和台面间布置了滚柱组件，保证液压马达能够比较轻便地驱动舞台回转。
(2)液压系统设计
1液压系统组成及工作原理
液压系统组成如图二所示。其工作过程如下：
舞台升降：油泵电机启动后，双联油泵1开始工作，但大流量泵和小流量泵均处于卸荷状态。舞台上升时，电磁铁YA6得电，升降回路升压，大流量泵输出的液压油分别通过换向阀4~8再经四个液控单向阀12~15进入四个液压缸无杆腔，产生推力，克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大，舞台上升速度较慢（设计上升速度为0.02m/s），为减少液压元件的数量，保障系统的可靠性，不设置调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案；当舞台停止上升或到达最大行程时，电磁铁YA6失电，换向阀25处于左位，主回路卸压。由于液控单向阀12~15锁死，舞台停止在锁死位置；舞台下降时，电磁铁YA5、YA6得电，系统控制回路升压，高压油进入液控单向阀12~15的先导控制阀，将液控单向阀打开，同时YA1～YA4得电，换向阀4～7接油箱，舞台依靠自重下降。下降速度可由调速阀12~15调定。同步控制：本系统四条同步支路所选用的元件型号相同、各支路输入流量相同，可以较好的保证四个伸缩式油缸的同步上升、同步下降。
平衡控制：为使四个液压缸产生相同的推力，系统中采用四个单向阀16~19将四条支路隔离开，然后用一个溢流阀20进行压力控制，保证各支路设定压力相同。 考虑到施工现场场地有限，为节约空间，提高效率，本设计中采用了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降，小流量泵用于驱动液压马达带动舞台旋转。两种运动可以独立控制，互不干涉。油泵启动时，通过换向阀27卸压；需要控制舞台正向旋转时，电磁铁YA9、YA7得电，换向阀24处于左位。高压油经阀24进入液压马达驱动其回转，通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。若YA9、YA7得电，则马达驱动舞台反转。单向阀22、23和溢流阀26组成液压马达过载保护回路。2.2电气控制回路设计
分析舞台工作过程，为实现液压系统的运行控制，各电气元件的动作循环。根据电气元件动作循环表设计电气控制线路图。按下上升按扭SB3，中间继电器K1得电并自锁，电磁铁YA6得电，换向阀25置左位，舞台上升。舞台上升至行程终点压下行程开关ST，中间继电器K1失电，换向阀25边为常位，液压系统升压。此时液控单向阀12~15截止，液压缸G1~G4无杆腔中的液压油不能排回油箱，处于保压状态，维持舞台在该处静止。按下下降按扭SB4，中间继电器K2得电并自锁，同时K1得电，电磁铁YA5、YA6、YA1~YA4均通电，高压油经换向阀3进入液控单向阀12~15的先导阀，液控单向阀打开，液压缸在调速阀8~11的控制下缓缓下降。舞台升降和回转可以灵活机动控制，运行中可随时停留。按下按扭SB7，液压缸控制回路失电，舞台在该处停留；按下按扭SB8，液压马达控制回路失电，舞台停止旋转。控制线路中设置了动合触头KM1来保证油泵启动后再控制各液压阀，达到了电机启动和液压控制的互锁目的。
(3)液压系统维护与故障处理
该舞台机械传动装置比较简单，只要定期对齿轮副和导轨副进行润滑，防止异物进入，可以保证很高的可靠性。而液压系统相对比较复杂，影响其正常运转的因素也多，因此对液压系统进行主动保养和预防性维护，可以使液压旋转升降舞台保持良好的技术状态。旋转升降舞台液压控制元件与电气元件工作环境比较恶劣，主动保养和预防性维护的重点是这些元器件的可靠性。应经常性地检查换向阀电磁铁的工作状态及阀芯滑动是否灵活，及时消除阻滞现象。定期清理周围环境中铁屑等杂物，防止控制阀芯被卡死。要检查电气元件是否存在短路等隐患，清扫灰尘，去除油污，保障电气元件正常工作。滤油器滤芯在工作250h后，应进行检查，进行清洗或更换。液压油箱应每隔3个月从底部放油口清除水分和杂质一次，并每隔一年(或工作满2000h)更换全部液压油。
液压旋转升降舞台经过近两年的运行，性能稳定。期间出现过一次小故障，故障形式表现为泵启动后明显听到异常声响，舞台升降不灵活。操作上升按扭后，有时出现舞台无反应，有时经过较长时间后可以上升，但速度极慢。下降时出现同样故障，且伴有舞台抖动现象。我们分析，造成异响这种现象的原因可能是油泵吸真空或柱塞泵内部件损坏所致。但柱塞泵工作时间并不长，问题最有可能发生在油泵吸油不足方面。而油泵吸油不足可能是吸*过滤器堵塞或者吸*漏气导致供油不充分。考虑液压系统安装空间狭小，拆开油箱检查比较困难，我们将液压阀27的进油软管拆开，启动电机后发现油液间断性喷出，随后停止排油。油箱油量指示正常，拆开油箱后仔细观察吸*无异常现象。果断更换过滤器，试运行排油正常，操作舞台上升按钮，舞台能正常上升，但舞台下降时依旧不能正常完成动作。凭经验判断产生这种故障的原因最有可能发生在换向阀4~7和调速阀8~11中。在舞台下降时依此推动换向阀4~7的推杆，发现推动换向阀6的推杆时，舞台能正常下降。检查换向阀6电磁铁线圈，发现接线头出现松动造成接触不良。紧固接线螺钉，故障排除。液压旋转升降舞台是活跃人们文化娱乐生活、提高和丰富演出效果的重要设施，笔者在确立总体方案和进行液压系统、电气控制系统设计时，周密论证，科学设计。该设计整体结构简单，液压系统稳定性高，能确保舞台运行的平稳性、安全性和可靠性要求。同时介绍该液压系统的一例典型故障的诊断与维修过程，提出了对该液压系统进行有效保养和维护的措施，为用户日常使用旋转升降舞台提供了指导。
判断音响系统的优劣，应首先观察所处的声学环境其摆放在有利于发挥性能的位置上，将声箱拉开一定的距离，听者与两只音箱呈等边三角形。将左右声道平衡钮放在中间位置，关掉一般器材都有的频率均衡装置。由小到大开启音量旋钮，直至开到最大，在静态下听其噪音如何。然后，放上自己已在多种器材上听熟的CD唱片，慢慢开启音量，听一听声音是否固定；通过左右移动，判断系统的相应特性，增大音量至耳朵刚好未感到不适为止，选择软件中鼓声和大提琴等感觉低音的表现力，看其是否厚实有力、不浑浊、不轻飘，放得开又收得住；利用人声判断中音的性能，层次要分明，既不压抑也不渲染，圆润丰富；采用泛音丰富的小提琴和金属打击乐器的声音判断器材的高音，以细腻流畅、明亮通透、定位准确者为佳；用打击音乐（如打碎玻璃等）听其瞬态、动态、阻尼特性；用交响乐判断音场、气势和整体的频响平衡以及纵深感和现场感；用大音量听基功率裕量和动态范围；用极小的音量判断低输出时的表现能力。
