舞台升降台长台面支撑的解决措施*

刘明强

(斯毕士工程技术(北京)有限公司， 北京 100027)

1 引 言

某剧场设计的舞台升降台，升降台的侧边是风管通道。在初期设计过程中，台面是按照5.5 m，即保留风管的方式设计的，如图1所示。

在设备工厂制造完成，现场台面钢结构正在安装时，导演组根据演出的需要，提出要求将风管处的固定台板部分也做成升降台，并须与原升降台面同步运行。经与设计院讨论后决定将该处风管移到其他位置，此位置留给舞台机械专业，由舞台机械专业来实现导演要求。

图1 原方案

2 分析问题

此处地面标高比原舞台升降台地面标高要高，而此处行程须与原升降台一致，重新设计同行程的升降台在成本、工期等方面难度很大。因此采取直接将原升降台台面钢结构延伸并加固的方法，如图2所示。由此带来的问题是：升降台的一端台面悬伸太长(2.5 m)，按台面承受的载荷计算台面主钢梁截面太大，原台面部件钢结构主钢梁也需加固，这样则整个台面钢结构重量太大，原设计剪刀臂部件强度、刚度及驱动部件驱动功率均不足[1-3]。

图2 导演组要求方案

3 最终方案的确定

通过计算和讨论，最终确定方案为在延伸端钢结构增加支点来解决台面钢结构的刚度和强度问题[4]，如图3所示。这样做的优点是延伸端的主钢梁截面可相对较小，自重也较轻；原台面部件的钢结构梁也可不加固。整个台面钢结构重量增加不多。

又经与导演组沟通，同意将升降台动载荷由2 kN/m2改为1.5 kN/m2，经计算，原功率满足要求。

图3 最终方案

升降台共有2个停泊位，即标高16.200舞台面位和标高15.450观众席位。因此将舞台面位和观众席位分别做支撑，即为低位支撑装置和高位支撑装置。低位支撑装置为可调的固定支座。高位支撑装置主要由一个可随升降台台面钢结构滑动的支撑杆和斜面锁紧组件组成，如图4所示。

图4 高位支撑装置

4 支撑装置机构运行步骤

(1) 从观众席位形成舞台面位状态过程：升降台台面部件通过升降台驱动，即丝杠螺母副运行带动剪刀臂运行，使升降台台面部件升起[5-6]。此过程中，台面部件通过件1支座(固定在台面部件上)带动件2支撑杆上升，通过件1支座与件2支撑杆的铰链连接，件2支撑杆旋转并立起，安装在件2支撑杆下端部的件9轴承在件3导轨内滚动。当升降台台面部件到达舞台面位时，安装在件2支撑杆下端部的件9轴承也到达预定位，件2支撑杆立起达到一定的角度(设计角度为85°)。然后启动件6电动推杆，推动件4锁紧销向前，件4锁紧销由件8导向件导向。件4锁紧销与件2支撑杆接触面为曲面，在件4锁紧销前移的过程中通过曲面推动件2支撑杆顶紧(即件2受一定的预紧力，安装过程中预调节，由限位开关来控制)，同时件4另一面由件5挡块和件8导向定位，防止向后移位。

(2) 从舞台面位状态形成观众席位的过程：启动件6电动推杆后退使件4锁紧销沿件8导向后撤回到原始状态(由限位开关来控制)。然后升降台台面部件通过升降台驱动，即丝杠螺母副运行带动剪叉运行，使升降台台面部件下降，在此过程中，件2支撑件

通过台面部件向下的压力，件1支座与件2支撑杆的铰链连接，件2支撑杆旋转并下降，安装在件2支撑杆下端部的件9轴承在件3导轨内向外侧滚动，直到台面部件达到观众席位，由底位支撑装置支撑。即完成一个运行周期。

(3) 控制方面须将件6电动推杆的运行和升降台驱动部件实行互锁。即在升降台台面部件处于观众席位时，件6电动推杆须撤回(在操作台界面中显示解锁到位)；在升降台台面部件处于舞台面位时，件6电动推杆须伸出即锁到位(在操作台界面中显示锁到位)。在升降台台面部件要向下移动前须将件6电动推杆解锁到位。

5 支撑装置机构结果和分析

图5为现场安装图，本机构按设计图制造加工安装后，运行良好，并达到了预期的效果，台面部件处于舞台面位高位支撑装置锁定，在台面部件延伸部分加载试验后完全达到导演(业主)的要求。

该机构的不足之处是：在台面部件处于舞台面位，启动件6电动推杆推动件4锁紧销向前，件4锁紧销与件2支撑杆接触面为曲面，在件4锁紧销前移的过程中通过曲面推动件2支撑杆顶紧，此过程中锁紧销曲面与支撑杆处是滑动摩擦，其中产生的分力使件2支撑杆侧向受力，其轴承受力图如图6所示。优化思路：将曲面处的滑动摩擦改为滚动摩擦，增大锁紧分力，减小侧向分力。

图5 现场安装图 图6 轴承受力图

参考文献：

[1] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2] 倪振华.振动力学[M].第一版.西安：西安交大出版社，1989.

[3] 徐芝伦.弹性力学(上册)[M].第三版.北京：高等教育出版社，1990.

[4] 郝桐生.理论力学[M].北京:高等教育出版社,1982.

[5] 魏发孔.水平驱动剪刀撑乐池升降台的动性能研究[J].甘肃工业大学学报,1997,23(4):48-50.

[6] 张 宇.一种新型升降台的设计研究[J].机械，2000(6)：6-7.