孙利明 浙江舞台设计研究院有限公司 杭州市滨江区 310053
摘要：旋转升降舞台是提高演出效果的重要设施，液压旋转升降系统各元件之间的协调配合，能够共同完成对舞台旋转、升降的回路控制。本文主要分析了液压旋转升降舞台的结构和设计原理以及液压升降旋转系统的设计，并对该系统的运行维护和故障处理做了详细的阐述。
关键词：液压；旋转升降舞台；设计；应用
一些比较高档的文化娱乐场所和重要的文艺演出，为了营造出一种生动形象的立体演出效果，大多采用液压旋转升降舞台，进而抛弃传统的静止舞台类型。为对液压旋转升降舞台的设计原理和应用效果进行更加详细直观的阐述，本文以某文艺演播厅的室内旋转升降舞台为例，具体研究液压旋转升降舞台的设计原理和应用过程中应当注意的问题。
一、液压旋转升降舞台的结构和设计原理该液压旋转升降舞台由钢结构焊接件为基本构件，并用防火材料装饰外观。舞台自身净重4000kg，需要设计的最大负荷为3000kg，舞台的最大上升高度为1.5m，控制回路能对各独立升降舞台进行单独控制，达到多层次的升降效果。整个舞台由4 个台面、3 个转轴、2 个齿圈、1 个滚柱、5 个液压马达、7 个底板、8 个底座和多个驱动液压缸构成。当四个伸缩式液压缸的活塞同步上升时，可推动舞台底座和台面沿垂直方向上升或下降。
液压马达可驱动齿圈运动，使各个台面旋转运动。为降低舞台升降时的摩擦阻力，需要在舞台台面和底座之间安装滚柱，降低液压马达的驱动阻力，使其更加快速的驱动台面转动[1]。
二、液压旋转升降系统的设计（一）液压系统的组成和工作原理舞台升降过程需先行启动油泵电动机，三个油泵中只有一个双联油泵开始工作，大流量泵和小流量泵仍处于静止卸荷状态。当舞台上升时，电磁铁充电得力，升降回路开始升压，此时大流量泵开始输出液压油，液压油依次经过五个换向阀，四个液控单向阀，最后进入液压缸无杆腔，对台面和底板产生推动力，使台面和底板克服自身重力和与滑轨之间的摩擦力上升。由于液压缸的尺寸相对较大，为了减少液压元件之间的摩擦力，提高舞台上升速度，保障其安全性，一般采取调整油泵和液压缸尺寸的方式进行方案设计，而非设置调速元件[2]。当舞台升降到最大行程或停止升降时，电磁铁失电，换向阀转换方向，主控制回路卸荷。此时，由于液控单向阀处于锁死状态，舞台的静止状态就可以得到保障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当舞台下降时，电磁铁继续充电得力，系统控制回路开始升压，高压油进入先导控制阀，将锁死的液控单向阀解开，换向阀改接油箱，舞台依靠自身的重力下降，舞台下降速度可由调速阀调节。
由于液压控制系统的四个支路所选用的元件型号和输入流量相同，因而可以达到同步控制的效果，保证四个油缸同步上升或下降。舞台升降的另一个要求就是保证升降力度的一致性，这就需要液压缸之间产生的推力相同，为了达到这个目的，一般是利用多个单向阀将各控制支路之间隔离开来，借助溢流阀的压力控制作用，保证各控制支路之间的压力设定相同。
舞台旋转过程的设计需要充分考虑场地周围的环境，避免旋转角度过大超过预定的场地空间。为缩小旋转空间，提高工作效率，一般采用双联式油泵进行支路控制。舞台升降过程由大流量泵进行控制，舞台旋转则由小流量泵和驱动液压马达共同完成。舞台升降和旋转可分别控制，独立进行。油泵启动之后，换向阀卸荷处于左位，保证舞台的正向旋转，高压油进入液压马达驱动换向阀回转，控制舞台反向旋转。
（二）电气控制回路设计对舞台电气控制回路进行设计时，需要保证液压系统运行控制的可靠性和各电气元件的正常运行。当按下上升按钮时，继电器充电自锁，电磁体充电使换向阀置于左位，舞台缓慢上升，当舞台上升至最高点时，按下控制按钮，继电器失电，换向阀置于常位，液压系统开始升压，此时液控单向阀仍然处于静止状态，液压缸无杆腔中的液压油无法排出，使油箱内处于保压状态，舞台静止不动[3]。当按下下降按钮时，继电器再次充电自锁，电磁铁充电，高压油进入液控单向阀的另一侧，液压缸在调速阀的控制下开始下降。这种电气控制回路设计可以保证舞台在升降和旋转过程中得到灵活控制，并可在运行过程中随时停止，按下控制按钮，液压缸控制回路就会失电，使舞台在按下的一瞬间静止，并在此处停留。在该控制回路中，还设置了动合触头，以保证油泵在启动之后能够正常控制液压阀的运转。
三、对液压旋转升降系统的日常维护与故障处理（一）对液压旋转升降系统的日常维护旋转升降舞台的机械传动装置比较简单，不需要复杂的维护措施，只需要定期对齿轮和导轨进行润滑，防止异物进入即可。液压旋转升降系统则相对复杂，运行过程中受到的干扰因素也较多，因此对液压旋转升降系统需要进行定期的保养维护，使液压旋转升降舞台始终处于良好的工作状态。液压旋转升降系统中的液压控制元件和其他电器元件所处的工作环境比较恶劣，主动性的维护保养可防止这些元件的老化、生锈，保证其工作性能的可靠性。对于换向阀和电磁铁的工作状态需要重点查看，经常检查阀芯滑动是否正常灵活，及时消除阻滞因素，保证其换向的灵活性。液压旋转升降系统各元件在运行过程中会相互摩擦产生铁屑，因此需要及时清理元件运行环境中的铁屑和其他杂物，避免对控制阀的阀芯产生阻滞影响。
电气元件在运行过程中容易出现短路现象，需要经常检查电气元件的运行状态，防止短路情况的发生。在该系统的滤油器滤芯持续工作200 小时之后，需要进行彻底的清洗或更换[4]。每隔三个月就要清除一次舞台底部放油口的水分和杂质，每隔一年更换一次液压油。
（二）对液压旋转升降系统的故障处理该液压旋转升降舞台投入使用两年后基本没有大的故障出现，主要的故障形式为油泵启动后出现噪音，舞台升降不灵活。在操作上升按钮时，有时舞台上升的反应时间较长，经过很长一段时间之后才开始上升，这种问题在舞台下降过程同样出现过。通过对运行现场的实地勘察，可以分析出造成油泵启动时出现噪音的原因是柱塞泵内部元件的损坏，元件损坏的原因一般是由于油泵吸油不足所导致的。吸油管漏气和吸油管过滤器堵塞都是造成油泵吸油不足的主要原因。为此，可将液压阀的进油软管拆开，更换过滤器，进行试运行观察是否仍有喷油现象。舞台旋转升降中出现停滞卡顿的主要原因是换向阀和调速器发生故障，一般是由于电磁铁线圈接线头出现松动造成接触不良，只需紧固接线螺钉即可将故障排除。
结语液压旋转升降舞台使文艺表演的形式更加丰富多彩，极大的提高了演出效果。在进行液压升降旋转系统设计时，需要根据施工现场的实际环境确定总体设计方案，并进行液压系统和电气控制系统的对比研究，在周密论证，科学设计的前提下保证设计结构的简单、高效和稳定性，确保舞台结构能够进行稳定的升降和旋转。投入使用后需要完善保养和维护措施，对液压旋转升降系统进行必要的日常维护，严密监测容易出现运行故障的环节，及时检修和更换元件设备，使液压旋转升降舞台满足基本的演出需求。
参考文献：[1]周立锋，阮玉塘，崔建辉，严华锋.2012 央视龙年春晚升降舞台设计[J].演艺科技，2012，02：38-41.[2]袁溪泽，齐向东.基于PLC 的升降舞台同步模糊控制系统研究[J].工业仪表与自动化装置，2012，03：98-101.[3]李炜，王启业，龚建兴.多电机同步控制在升降舞台系统中的应用[J].电气自动化，2010，05：11-13+22.[4]彭云涛.国内鼓筒式转台的应用与三维仿真设计探讨[J].艺术科技，2010，04：21-28.
论文作者:孙利明
论文发表刊物:《基层建设》2015年1期供稿
论文发表时间:2015/9/2
标签：舞台论文; 液压论文; 液压缸论文; 油泵论文; 回路论文; 元件论文; 系统论文; 《基层建设》2015年1期供稿论文;