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摘要：升降台是舞台下机械设备中应用最广泛的设备之一，在专业歌剧院、舞剧院、话剧院以及许多国际知名音乐厅里都配备着各种类型的升降台。它具有快速迁换布景、满足舞台工艺布置的需要，满足舞美设计和剧目编导人员的需要，制造特殊的气氛和效果，根据表演的需求改变舞台形式等作用。本文主要结合对工作经验，讲述了对小起角剪叉升降台的设计分析，并提出了设计建议和意见，希望对行业人士有所帮助。
关键词：小起角剪叉；升降台；舞台；设计分析
升降台是现代机械舞台系统中不可缺少一种多用途升降设备，根据升降台行程比较固定，基坑较浅的特点，它的实现方式有多种，一般有液压驱动方式来说，有液压缸直顶，液压缸斜置顶剪叉机构，液压缸直拉剪臂、刚性链直顶机构等方式，不论采用何种方式，都要具体的投资，基础条件等情况做出具体的选择，由于液压驱动需要有液压泵站，泵站噪音比较大，如何安放泵站一直以来是一个不容忽视的问题，因此很多剧场中采用纯机械式的驱动方式。
1 小起角剪叉升降台的设计背景
在大荷载的情况下，刚性链直顶方式由于驱动机构没有自锁性，所以需附加额外的锁定装置，而大螺旋直顶机构造价比较高，在此情况下，采用水平丝杆-剪叉驱动方式升降台由于自锁性好，造价低，所以一直以来广泛应用。然而，该升降台也存在固有的缺点，具体如下图1图2分析。
图2 升降台由丝杠拉剪刀叉提升形式
由图可知，在荷载及升降台转速基本不变的情况下，当基坑较浅，前臂起角较小时，驱动力及台面速度都很大的时候，例如x角为 10度起始驱动力为台面荷载G的5.67倍，台面起始速度为螺母直线速度的5.67倍，当X 角15度时 ，起始驱动力台面荷载G的3.73倍，台面起始速度为螺母直线速度的3.73倍，所以纯粹的升降台直拉剪臂章起角较小时需要启动动力非常大，台面也有速度突变，因此这种升降台对起角是有限制的，在基坑较浅时难以实现。
为了很好的解决上述问题，我们创造性地把具有省力特点的斜面与上述机构结合起来组成升降台。基本上解决了丝杆直剪臂起始力，台面速度有突破的难题，此种升降台已成功应用于福建龙岩会展中心，武汉艺校等舞台机械工程。如下图3所示：
图3 升降台由丝杠拉斜面小车剪刀叉提升形式
2 小起角剪叉升降台的设计分析
在水平丝杆-斜面小车剪叉驱动方式，由于基坑深度有限，小车斜面仅仅用来减小速度突变，所以斜面不可能在剪臂运动的全过程与其接触。下面我们就来分析一下两者分离前后的阶段及平稳脱离的条件。
当小车与剪臂接触时，是第二种驱动方式，当小车与剪臂脱离后，则有丝杆直接拉剪臂，成为了第一种驱动方式，两者要平稳的过渡，则要求在速度与驱动力上无突变的过程,
V1台面垂/V2台面垂=1
这时V滚轮=V小车=V螺母，肩臂可由丝杆直接拉动而无冲击
（1）这样可以分三种情况，当角度=90度；
V1台面垂/V2台面垂=F1驱动/F2驱动=V滚轮=V小车=V螺母
这时结合小车斜面与剪臂的理想脱离与结合点，各构件之间无冲击
（2）当角度小于90度；
这时V1台面垂/V2台面垂=F1驱动/F2驱动>1,V滚轮<V小车=V螺母
这时剪臂可由丝杆直接拉动而无冲击。
在这种情况下，水平丝杆-斜面小车剪叉驱动较水平丝杆直拉剪刀臂的驱动省驱动力与驱动功率 ，例如当剪臂起角X =10度，斜角初始角为30度，起始驱动力为台面荷载的1.048倍，当剪臂起角X =15度，斜面初始角X =30度，起始驱动力台面荷载的1倍，较之前面水平丝杆直拉剪臂驱动方式，在相同剪臂起始角的条件下，大大降低起始了初始驱动力，改变了台面起始速度突变的不利情况。
在这个阶段某个时刻小车斜面的某个时刻小车斜面与剪臂可以顺利脱离或是结合，脱离点的总和越接近90度，剪臂与小车斜面结合或脱离时冲击越小。
（3）当角度大于90度时；
这时V1台面垂/V2台面垂=F1驱动/F2驱动<1,V滚轮>V小车=V螺母
小车斜面推动剪臂带动台面上升的速度要大于纯粹丝杆拉动剪臂产生台面速度，且有小车斜面带动的剪臂水平滚轮速度大于丝杆螺母的运行速度，所以在这个阶段的某时点作为脱离点时，剪臂、小车及丝杆螺母将产生运动干涉，将会有破坏性的内力产生。
3、结论与建议
综上所述，在水平丝杆-斜面小车剪叉驱动升降台设计中，首先要根据基坑条件确定剪臂的最小起始角与最大行程时角度，然后再根据升降台最低高度确定小车斜面的最大高度，这时基本可以大致确定剪臂在脱离点时的角度，然后根据90度原则，可确定脱离时小车斜面的角度，而后可根据结构条件逐步确定小车斜面的初始角及初始角与脱离之间的过渡角，这决定了斜面的表面轮廓形状，直接关系到加工的难易程度，斜面的形状确定后可通过作图确定小车拉伸拉杆与剪臂滚轮相对运动的距离。总之，在设计中要特别注意的是小车斜面与剪臂的脱离点和拉杆—滚轮间距两个关键点。
参考文献
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论文作者:孙利明,桂卿
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
标签：升降台论文; 斜面论文; 小车论文; 台面论文; 螺母论文; 速度论文; 荷载论文; 《防护工程》2017年第19期论文;