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舞臺機械丨看單點(diǎn)吊機在舞臺上如何應用?

  隨著(zhù)各種規模的劇院、特定演出秀場(chǎng)的不斷涌現,單點(diǎn)吊機的配置顯得越來(lái)越重要。如武漢漢秀劇場(chǎng)配置了16臺移動(dòng)式單點(diǎn)吊機,87臺固定式單點(diǎn)吊機,幾乎占臺上機械設備數量的80%以上;福州貴安大劇院,配置了119臺單點(diǎn)吊機,占臺上機械數量的70%以上;西雙版納的傣秀秀場(chǎng),臺上配置的設備一半以上是單點(diǎn)吊機。

  在常規的歌劇院,單點(diǎn)吊機一般分為兩種類(lèi)型。一種是吊點(diǎn)固定式單點(diǎn)吊機,往往布置在臺口外面,樂(lè )池上方,配置數量以4臺~8臺居多;每臺獨立使用,也可以成組使用,或編程組合使用。另一種是吊點(diǎn)可以移動(dòng)式的單點(diǎn)吊機,往往布置在舞臺上空,且可以到達舞臺上空的任意點(diǎn)位置,配置數量以8臺~16臺居多;使用方法與臺口外的相似,可以單個(gè)使用,也可以成組或編程使用。

  在演出秀場(chǎng),單點(diǎn)吊機的布置與使用都很靈活,它可以布置在演出區,也可以布置在觀(guān)眾區,只要觀(guān)眾能看到的區域,均能布置單點(diǎn)吊機。由于演出秀場(chǎng)的演出功能及劇目相對固定,因此,單點(diǎn)吊機的布置位置也相對固定,吊點(diǎn)固定式單點(diǎn)吊機在演出秀場(chǎng)應用較廣泛。

  單點(diǎn)吊機在正常情況下要求出繩點(diǎn)在空間上的位置不變,但由于是纏繞卷筒上的,一旦鋼絲繩進(jìn)或出時(shí),鋼絲繩相對于卷筒的位置就要發(fā)生變化。為做到單點(diǎn)吊機的*終出繩點(diǎn)的空間位置不變,目前基本上采用三種方法來(lái)實(shí)施。根據結構不同,也可將單點(diǎn)吊機分為三種類(lèi)型。

  1 搖臂式單點(diǎn)吊機

  1.1基本構成

  搖臂式單點(diǎn)吊機主要由機架、電機、卷筒、搖臂、編碼器、限位開(kāi)關(guān)、配重等組成,如圖1所示。

  1.2驅動(dòng)原理

  這是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機,搖臂通過(guò)上下兩個(gè)滾動(dòng)軸承安裝在機架上,這樣搖臂轉動(dòng)就非常靈活。當鋼絲繩繞在卷筒上,并通過(guò)搖臂上的滑輪下降到固定的吊點(diǎn)位置,卷筒旋轉時(shí),鋼絲繩升或降,此時(shí)鋼絲繩在卷筒的出槽點(diǎn)在水平方向向左或右移動(dòng),導致卷筒到滑輪上的鋼絲繩水平偏移。由于單點(diǎn)吊機下方配重或吊點(diǎn)載荷的作用,偏移的鋼絲繩會(huì )產(chǎn)生一個(gè)水平分力,這個(gè)水平分力可以促使搖臂旋轉,并保持鋼絲繩垂直,使鋼絲繩在卷筒上的入槽角基本上為零度。保證吊點(diǎn)在任何位置單點(diǎn)吊機都能正常工作。

  1.3優(yōu)缺點(diǎn)

  此類(lèi)吊機結構相對簡(jiǎn)單,制造成本低,故障率低,安裝方便。所以目前應用非常廣泛。但是它也存在一些缺點(diǎn),單點(diǎn)吊機的運行速度不宜過(guò)快,一般控制在1.5 m/s及以下;載荷偏小,250 kg以下為宜。當速度過(guò)快時(shí),卷筒在急;騿(dòng)時(shí)加速度過(guò)大,鋼絲繩容易脫槽,造成亂繩。當載荷過(guò)大時(shí),要求擺臂的強度很高,也就是說(shuō)增加了擺臂的重量或者說(shuō)是擺臂的旋轉慣性,由于慣性的增大,導致擺臂的不靈活,*終導致擺臂擺動(dòng)的幅度跟不上卷筒上鋼絲繩移動(dòng)的速度,導致鋼絲繩跳槽。

  1.4應用

  此類(lèi)單點(diǎn)吊機在經(jīng)典劇院應用非常廣泛,應用形式主要有兩種。

  吊點(diǎn)固定式:主要應用在劇院臺口外的樂(lè )池上方,一般布置4臺~8臺吊點(diǎn)固定式單點(diǎn)吊機,可以每臺獨立使用,也可以由幾臺聯(lián)合使用。在柵頂上的布置形式與圖1基本一致。如天津文化中心(速度0.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率2.2 kW)、濟南大劇院(速度0.4 m/s,載荷2.5 kN,電機功率1.5 kW)臺口外的單點(diǎn)吊機。

  吊點(diǎn)移動(dòng)式:這類(lèi)單點(diǎn)吊機主要應用于常規劇院主舞臺上空,將卷?yè)P機安裝在靠近柵頂上、靠近后臺塔墻或后馬道的上方。它在固定式的基礎上,增加了出繩滑輪、轉角滑輪、定位滑輪等附件,同時(shí)由于定位滑輪要求布置在主舞臺上方的任意一點(diǎn),因此,要求卷?yè)P機的容繩量很大,一般要求卷?yè)P機的行程在50 m~60 m。為控制方便,卷?yè)P機上還配置了離合器,以適應定位滑輪在不同位置時(shí),限位開(kāi)關(guān)起到限位、位置控制的零點(diǎn)的作用。也就是說(shuō),當定位滑輪在某一點(diǎn)時(shí),纏在卷筒上的鋼絲繩容許*大量釋放,限位開(kāi)關(guān)起作用;當需要更換定位滑輪位置時(shí),打開(kāi)離合器,固定定位滑輪位置后,重新合上離合器,此時(shí)當卷?yè)P機上的鋼絲繩釋放到容許*大量時(shí),限位開(kāi)關(guān)不需要調整同樣會(huì )起作用。每個(gè)劇院配置6臺~12臺不等的吊機,可以獨立使用,也可以由幾臺組合在一起聯(lián)合使用,每臺之間的速度保持同步或定比;可以在主舞臺區域內吊景、物、演員或不規則的實(shí)體。如江蘇大劇院(速度1.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率5.5 kW)、重慶大劇院(速度1.5 m/s,載荷3.5 kN,電機功率9.2 kW)主舞臺上方的單點(diǎn)吊機。

  2 出繩滑輪與卷筒移動(dòng)式單點(diǎn)吊機

  2.1基本構成

  卷筒移動(dòng)式單點(diǎn)吊機主要由基座、電機、卷筒、卷筒驅動(dòng)絲桿、卷筒移動(dòng)滑軌、編碼器等組成,如圖3所示。

  2.2驅動(dòng)原理

  這也是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機,鋼絲繩*終通過(guò)滑輪可以向下或水平出入單點(diǎn)吊機。單點(diǎn)吊機的一端與電機相連,一端與驅動(dòng)絲桿相連,當驅動(dòng)電機旋轉時(shí),卷筒也隨之旋轉,此時(shí)纏在卷筒上的鋼絲繩進(jìn)或出,通過(guò)出繩滑輪,*后經(jīng)滑輪而進(jìn)或出單點(diǎn)吊機。當卷筒旋轉時(shí),另一側相聯(lián)的驅動(dòng)絲桿也同時(shí)旋轉,而套在絲桿上的絲母則固定在基座上,這樣就推動(dòng)卷筒沿軸向移動(dòng);同時(shí)整個(gè)卷筒安裝在一組滑軌上,以滿(mǎn)足卷筒軸向移動(dòng)的要求。另外,鋼絲繩從卷筒出來(lái)后經(jīng)過(guò)的出繩滑輪固定地安裝在基座上,讓卷筒與出繩滑輪產(chǎn)生相對移動(dòng),移動(dòng)量則取決于驅動(dòng)絲桿的節距,設計時(shí)節距與卷筒的螺距一致。因此,卷筒每旋轉一圈,卷筒軸向移動(dòng)量正好是一個(gè)螺距。這樣保證了出繩滑輪的入繩位置永遠與卷筒的出繩位置對齊,保證了卷筒上鋼絲繩的出或入槽角永遠是零度。

  這是卷筒移動(dòng)式的,也有卷筒在軸向是固定的,而移動(dòng)的出繩滑輪,盡管形式不一樣,但驅動(dòng)原理是一樣的,如圖4所示。無(wú)論是卷筒移動(dòng)式還是出繩滑輪移動(dòng)式,其設計原理基本是一致的,就是保證進(jìn)出卷筒的鋼絲繩入或出槽角始終為零度。

  2.3優(yōu)缺點(diǎn)

  此類(lèi)單點(diǎn)吊機,結構相對復雜,制造成本高。但它具有運行速度快、載荷大的特點(diǎn),由于出繩滑輪與卷筒上出入槽鋼絲繩的位置始終對應,這類(lèi)的單點(diǎn)吊機在一般情況下,鋼絲繩不會(huì )跳槽,所以高速單點(diǎn)吊機基本上均采用這類(lèi)結構,目前*高速度可到達10 m/s左右。

  2.4應用

  這類(lèi)單點(diǎn)吊機的應用與圖2的應用基本類(lèi)似,主要適用于速度高或載荷大的場(chǎng)合,如武漢漢秀劇場(chǎng)、國家大劇院實(shí)驗劇場(chǎng)(速度1.2 m/s,載荷5 kN,電機功率7.5 kW)、浙江小百花大劇院(速度0.2 m/s,載荷6 kN,電機功率2.2 kW)等。

  出繩滑輪與卷筒移動(dòng)式單點(diǎn)吊機的另一類(lèi)版本,它應用于中國中央電視臺大劇院,將卷筒立起來(lái)布置,并將卷筒、電機、出繩滑輪及各種控制器件集中在一個(gè)單元內,這是卷筒固定、出繩滑輪相對移動(dòng)的一種。整體吊掛在導軌上,并可沿舞臺軸線(xiàn)方向來(lái)回推動(dòng),吊點(diǎn)可布置在沿舞臺軸線(xiàn)方向的任意一點(diǎn)上。此吊機的技術(shù)參數為:載荷4.0 kN,速度1.2 m/s,電機功率7.5 kW。

  卷?yè)P機可構成一套2維空間的飛行器,理論上做到一個(gè)平面的任何空間均能到達。也可以用4臺卷?yè)P機構成一套3D空間自由飛行器,可用于吊掛演員或其他景物,或在3D空間中任意飛行。圖6所示是位于浙江安吉的HELLOKITTY劇場(chǎng)內應用的由4臺單點(diǎn)吊機構成的3D飛行器。


  3 整體移動(dòng)式單點(diǎn)吊機

  3.1基本構成

  整體移動(dòng)式單點(diǎn)吊機主要由電機、卷筒、整體移動(dòng)式行走輪、單點(diǎn)吊機柵頂固定鉤、地面固定支撐、翻起式聯(lián)桿、鋼絲繩滑輪等組成,如圖7所示。

  3.2 驅動(dòng)原理

  由電機直接驅動(dòng)卷筒,卷筒上的鋼絲繩通過(guò)滑輪直接下落到單點(diǎn)吊機需要的地方。由于卷筒與滑輪之間的相對位置不變,因此,進(jìn)出卷筒的入或出槽角會(huì )發(fā)生變化,正常情況下,出或入槽角超過(guò)3°時(shí),就會(huì )發(fā)生跳槽或鋼絲繩卡擦現象,導致單點(diǎn)吊機無(wú)法正常工作。因此在設計時(shí),往往把卷筒做得很大,在有限的軸向距離內將容繩量做到足夠,來(lái)滿(mǎn)足單點(diǎn)吊機的升降要求。同時(shí),由于卷筒的增大,導致電機需要的力矩增加,則要求選用更大的減速器來(lái)適應吊機的要求。

  3.3優(yōu)缺點(diǎn)

  此類(lèi)單點(diǎn)吊機結構簡(jiǎn)單,使用方便,運行可靠;但制造成本高。

  3.4應用

  這類(lèi)單點(diǎn)吊機主要應用于經(jīng)典劇場(chǎng)主舞臺上空,由于它可以在舞臺上空的柵頂上自由移動(dòng),因此,它的吊點(diǎn)可以布置在舞臺上空的任意點(diǎn),但隨著(zhù)位置的改變,與吊機連接的電纜線(xiàn)也必須隨之移動(dòng)。圖7所示的整體移動(dòng)式單點(diǎn)吊機(速度1.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率5.5 kW)應用在臺灣臺中大都會(huì )歌劇院(目前臺灣規模*大的歌劇院)中劇場(chǎng)。圖8所示的整體移動(dòng)式單點(diǎn)吊機應用在中央電視臺大劇院。

 

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