趙光明

（西山煤電集團(tuán)公司機(jī)電總廠，山西 太原 030053）

1 課題提出

西山煤電集團(tuán)公司因在體育館召開2010年度勞模表彰大會(huì)，為達(dá)到新奇震撼的舞臺(tái)效果，大會(huì)主創(chuàng)人員臨時(shí)決定在舞臺(tái)中央安裝一個(gè)大型頒獎(jiǎng)用升降平臺(tái)，設(shè)計(jì)制作安裝需在10天內(nèi)完成，幾家專業(yè)公司因工期緊都未接手，在這種情況下，將升降臺(tái)研制任務(wù)交給了機(jī)電總廠。

與舞臺(tái)配套、功能與要求：舞臺(tái)用標(biāo)準(zhǔn)鋼架搭成，一組框架占地面積1.22×1.22 m2，離地面高度1.12 m，舞臺(tái)中央預(yù)留9組框架空間安放升降臺(tái)，長(zhǎng)10.98 m，寬1.22 m。升降臺(tái)主要分兩部分，一部分為翻轉(zhuǎn)蓋板，其功能為頒獎(jiǎng)時(shí)蓋板打開，頒獎(jiǎng)結(jié)束蓋板合上，翻轉(zhuǎn)蓋板開啟角范圍為0°～90°；另一部分為升降臺(tái)，其功能為頒獎(jiǎng)時(shí)從舞臺(tái)底下將獎(jiǎng)杯托起，頒獎(jiǎng)結(jié)束后降到舞臺(tái)底下。升降臺(tái)下降后最低高度0.5 m，起升后高度為2.2 m，起升幅度變化大。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 升降臺(tái)機(jī)構(gòu)

由于起升幅度大，采用液壓油缸傳動(dòng)不易實(shí)現(xiàn)，因此，選用了連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，A，B為固定鉸接點(diǎn)，C，D，E，F(xiàn)為滑動(dòng)鉸接點(diǎn)，當(dāng)連桿交角變化時(shí)，4個(gè)滑動(dòng)鉸接點(diǎn)在滑道內(nèi)沿水平方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的垂直上下移動(dòng)。

2.1.1 傳動(dòng)原理

圖1 升降臺(tái)示意圖

圖2 升降臺(tái)鋼絲繩纏繞示意圖

見圖1，在雙X型連桿機(jī)構(gòu)下部G，H點(diǎn)處安裝4個(gè)滑輪，傳動(dòng)原理見圖2，a為動(dòng)力裝置，由電動(dòng)絞車傳動(dòng)，減速器為蝸輪蝸桿形式，速比 1∶30，b，c，d，e為 4 個(gè)滑輪，f為固定鉸接點(diǎn)，g為鋼絲繩，當(dāng)電動(dòng)絞車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過滑輪傳動(dòng)，使G、H兩點(diǎn)間距變化，G、H間距變小時(shí)，通過雙X連桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)頒獎(jiǎng)平臺(tái)的垂直升降。

2.1.2 傳動(dòng)特性分析

建立方程式：平臺(tái)起升高度h，連桿長(zhǎng)度l，連桿與水平面交角α，見圖3，建立函數(shù)關(guān)系：h=lSinα，升降臺(tái)最小高度0.5 m，最大高度2.2 m，見圖4，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，函數(shù)曲線近似線性關(guān)系，升降臺(tái)起升比較平穩(wěn)。

圖3

圖4

2.2 舞臺(tái)翻轉(zhuǎn)蓋板機(jī)構(gòu)

2.2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

畫出蓋板其中一端傳動(dòng)，見圖5。a為舞臺(tái)翻轉(zhuǎn)蓋板，可繞鉸接點(diǎn)B在水平至垂直面（0°～90°）內(nèi)回轉(zhuǎn)，I為滑道，滑道與地面成一定傾角，D為滑輪組，可沿滑道左右滑動(dòng)，L為傳動(dòng)連桿，其一端與翻轉(zhuǎn)蓋板a鉸接，另一端與滑輪組D鉸接，當(dāng)滑輪從D點(diǎn)移動(dòng)至D1點(diǎn)時(shí)，通過連桿L傳動(dòng)，翻轉(zhuǎn)蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)至a1處（垂直）。

2.2.2 傳動(dòng)原理

D為動(dòng)滑輪組，E，H為定滑輪，G為配重，M為鋼絲繩固定鉸接端，當(dāng)鋼絲繩在拉力F作用下，動(dòng)滑輪D沿滑道移到D1點(diǎn)，連桿L移動(dòng)至L1處，在連桿的推動(dòng)下，舞臺(tái)翻轉(zhuǎn)蓋板a由水平位置轉(zhuǎn)至垂直位置a1處，完成舞臺(tái)翻轉(zhuǎn)蓋板的開啟動(dòng)作。

圖5 蓋板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖

由于舞臺(tái)蓋板長(zhǎng)10.5 m，寬0.9 m，在蓋板左右兩端各有一個(gè)開啟鉸接支點(diǎn)，由于蓋板長(zhǎng)，開啟時(shí)兩邊起升需保持同步。

2.2.3 同步傳動(dòng)原理

見圖6。

圖6 同步傳動(dòng)原理圖

D1，D2 為兩組動(dòng)滑輪，H1，H2，H3，H4 為定滑輪，S 為鋼絲繩，M為固定鉸接點(diǎn)，J為絞車。鋼絲繩見圖2的方式纏繞，用一根鋼絲繩將兩組動(dòng)滑輪串聯(lián)起來，鋼絲繩先進(jìn)行預(yù)緊，當(dāng)絞車逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)滑輪D1，D2同步向上方移動(dòng)，當(dāng)絞車逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)滑輪則同步向下移動(dòng)。通過這種方式實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)蓋板左右兩支點(diǎn)同步開啟和閉合。

3 主要技術(shù)難點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)件變形控制。由于升降臺(tái)長(zhǎng)，在制作時(shí)應(yīng)做好結(jié)構(gòu)件變形的控制與校正。

（2）翻轉(zhuǎn)蓋板與框架鉸接。由于蓋板長(zhǎng)，翻轉(zhuǎn)蓋板與外框架鉸接點(diǎn)需10多個(gè)，鉸接構(gòu)件的設(shè)計(jì)很重要，既要保證鉸接強(qiáng)度，滿足蓋板承重和平面度，又要保證蓋板翻轉(zhuǎn)時(shí)不憋卡。

（3）翻轉(zhuǎn)蓋板升降同步。由于蓋板非常長(zhǎng)，左右兩個(gè)鉸接支點(diǎn)升降動(dòng)作要保持同步，保持蓋板開啟平行的舞臺(tái)效果。

4 主要特點(diǎn)

（1）此升降臺(tái)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作周期短。

（2）操控性能好，工作時(shí)噪聲小。

（3）制造成本低。

5 結(jié)束語

此升降臺(tái)的設(shè)計(jì)突破了常規(guī)的液壓傳動(dòng)思路，傳動(dòng)緊湊、設(shè)計(jì)輕巧、易于操控、便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，具有一定的推廣價(jià)值。