《流动舞台车设计》

精品文档 1欢迎下载 1 绪论 1 1 引言 随着中国走上改革开放的道路 中国经历了翻天覆地的变换 经济高速发展的 同时带动着文化的发展 人们对于精神文化的需求更加的迫切 城居民对精神文化 生活不断追求 现有的媒体传播方式已不能完全满足城乡居民对文化生活的需求 人民需要一种更贴近生活 更凝聚气氛 更喜闻乐见的精神文化传播方式 国家在 十一五计划期间重申 三下乡 政策的同时 党中央和国务院提出了文艺三下乡活 动 但是从目前来看 农民看戏有三难 一是 剧团下乡难 剧团到乡镇演出 演出设备器材运输困难 费用高 剧团 普遍不愿意下乡 二是 临时搭建舞台难 村镇无现成搭建舞台的材料和搭建舞台人工 临时拼 凑搭出的舞台往往不稳固 不规范 影响演出质量和演员的人身安全 三是 舞台转点难 很多村镇交通不便 营运车辆不能到达 舞台的拆卸转移 耗时 耗材又耗力 正是在这样的时代背景下 流动是舞台演出车应运而生 经过一个多世纪的发 展 流动舞台车经历了第一代流动舞台车到第二代流动舞台车的飞跃 发展到现在 的多种类 多功能 智能化的流动舞台演出车 在演出平台上也大为提升 现行的 演出车舞台面积可达60m 甚至更宽更大 演出平台样式更加多样化 演出舞台 2 的美观设计 灯光设计更加完美 实用 绚丽 HQ109型演出车也是在这样的背景 下 随时代的发展而成长起来的 1 2 流动演出车的应用 流动舞台车是一种先进式的流动式舞台 是一种集运输 舞台 休息与一体的 多功能的专用改装车 是将全国先进舞台专业技术与先进汽车技术相结合的完美产 物 集多项先进技术于一身 与固定式的舞台相比 其具有的专业性 安全性 演 出的使用性 使用的耐久性 养护的经济性 服务的优质性使得流动式演出舞台具 有广阔的市场前景 湖南省从2001年开始就实施了给县级以上能演出的专业剧团配送 流动舞台 精品文档 2欢迎下载 车 首批其貌不扬的 流动舞台车 救活了不少的专业的剧团 上世纪90年代中 后期一度陷入困境的张家界阳戏团 2003年9月获得省财政配置的 流动舞台车 后 剧团行程上万里 演出经典的阳戏和新编大剧目20多个 每年的收入超过20 万元 相当于原来的3倍 正是演出车的发展成长 在上世纪90年代后 是不少 的专业剧团脱离了生存的困境 推动了文化事业的发展 1 3 流动舞台车与临建舞台的比较分析 1 3 1 在舞台使用中的安全系数有了较大的改观 现场搭棚方式的临时舞台多使用铁架结构 木架结构 沙土混合铁架 木头混 合铁架等几种搭建方式 这些搭建方式采用 井 字拼架构造 结构较为稳定 但 使用寿命有限 在多次拼接使用后容易出现老化 变形等隐患 流动舞台车使用箱 型汽车专用底盘 支撑结构使用液压支架支撑地面 减轻主梁负担 增加稳定性与 安全性 顶箱板使用升降结构 较临时搭建舞台顶棚在安全性上有了显著提高 且 整个舞台车较临时搭建舞台重量小 且材质较为坚固 不易老化 使用寿命长 1 3 2 在舞台布景的设计性与艺术性上有了较大 临时舞台台面使用木质合成材料作为版面 稳定性不足 且木质受潮容易变形 存在影响演员发挥的潜在问题 流动舞台车舞台台板由钢架和木龙骨 木地板构成 适用于表演 分为固定舞台台板和活动舞台台板 使用寿命长 性能稳定 不易变 形断裂 并且舞台音响布置 灯光布置 调试台布置等一系列舞台布景的环节都做 了统一设计 最大限度的展开了舞台空间 增加了表演的范围与挂景的装饰 1 3 3 在舞台的搭建上有了较大的改观 临时舞台搭建使用次数少 工程作业量大 材料保养与运输不便 费用高 流 动舞台车在搭建过程中仅需几名操作人员进行简单的操作使用 就可以在较短的时 间内搭建成一个综合应用的专业舞台 在演出频率较高的情况下 流动舞台车较临 时舞台搭建的费用明显降低 给演出单位减轻了成本 增加了演出场次 方便了人 民群众 1 3 4 在舞台使用后回收上有了较大的突破 临时搭建的舞台在使用后存在回收困难 运输不便 保养费等一系列问题 流 动舞台车演出后回收运输一体化 且不会在演出场地留下不易清除的搭建痕迹和搭 精品文档 3欢迎下载 建垃圾 较临时搭建舞台有了本质上的突破 1 4 流动舞台车的发展历史与现状 1 4 1 流动舞台车的历史 我国早期的流动舞台车的开发始于上世纪初 一些剧团开始委托一些汽车修理 厂改造简易功能的流动舞台车 这种流动舞台有了一定的机动性 台面低 中心低 安装系数与零时搭建的舞台相比有所提高 尽管舞台面积与零时搭建的舞台相比略 大 但这种流动舞台车的舞台却不能自动的开启 灵活程度不够 演出面积仍然有 很大的差距 九十年代末 少数改装厂开始于一些有实力的剧团合作开发第二代流 动舞台车 舞台面积有所增大 但还不能满足大多数专业剧团的需 且车体笨重 虽然自动化程度有很大的提高 但由于普遍采用了进口的液压元件 造价高 基层 剧团很难接受 随着一些有实力的改装厂的参与和市场需求的逐渐成熟 流动舞台 车的开发技术也不断地提高 关键液压元件的国产化使得流动舞台车的制造成本逐 步降低 售价也逐步的被基层的剧团所接受 一个新兴的多功能的流动舞台车的市 场在在全国兴起 1 4 2 流动舞台车技术的现状和发展的趋势 国外的流动舞台车的发展较早 自动化的程度高质量轻 成型比较的成熟 许 多的先进的技术都在流动舞台车上得到应用 但其价格昂贵 一般要到70到100 万元 对于国内基层剧团来说消费太高 多功能流动舞台车必须具备的基本功能首先要求其机械部分安全可靠 开启自 动化 如 机动性强 整备的质量轻 舞台及其附件属物品符合演出的要求 搭棚 拆棚和舞台的展开折叠自动化 其次是灯光和音响设备要符合大多数演出的要求 第三 部分车辆要求带独立的液压系统和发电系统 第四 舞台折叠后就有运输共 嫩功能 能够运输舞台的道具和支撑工具 就目前来看 国内现有的专业制造流动舞台车的厂家较少 大部分产品停留在 第一带舞台车的水平 虽然舞台的展开能够自动的展开 但存在着外形粗糙 机构 强度差 舞台设计不专业不完善等等 第二代流动舞台车的发展趋势 其一 吸取了客车的制造技术 外蒙皮将采用 客车冷拉蒙皮技术 蒙皮与骨架成整体 整车的机构强度更高 美观大方 而且经 精品文档 4欢迎下载 久耐用 易于维护 其二 舞台的设计更趋专业和现代 舞台的面积大 舞台更高 顶棚的承载能力强 演出的适应性好 可预留灯光 音响 字幕 电源 布景吊点 的接口 具有很好的可扩展性 能够满足各种演出的要求 第三 液压系统安全可 靠 自动化程度高 操作简便 舞台的收放时间短 液压系统具有保压 自锁的功 能 舞台演出安全性好 总之流动舞台车将朝着外形美观 舞台设备齐全 自重轻 强度高 使用寿命 长 安全经济 维修方便的方向发展 2 HQ109 型演出车的总体布置设计 2 1 总体布置原则 专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数 合理布置工作装置和附件 使 取力装置 专用工作装置 其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配 从 人性化的设计角度确保演出车舞台的快速而平稳的展开 为演出提供一个可靠 美 观 实用的室外舞台 使得舞台车的操作人员能方便 简捷的完成演出平台的快速 搭建 在此理念上完善对演出车动力装置 控制装置 执行部件及相关附件之间的 协调 达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求 在进行总体布置 时应按照以下原 2 1 1 尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动 因为一些总成部件位置的变动 不仅会增加成本 而且也可能影响到整车性能 但考虑到普通汽车底盘 无论是两桥 还是三桥以上 其大体上都是靠车子的前后 轮子来平衡车身 而演出的演出平台一般比较的宽 市场调查一般是在45 65平方 米左右 这对于原本普通的汽车底盘提出了跟高的要求 对此我们通过增加支腿来 增强整车的平稳性 其控制是通过液压缸的平稳工作来实现平稳的舞台展开 由于 通过此法 无需对汽车底盘作很大的变动 其液压动力源可采用外在的电动机带动 亦可从汽车发动机上取力 尽力降低对底盘的改动 维持了汽车原本好的性质 同 时节约成本 2 1 2 应满足演出车流动舞台对于复杂环境的要求 使演出车所具有的专用功能得 到充分发挥 如HQ109型演出车是我们常见的流动舞台式演出车 通常是伴随下乡演出 精品文档 5欢迎下载 或中小企业的临时演出用 故而应对的环境复杂多变 需要我们的演出车能随时随 地的展开 构建一个平稳 美观 可靠 实用的流动舞台 而演出过程中要求舞台 平稳 无太大的噪音 不晃动 故而HQ109采用的动力输出为液压缸输出 液压缸 能保证在演出平台伸展过程中能够平稳有序的展开 可以避免仪器的损坏以及工作 过程中对于工作人员的安全 2 1 3 对演出车演出车厢机构设计依照轻 稳 安全 合理的原则 演出车是一个大众服务的设备 演出过程中确保演出的安全至关重要 由于演 出车演出舞台包括了前墙板 后墙板 顶棚等均需要机构支撑成一个顶棚 这就需 要我们在对顶棚板 前后墙板设计时充分考虑到所选材料的密度 尽量在满足强度 刚度的前提下减轻整车的重量 故而在此时我们首选铝质材料 2 1 4 应避免工作装置的布置对车合理 在展开过程中有序 不紊乱 协调美观 演出车之所以称之为演出车 是应为它展开能成为流动是舞台 收起 与正常 的托式卡车没什么大的区别 如下HQ109型演出车的外观图与其展开图 众所周知 舞台对于美观的设计要求十分的重要 故而在满足使用强度 刚度要求的前提下我 们还应当注重演出车舞台美观的设计 使得我们的流动是舞台车展开后宽敞而舒适 如图2 1 图 2 1 HQ109 型演出车的外观图 精品文档 6欢迎下载 市场上现存的一款样式 2 1 5 应符合有关法规的要求 例如对整车的长 宽 高 后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定 一定不 能超出标准的要求 此外演出车外轮廓尺寸应符合GB1589 2004的规定 噪声应 符合GB1495 2002的规定 照明及信号系统安装应符合GB4785 1998的规定 流动舞台前车灯 前雾灯 后雾灯 转向灯 倒车灯 侧标志灯等配光性能应分别 符合GB4599 1994 GB4600 1994 GB11554 1998 GB17509 1998 GB15235 1998 GB18099 2000等等 除以上总的设计原则外 还应满足一下要求 车厢厢体应为全承载骨架式 车厢骨架应有足够的强度和刚度 车身与底盘连接应牢固可靠 车身纵向中心平面与底盘纵向中心平面偏移量 不大于5mm 内 外蒙皮与骨架应贴和紧密 表面应平整 车门应设置在车厢尾部 高度大于1800mm 宽度不小于800mm 车厢应具有良好的防尘密封性能 限值应符合GB T12487 1990的规定 车厢应具有良好的防雨密封性能 限值应符合GB T12480 1990的规定 车厢其它的技术要求应符合QC T453 2002的规定 流动舞台的舞台基本参数如表 2 1 所示 表 2 1 舞台技术参数表 项目参数数据 车厢外部尺寸8100mm X2400mm X2184mm 长 X 宽 X 高 车厢内部尺寸7600mm X1930mmX2080mm 长 X 宽 X 高 精品文档 7欢迎下载 舞台展开面积49 86m 2 顶棚展开面积52 8m 2 舞台离地面高度1250mm 舞台台面与顶棚的距离2220mm 4120mm 可调 灯架顶棚液压缸升降速度0 01m s 舞台台面翻转速度0 5 s 0 顶棚可承载质量600kg 2 2 HQ109 型演出车的车厢设计 2 2 1 流动演出车车厢的结构形式 演出车的车厢系舞台展开的主体 其主要包括如2 2图所示 图 2 2 演出车主要部件机构展开图 前墙板结合件 后墙板结合件 低架结合件 平台伸展板结合件 外侧面结合 件 顶棚骨架结合件 伸展扩展平台支架结合件 举升缸护管结合件 左门结合件 右门结合件 机架部件 低架台结合件 槽钢 液压缸 液压缸座 灯光杆 舞台 护栏等 流动舞台车为二类厢式货车底盘改装而成的特种车 改装后的流动舞台车为密 精品文档 8欢迎下载 封厢式结构 内外蒙皮件可填充隔热材料以增强隔热和防震效果 厢体的顶盖与左右墙板用铰链连接 可同时随舞台顶棚的升降 左右墙板两可 上翻成与顶盖成180夹角 车门设在尾部为单扇右开式 尺寸为 0 1800mm 900mm 车厢厢体为全承载骨架式 包含舞台顶棚 含厢体顶盖和左 右 侧板 下同 流动舞台车顶棚升降和展开机构 舞台活动地板以及地板支撑机构 舞台的顶盖和左右侧板展开后能车形成流动舞台车的顶棚 顶盖与升降机构连接 左右侧顶盖与展开机构连接 舞台顶棚随升降和展开机构有序运动 舞台顶棚可以 整体升降 展开机构可以任意调整角度 为保证舞台顶棚升降和展开过程中的平稳 性 升降和展开采用了液压传动装置 升降机构设置四根垂直导向杆 舞台活动地 板 活动辅助台板的展开也采用液压机构 车身骨架设计主要为槽钢 槽钢的设计为 Q239 槽钢 型号根据设计23580 374 5Q 拉54380235 槽钢Q970180235 槽钢Q 计算和实践验证 其整体负载能力完全能够达到安全可靠的要求 2 2 2 HQ109 演出车前墙板结合件的设计 板件结合件起作用是加强前墙板的强度和刚度 通过学习和调查研究我们可知 由于加强构件平板的强度和刚度的方法有许多种 其中常有的有单杆 类似的有加 强肋 加强板 双杆 如平行机构 火车头动力的传动 三杆 如有三角形式布 置 四杆 如四边型布置 等等 图 2 3 四杆式 考虑到演出车前墙板在演出车的张开过程中不需要动作 属于固定件 此外 在前墙板处还需安装两个主液压缸用以支撑起演出车顶棚的展开 而两杆式 三杆 式的构建不利于辅助立式液压缸的固定 故而采用四杆式构件加在四边形两杆交接 精品文档 9欢迎下载 处设置单杆加强杆 以达到增强整体的强度和刚度 如图3 4所示 2 2 3 HQ109 型演出车后墙壁结合件的设计 鉴于现流行的拖是卡车的车厢后墙板技术以相当的成熟 故而从后墙板的功能 上考虑 在现行的卡车车厢的后墙板的基础上进行改造设计时完成能满足演出车性 能的要求 图 2 4 市场上存在的一款演出车后墙板 实际设计如图2 5 图 2 5 墙壁的基本设计图形 2 2 4 演出车左右侧墙板的设计 左右侧墙板展开时与顶棚一起组合成演出车的演出台的顶棚 其主要功能有 遮阳光 挡雨 挡风 悬挂灯光设施 布置舞台帘布等 由于舞台的顶棚所起到的特殊作用 且顶棚的面积较大 受风等气候的影响较 大 以及在顶棚上要配备许多的灯光设施 这无疑增加了顶棚的重量 此外顶棚在 精品文档 10欢迎下载 风 雨等气候的影响下 使得我们在设计时更加的要注重对其强度刚度的要求 故 而在设计顶棚是我们采用的是四边形机构加米字形的骨架机构 第一米字形骨架的 承受力较大与四杆骨架机构配合可起到互补的左右 其次也为我们在材料的选择反 面给予更大的空间 在综合考虑 和市场调查的前提下 我们选择用铝平板作为两 侧板的首选材料 有铝铅合金作为演出车的顶板首选材料 其骨架选用经防腐处理 的高强度钢管 两侧面设计如图2 6 图 2 6 侧面设计机构骨架图 2 2 5 HQ109 型演出车中心顶棚设计 中心顶棚的设计与两侧板的设计在结构原理一致 但考虑到两者在部分使用功 能上的不同 又有所差别 顶棚直接的支撑体为两立式主液压缸 顶棚除了承受自 身的重力外 还来子两侧面墙板的重力及弯曲应力等 故而在材料上我们考虑选用 的材料较两侧面在强度 刚度上均有所提升 选用的是铝铅合金 在骨架杆件的布 置方面我们在设计上增加了杆件布置的密度 以达到提升强度 刚度的要求 确保 演出车演出舞台的安全可靠 其设计如图2 7 精品文档 11欢迎下载 图 2 7 顶棚设计构建骨架图 2 2 6 HQ109 型演出车的举升展开机构的设计 HQ109型演出车的举升展开机构分为三组 分别为立式顶棚升起液压油缸 平台伸展板液压油缸 两侧面展开液压油缸 立式液压油缸为对称单组加导向杆 考虑到新型演出车注重的舞台的开启 合闭及顶棚的升 降的自动化 减少人工搭 建舞台部分的劳动强度 缩短舞台架设时间 舞台车停稳到整个舞台的展开至演出 状态只需20多min 在此过程中做到有序的展开至关重要 同时要确保在展开过 程中的平稳性 可靠性 安全性 舞台上顶棚的设计为液压升降式 由于升降的高 度比较的打可达4多高 左右侧顶板在垂直面的展角在0到90之间变化 为确保 00 舞台顶棚整体升降的安全可靠 在车底架与顶棚之间设置了4 根导向柱 可随顶棚 上下动作 以保证顶棚在升起过程及演出过程的 中的稳定 当顶棚举升到指定高 度 举升液压缸停止举升 然后把导向柱的锁止机构锁紧 既可保证顶棚升起的稳 固性 又增强了舞台整体的抗风能力 2 2 7 舞台伸展板设计 舞台的台板由 5 分组成 中间是固定板 车两边分为左 部分 且左右部分又 设计成折叠式 通过四杆机构来实现舞台台板的收放 采用我们的是如图 2 8 2 9 所示 精品文档 12欢迎下载 图 2 8 展开时的状态 图 2 9 收起时的状态 在上图 2 8 中左侧的两折叠板为展开时的状态 图 2 9 为收起时状态 在图 2 8 和图 2 9 中的活动节点均设计为活动铰链连接 在图 2 9 曲杆的中心处和两底 板结合件的结合处采用销轴式铰链 底座固定在车架上 可实现 180 自由转动 如 0 图 2 10 图 2 10 底板板件结合件 精品文档 13欢迎下载 如图 2 10 曲杆 3 心铰链旋转 以实现在液压缸生出时带动去杆运动实现演出台板 的收起 当液压缸收缩回程时 曲杆逆时针旋转 伸展舞台平台 3 演出车车厢尺寸的设计与参数的计算 根据市场调查知 舞台车的基本参数如下表3 1 表 3 1 舞台车的基本参数 舞台框架高强度钢管加防腐处理 外部蒙板 两侧 铝平板 1 5mm 外部蒙板 前后 铝平板 1 5mm 外部蒙板 顶板 镀铅板 0 8mm 内部蒙板0 5 白色彩钢板或 PVC 板 顶部液压 0 90 随意开启 0 舞台地板 内 防滑竹胶板 18mm 舞台地板 外 防滑竹胶板 12mm 舞台地板 延 防滑竹胶板 12mm 舞台电路箱体内部布置箱体配电盘 布局舞台灯光线路 电源插座等 舞台顶部打方式液压系统打开方式 舞台侧板打开方式液压自动开启 侧板围栏箱体两侧防护栏 舞台支撑腿折叠隐藏式支腿 底盘支撑腿液压机械式支腿 舞台称重要求满足每平方 200kg 负荷 舞台不梯一个不梯 舞台面积50 60 平方米 基础安全要求所有高出收放动作 具有二级保护措施 3 1 HQ109 型演出车车厢总体尺寸的设计 根据现行的演出车规模 舞台车的演出平台的尺寸为45到65平方米 鉴于 HQ109 型演出车适应中档次的规格 故而在平台的尺寸上 理想的设计尺寸为 精品文档 14欢迎下载 50m 由计算公式 2 演出车舞台的演出面积 DLS 1 而 12 DHHd 车厢演出车的实际舞台长度 1 L 演出车演出板展开的总的宽度D 演出车左侧板的高度 未展开前 1 H 演出车右侧板的高度 未展开前 2 H 演出车底盘固定板的宽度d 根据设计需要 HQ109型演出车的演出车厢长度设计为8100mm 演出车单L 组油缸之间的距离设计为7660mm 演出车左右侧板的高度 设计均为 1 H 2 H 2080mm 演出车底盘固定板的宽度根据现行汽车车厢的尺寸设计为总宽为 2400mm 由设计参数初步计算可得 12 2400208026560DHHdmm 车厢演出车的实际舞台长度设计为7600mm 1 L 演出车的演出舞台面积可得 2 1 7600656049 86SLDm 由于演出车在设计时存在部分误差 故而可适当的调整演出车车厢的尺寸 可 将演出车的车厢长度该设计为8000mm 演出车的总的长度人设计为8100mm 故而面积 满足设计对于流动舞台面积的 2 1 8000656052 48SLDm 要求 但考虑到增打演出车的舞台面积就意味着增大演出车的成本 故而选择 49 86m更合适 且在实际的设计误差之内是允许的 如图3 1 3 2所示 2 精品文档 15欢迎下载 图 3 1 演出车侧面图 图 3 2 演出车后视图 3 2 HQ109 型演出车的顶棚参数的设计 由表3 1知舞台车顶棚的材料选用铅铝合金 经查表可知铅铝合金的密度为 11 370g cm 由计算公式 3 0 VSH 000 SLD 顶棚中心定板的长 0 L 顶棚中心板的宽 0 D 顶棚中心板的面积 0 S H 顶棚中心板的厚度 顶棚中心板的板长与车厢长设计一致为7600mm 顶棚中心板宽取为 2400mm 厚度初始设计为1 5mm 由以上参数可计算的中心板的体积为 3 000 76002400 1 527360VSHLDHcm 中心板的质量为 精品文档 16欢迎下载 11 37027360311 08mVkg 由于顶棚还受到气候的影响 如风 雨等 设计时我们对于舞台顶棚的抗风能 力为5级 顶棚的骨架结合件设计如图3 2所示 骨架采用高强度的槽钢加防腐蚀 处理 槽钢的结构如图3 3 图 3 4所示 图 3 3 槽钢结构骨架 图 3 4 槽钢结构 顶棚的受力分析如图3 5 图 3 5 受力分析简图 风力与顶棚的自重 1 F 精品文档 17欢迎下载 液压缸支撑点的负载 0 F 由应力分布可知在顶棚受力中中心处的承受的应力最大 而设计顶棚的初始设计的单位承 载面积的负荷为 0 5kN m 经市场相关产品的调查只 初步设计满足设计的要求 2 3 3 槽钢的设计计算 3 3 1 槽钢的材料选择 由于HQ109型演出车顶棚的受力较大 在对于所选材料的强度刚度要求高 经查表和市场调查 HQ109型演出车的槽钢材料选择为Q235槽钢 经查表参考知 Q235槽钢的机械性能 抗拉强度 b MPa 375 500 伸长率 5 26 a 16mm 25 a 16 40mm 24 a 40 60mm 23 a 60 100mm 22 a 100 150mm 21 a 150mm HQ109型演出车不同部位对于骨架的强度设计要求有所不同 骨架槽钢的尺寸 有所差异 经调查分析计算 所选用的Q239槽钢50 37 4 5 三类型的槽钢能满足设计的需求 54380235 槽钢Q970180235 槽钢Q 4 演出车液压系统的设计改进 根据HQ109型演出车的工作要求 可知所要求的液压系统的工作循环是 HQ109型演出车的演出平台展开 演出车箱板缸升起 演出车顶棚液压缸升起 顶 棚侧板液压缸伸出 HQ109型演出车的演出平台收拢 演出车顶棚液压缸回程 演 出车箱板缸降 演出车箱板缸收拢 如图4 1 精品文档 18欢迎下载 图 4 1 流动演出车的展开简图 液压主机的用途 带动液压设备工作 在演出车的整体设计中液压传动是保证 舞台平稳展开的首要前提 在HQ109型演出车在舞台展出的整个过程及维持舞台的 正常工作 为演员们提供一个好的演出舞台 使用了四组液压缸 分别为顶升液压 缸组 顶棚侧板液压缸组 演出车演出平台展开液压缸组以及整车地面支持液压缸 组 部分车辆为其他的支干 液压主机主要用于对液压缸供给液压油 实现液压缸 的正常工作 经调查 分析HQ109系列原湖南汽车制造有限公司设计 依照当时的社会需 求设计 现已基本退出市场 为了更好的适应现代市场对演出车提出的更高要求 再三思考 经查阅相关资料的前提下 对HQ109型演出车在原有的基础上进行优化 拓展改装设计 精品文档 19欢迎下载 流动舞台车液压系统的技术参数如表4 1 表 4 1 流动舞台车液压系统的技术参数 项目参数数据 系统压力10Mpa 12Mpa 推力 5t 支 拉力 2 6t 支平台油缸 速度 0 0 8m min 可调 推力 5t 支 拉力 2 6t 支支撑油缸 速度速度 0 0 8m min 可调 推力 5t 支 拉力 2 6t 支举升油缸 速度 0 1 0m min 可调 推力 5t 支 拉力 2 6t 支展开油缸 速度速度 0 0 8m min 可调 4 1 液压系统及控制 考虑到舞台车的专用性 安全性 流动性 经济性等 对演出车的液压系统进 行如下设计 4 1 1 舞台车的液压动力部分 主机取力驱动油泵 驱动油泵用车载的发动机提供 通过对汽车发动机动力 传出部分的设计 经动力分配器将动力以两种形式输出 演出车演出工作是将动力 传出给液压泵带动液压系统的工作 行驶时 动力通过传动杆传动到汽车的轮子转 动 电动机驱动油泵 供用的用户按照使用现场情况选用 电动机电源有 220V 380V两种 针对380V电源设有转向监视器 以保证任何接线法均为正转 回路中设置双动力液压保护装置 当使用其中一种时 自动保护另一种 经综合考虑 对于方案一 方案二 精品文档 20欢迎下载 其一 演出过程中单取力汽车发动机 则发动机的高负必须连续工作 汽车发 动机噪音比较的大 不利于演出的进行 其二 对于发动机动力分流 使得对于汽车的改装化复杂 其三 单一的依靠电动机带动主泵工作时 对于电动机的功率要求比较的大 而在一些乡村 一些电力设施不齐全的情况下 难满足演出车对于工作时电力条件 的要求 此外 电动机的单机功率越大 其成本也越高 且运输不便 故采用方案一与方案二相结合的设计思路 实现两设计方案的优缺互补 4 1 2 液压缸同步回路与舞台车同步方案 同步回路 在液压设备中需要多个液压缸同时工作 要求它们以相同的速度或 相同的位移进行运动 即要求实现同步运动 随着液压技术在工程技术领域的用用 日益扩大 负载能力的增加 多缸的同步运动就更显得突出 现流行的3种常用的 方法 机械联结同步回路 采用刚性梁 齿轮及齿条的机械零件 是2个液压缸的活塞杆之间建立刚性的 运动联系来实现位移的同步 这种同步方法简单 工作可靠 同步精度取决于机构 的刚性 宜使用在两缸负载差别不大的情况 否则可能会发生卡死现象 分流集流阀的同步回路 分流集流阀是2个液压缸在承受不同的负载时人能获得相等的流量而实现运 动速度同步 其液压系统简单而分流集流阀较贵 同步精度可达2 5 节流阀的同步回路 节流阀是通过改变节流口的大小来改变液阻 调整流量 由节流阀的流量特性 方程可知 当节流阀前后压力差一定值时 对应于一定的节流开口 m L PQA 面积A 通过阀的流量一定 但是 由于节流阀的出口也液压缸相连 因此当当液 压缸的负载变化时 节流阀前后的压力差变化 引起流量改变 导致液压 R 缸运动速度改变 这种同步虽然简单 经济 但仅局限于在负载变化小的场合下使 用 由于舞台演出车的主体机构设计可知 左右箱板 顶棚和左右顶棚侧板的展开 与收拢 分别由2个同型号液压缸控制 缸与缸之间基本属于刚性连接 但两缸之 精品文档 21欢迎下载 间距离较大 而又因液压缸负载变化不大 采用单向节流阀的同步回路是能基 R 本保证舞台车正常工作的 因此 该系统选用分流集流阀的同步回路 而对于回路则 采用单向节流阀以调节液压缸的速度 4 1 3 加装双向液压锁 为防止各机构在工作中出现滑动和下降现象 在系统各回路中加装了双向液压 锁 形成锁紧回路 使液压缸能在任意位置上停留 且停留后不会因外力作用而移 动位置 工作可靠 4 1 4 动作转换控制方式 本液压系统中安装有压力继电器来控制电机 当系统的压力达到压力继电器的 调定值时 压力继电器会自动的发出电信号 控制电机的运作 此外 在液液压缸 支腿上设置有压力传感器 在完成指定动作 所受力达到调定的数值是自动停止 以保证用户在使用液压支腿是的系统安全 由于该系统的控制是半自动化控制 故而选用手动换向阀以实现对各执行元件 的顺序 互锁 联动等要求的控制 4 1 5 液压泵类型的确定 液压系统的工作压力 选用齿轮泵或双作用泵 时 21pMpa 21pMpa 选用柱塞泵 若系统采用节流阀 选用定量泵 如系统要求高效节能 选用变量泵 若系统有多个执行元件 且各个工作循环所需流量相差很打 应选用多台泵供油 实现分级调速 考虑到演出车的系统工作压力 且有多个执行元件 max 21pMpa 故设计时液压系统选用齿轮泵 分流集流调速 多台泵供油实现分级调速 以实现 演出平台的有序 平稳的展开 精品文档 22欢迎下载 4 1 6 拟定流动演出车系统液压工作顺序过程如表 4 2 表 4 2 系统工作顺序 元件 名称 1 1 D T 2 2 D T 3 3 D T 4 4 D T 5 5 D T 6 6 D T 7 D T 8 D T 9 9 D T 1 1 0 0 D T 1 1 D T 1 1 2 2 D T 1 1 3 3 D T J J K K 1 1 J J K K 2 2 上升 下降 按钮停止 升限位停止 舞 台 车 顶 板 降限位停止 展开 顶 左 侧 板 合并 展开 顶 右 侧 板 合并 展开 左 舞 台 板 合并 展开 右 舞 台 板 合并 上升 支 腿 油 缸 下降 精品文档 23欢迎下载 4 1 7 拟定液压系统图 4 2 如下 图 4 2 演出车液压系统 1 油缸 2 油液过滤器 3 变量液压泵 4 电动机 5 溢流阀 6 两位三通换向 阀 7 压力油表 8 三位四通手动换向阀 9 单向节流阀 10 集流阀 11 舞台底板伸 展液压缸 12 舞台侧板伸展液压缸 13 立式顶棚升起液压缸 5 HQ109 型演出车液压系统液压缸的设计计算 5 1 液压缸的主要参数的确定与选择 根据表2 2可知液压缸的基本的设计参数如下 支撑油缸推力 5t 支 精品文档 24欢迎下载 举升油缸推力 5t 支 侧板油缸推力 5t 支 地板油缸推力 5t 支 所以油缸的拉力T 所以油缸的速度为0 0 8m min 最大的转速 n 800rpm 5 1 1 HQ109 型演出车的举升液压缸参数的计算 工作压力的确定 工作压力可根据负载的大小及机器的类型来初步的确定 现参考表 5 1 初步 S P 选取系统主液压泵的出口最大压力为 0 10PMpa 表 5 1 各类液压设备的常用压力 机床设备 类型磨床组 合 机 床 车 床 铣 床 齿轮 加工 机床 拉床 龙门 刨床 农业机械小型 工程机械工程 机械辅助装置 液压机重 型 机械起重 运输机械 工作压力 10 5MPa 20 30 5 0 20 4 0 63 100 100 160200 320 表 5 2 液压缸参考背压 系统类型 背压 5 10 MPa 回油路上有节流阀的调速系统2 5 回油路上有调速阀的调速系统5 8 回油路上装用背压阀5 15 带补油的闭式回路8 15 舞台车的立式举升液压缸的工作压力为 液压缸的最大工作压力 s P 精品文档 25欢迎下载 max 10PMpa 由液压缸的压力平衡公式 222 max 4 4 S PDPDd D 举升液压缸无杆腔的直径 d 举升液压缸有杆腔活塞杆的直径 举升液压缸无杆腔的工作压力 S P 举升液压缸有杆腔的工作压力 max P 计算可得 7 5 S PMpa 考虑到该液压系统在回油路上装有单向节流阀调速系统 回路上存在背压 根 据表 5 2 出选油路中的背压为 0 5 b PMpa 举升液压缸的最大工作负载初选为 5Ft 由公式 1 1 2 Sb F A PP 举升液压缸无杆腔的面积 1 A 举升液压缸的最大工作负载F 举升液压缸的工作压力 S P 液压油路的背压 b P 带入相关的参数计算可得 面积 32 1 66 50000 6 89 10 7 5 100 25 10 Am 液压油缸直径 3 1 46 89 104 93 7 3 14 A Dmm 参考标准液压缸 取100Dmm 举升液压缸单缸的最大推力 0 F 2 01 4 SS FPAPD 计算可得 满足设计要求 0 5 695Ftt 精品文档 26欢迎下载 液压缸材料和壁厚的设计 液压缸的材料一般有铸铁和无缝钢管两种 对于采用铸铁是其内壁组织要求紧 密 不得有沙眼 针扣及疏孔 对于无缝钢管其内壁要求光洁无纵向刻痕 本液压 缸考虑到期工作压力较大 故液压缸内壁才有耐压强度高的无缝钢管 要求内壁光 滑 所选的材料为45Mn2 液压缸的壁厚可按拉伸薄壁圆筒的公式计算 2 PD 式中 液压缸缸筒的实验压力 MpaP 液压缸无杆腔内径 mmD 液压缸缸的壁厚 mm 缸筒材料的许用应力Mpa 安全系数 b n n 材料的抗拉强度 b 885 b Mpa 安全系数 当时 则 当时 则 7PMpa 8n 7PMpa 6n 885 147 5 6 Mpa 代入数据可计算得 3m 5 1 2 其他油缸设计与校核 平台油缸 油缸内径 80Dmm 缸壁厚 2mm 活塞杆直径 50dmm 无杆腔面积 222 1 43 14 80 45024SDmm 有杆腔面积 22222 2 43 14 8050 43063SDdmm 额定的推力 精品文档 27欢迎下载 满足设计的要求 1 502405tFPS 拉 额定的拉力 满足设计的要求 2 306302 6tFPS 拉 举升升油缸 油缸内径 100Dmm 活塞杆直径 50dmm 工作行程 1900Hmm 无杆腔面积 222 1 43 14 80 45024SDmm 额定的推力 满足设计的要求 1 502405tFPS 拉 由于行程较长 所以要校核液压杆的稳定性 按车顶盖与侧盖38000PN 总重3 8t计算 柱塞杆长度 材料为35号钢cm 稳定安全系数为 22 220 10 p Ncm 52 210 10 ENcm 0 6S 1 由欧拉公式 222 0 64 S PEdL 求得5 45456dcmmmmm 侧板油缸 油缸内径 80Dmm 活塞杆直径 50dmm 工作行程 560Hmm 无杆腔面积 222 1 43 14 80 45024SDmm 有杆腔面积 22222 2 43 14 8050 43063SDdmm 额定的推力 满足设计的要求 1 502405tFPS 拉 额定的拉力 满足