刚性链在舞台机械中地应用.doc

实用标准文案 文档 刚性链在舞台机械中的应用 国家大剧院工程业主委员会舞台设备部 教授级高工 段慧文 高级工程师 徐 奇 创建于1980年的法国SERAPID公司，主要致力于用刚性链系统完成线性传动的研究，使刚性链成为垂直升降载荷或载重平台的一种新型机械组件。这一重大革新成果，已在汽车工业、核工业、工业炉、钢结构制造、机械制造业以及剧场舞台等领域获得广泛应用。根据现有资料，对刚性链传动及其应用作一简要介绍。 工作原理 在工业应用领域里，有各种不同的技术方案解决载荷的直线运动问题，经常使用的有：液压缸、气缸、电动推杆（螺旋推进器）、链条、钢丝绳、凸轮、斜面滑块、剪刀撑、齿轮齿条以及自组装式螺旋升降器等。这些方法有的系统复杂，如液压、气动、凸轮、滑块、剪刀撑、齿轮齿条及自组装螺旋升降器等，都需要一套动力和运动转换系统：有的功能单一，只能承受拉力而不能应用于承受压力的场合，即只能拉动而不能推动物体的运动，如链条、钢丝绳等。刚性链的研究主要解决了采用经改进的链条达到既能承受拉力又能承受压力的问题，因而使其在直线运动领域内（水平布置的或垂直布置的）获得广泛的应用。 用于垂直升降载荷或载重平台的SERAPID刚性链有两种形式：链式升降器(ChainLift)和铰链升降器(LinkLift)。 链式升降器的基本结构与普通链条相同，但链板的形状特殊，其结构简图见图1。 图1 在链条销轴的两端、链板的外侧有用于驱动的滚轮，链板的中间则是用于驱动器内部导向的直径较大的滚轮。链板的一端设有台肩而另一端设有肩槽，相邻链节链板上的台肩和肩槽互相配合，使得链条能在一个方向回转而在另一个方向则不能回转。当链条受到压力载荷时，特殊形状的头部链节使受力点偏离销轴中心，在肩台和肩槽之间产生锁紧力，使相邻链节相互锁紧，链条具有刚性推杆的特性。为了保持头部链节的稳定，需要两个销轴。头部链节的结构简图见图2。在驱动器外部的不受力链条仍然具有链条可以弯曲的特性便于折叠储存。 铰链升降器是SERAPID公司在链式升降器使用的基础上专门研制的新型刚性链升降器。其结构简图见图3。 图3 链板正面内外两侧设置两排销轴，销轴的两端设置用于驱动和导向的滚轮，内侧（机内导向侧）销轴用于连接内、外链板并使其具有和普通链条一样的相对旋转的功能。在与外侧（驱动侧）销轴相对应的位置上，内、外链板均开有与销轴直径相同的缺口，销轴与链板缺口的啮合，可以使链节象建筑物的砌块一样，在离开驱动链轮时一块块叠起形成刚性柱。和链条升降器一样，铰链升降器也是利用头部的特殊链节的受力状况，并在销轴和缺口的作用下，使链节之间相互锁紧的。 刚性链由驱动器驱动，驱动器内设有驱动链轮和导向板，链式升降器使用链板中间的滚轮、铰链升降器使用链板的导向滚轮导向，导向板可以使链条在刚离开驱动链轮时就处于垂直位置，而进入驱动器的非承载侧的链条则处于水平状态。驱动器的链轮可以由任一形式的、按需要的速度和功率确定的机械装置驱动。链式升降器和铰链升降器的内部结构简图见图4 和图5 。 使用条件和配置形式 2.1使用条件 刚性链升降器的使用条件为： 在载荷升降运动的全行程内对承载平台进行外部导向，以保证链节的正确锁紧。在通常情况下需要两个导向轨来平衡承载平台，大型或形状复杂的平台需要另外的附加导向导轨。对使用有自导向能力的机构（如剪刀撑），则不需另外的导向机构，但该机构应有相当的精度。 承载平台必须与刚性链条垂直连接并不允许有任何的晃动。和承载平台连接时，采用刚性链头部的特殊链节和连接板。在链条最大行程时，从链条顶部连接板中心线测量的链条安装误差不大于0.5㎜。 驱动器必须牢固平稳的安装在基础上，其基础平面应水平，且不能有任何的晃动。 当升降器用于载人升降平台时，必须事先征得SERAPID公司或他的法定代理人的同意。此时还应设置完善的防护装置，以保证人身安全。 配置形式 多个刚性链升降器可以组成一组，而这一组升降器只用一台电动机采用机械同步带动。这样刚性链升降器的配置具有很大的灵活性，可以适应各种载荷和不同形状的升降平台，应用于各种具体的环境与场合。 常用的配置形式见图6、图7、图8。 链条的储存 利用刚性链的链条特性，可将其储存空间减小。在单根储存时，其储存距离为升降行程再加几个链节的距离。也可利用带导向的移动链轮进行环式储存将储存距离减小为原来的一半。见图9、图10、图11、图12。 产品系列 SERAPID提供两个系列的刚性链升降器。 3.1标准载荷系列升降器 标准载荷系列升降器是指每小时工作循环（全行程升降一次为一个循环）不大于10次而其他时间只是保持载荷在预定位置或根本不工作的升降器。例如大多数工业用仓库或舞台升降台用的刚性链升降器都属此类。 标准载荷系列升降器的运动载荷为7500N~50000N，静止载荷为7500