《流動舞臺車設計》

.PAGE.1緒論1.1引言隨著中國走上改革開放的道路,中國經(jīng)歷了翻天覆地的變換,經(jīng)濟高速發(fā)展的同時帶動著文化的發(fā)展,人們對于精神文化的需求更加的迫切。城居民對精神文化生活不斷追求,現(xiàn)有的媒體傳播方式已不能完全滿足城鄉(xiāng)居民對文化生活的需求。人民需要一種更貼近生活,更凝聚氣氛,更喜聞樂見的精神文化傳播方式。國家在十一五計劃期間重申"三下鄉(xiāng)"政策的同時,黨中央和國務院提出了文藝三下鄉(xiāng)活動。但是從目前來看,農(nóng)民看戲有三難：一是：劇團下鄉(xiāng)難,劇團到鄉(xiāng)鎮(zhèn)演出,演出設備器材運輸困難,費用高,劇團普遍不愿意下鄉(xiāng)。二是：臨時搭建舞臺難,村鎮(zhèn)無現(xiàn)成搭建舞臺的材料和搭建舞臺人工,臨時拼湊搭出的舞臺往往不穩(wěn)固,不規(guī)范,影響演出質(zhì)量和演員的人身安全。三是：舞臺轉點難,很多村鎮(zhèn)交通不便,營運車輛不能到達,舞臺的拆卸轉移耗時、耗材又耗力。正是在這樣的時代背景下,流動是舞臺演出車應運而生,經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展,流動舞臺車經(jīng)歷了第一代流動舞臺車到第二代流動舞臺車的飛躍。發(fā)展到現(xiàn)在的多種類、多功能、智能化的流動舞臺演出車,在演出平臺上也大為提升,現(xiàn)行的演出車舞臺面積可達60m,甚至更寬更大。演出平臺樣式更加多樣化,演出舞臺的美觀設計,燈光設計更加完美、實用、絢麗。HQ109型演出車也是在這樣的背景下,隨時代的發(fā)展而成長起來的。1.2流動演出車的應用流動舞臺車是一種先進式的流動式舞臺,是一種集運輸、舞臺、休息與一體的多功能的專用改裝車,是將全國先進舞臺專業(yè)技術與先進汽車技術相結合的完美產(chǎn)物,集多項先進技術于一身,與固定式的舞臺相比,其具有的專業(yè)性、安全性、演出的使用性、使用的耐久性、養(yǎng)護的經(jīng)濟性、服務的優(yōu)質(zhì)性使得流動式演出舞臺具有廣闊的市場前景。XX省從20XX開始就實施了給縣級以上能演出的專業(yè)劇團配送"流動舞臺車"。首批其貌不揚的"流動舞臺車"救活了不少的專業(yè)的劇團。上世紀90年代中后期一度陷入困境的XX陽戲團,20XX9月獲得省財政配置的"流動舞臺車"后,劇團行程上萬里,演出經(jīng)典的陽戲和新編大劇目20多個,每年的收入超過20萬元,相當于原來的3倍。正是演出車的發(fā)展成長,在上世紀90年代后,是不少的專業(yè)劇團脫離了生存的困境,推動了文化事業(yè)的發(fā)展。1.3流動舞臺車與臨建舞臺的比較分析1.3.1在舞臺使用中的安全系數(shù)有了較大的改觀現(xiàn)場搭棚方式的臨時舞臺多使用鐵架結構、木架結構、沙土混合鐵架、木頭混合鐵架等幾種搭建方式,這些搭建方式采用"井"字拼架構造,結構較為穩(wěn)定。但使用壽命有限,在多次拼接使用后容易出現(xiàn)老化、變形等隱患。流動舞臺車使用箱型汽車專用底盤,支撐結構使用液壓支架支撐地面,減輕主梁負擔,增加穩(wěn)定性與安全性。頂箱板使用升降結構,較臨時搭建舞臺頂棚在安全性上有了顯著提高。且整個舞臺車較臨時搭建舞臺重量小,且材質(zhì)較為堅固,不易老化、使用壽命長。1.3.2在舞臺布景的設計性與藝術性上有了較大臨時舞臺臺面使用木質(zhì)合成材料作為版面,穩(wěn)定性不足,且木質(zhì)受潮容易變形,存在影響演員發(fā)揮的潛在問題。流動舞臺車舞臺臺板由鋼架和木龍骨、木地板構成,適用于表演,分為固定舞臺臺板和活動舞臺臺板,使用壽命長,性能穩(wěn)定,不易變形斷裂。并且舞臺音響布置,燈光布置,調(diào)試臺布置等一系列舞臺布景的環(huán)節(jié)都做了統(tǒng)一設計。最大限度的展開了舞臺空間,增加了表演的范圍與掛景的裝飾。1.3.3在舞臺的搭建上有了較大的改觀臨時舞臺搭建使用次數(shù)少、工程作業(yè)量大、材料保養(yǎng)與運輸不便、費用高,流動舞臺車在搭建過程中僅需幾名操作人員進行簡單的操作使用,就可以在較短的時間內(nèi)搭建成一個綜合應用的專業(yè)舞臺。在演出頻率較高的情況下,流動舞臺車較臨時舞臺搭建的費用明顯降低,給演出單位減輕了成本,增加了演出場次,方便了人民群眾。1.3.4在舞臺使用后回收上有了較大的突破臨時搭建的舞臺在使用后存在回收困難、運輸不便、保養(yǎng)費等一系列問題。流動舞臺車演出后回收運輸一體化,且不會在演出場地留下不易清除的搭建痕跡和搭建垃圾,較臨時搭建舞臺有了本質(zhì)上的突破。1.4流動舞臺車的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1.4.1流動舞臺車的歷史我國早期的流動舞臺車的開發(fā)始于上世紀初,一些劇團開始委托一些汽車修理廠改造簡易功能的流動舞臺車,這種流動舞臺有了一定的機動性,臺面低,中心低,安裝系數(shù)與零時搭建的舞臺相比有所提高,盡管舞臺面積與零時搭建的舞臺相比略大,但這種流動舞臺車的舞臺卻不能自動的開啟,靈活程度不夠,演出面積仍然有很大的差距。九十年代末,少數(shù)改裝廠開始于一些有實力的劇團合作開發(fā)第二代流動舞臺車,舞臺面積有所增大,但還不能滿足大多數(shù)專業(yè)劇團的需,且車體笨重,雖然自動化程度有很大的提高,但由于普遍采用了進口的液壓元件,造價高,基層劇團很難接受。隨著一些有實力的改裝廠的參與和市場需求的逐漸成熟,流動舞臺車的開發(fā)技術也不斷地提高,關鍵液壓元件的國產(chǎn)化使得流動舞臺車的制造成本逐步降低,售價也逐步的被基層的劇團所接受,一個新興的多功能的流動舞臺車的市場在在全國興起。1.4.2流動舞臺車技術的現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢國外的流動舞臺車的發(fā)展較早,自動化的程度高質(zhì)量輕,成型比較的成熟。許多的先進的技術都在流動舞臺車上得到應用,但其價格昂貴,一般要到70到100萬元,對于國內(nèi)基層劇團來說消費太高。多功能流動舞臺車必須具備的基本功能首先要求其機械部分安全可靠,開啟自動化。如：機動性強,整備的質(zhì)量輕,舞臺及其附件屬物品符合演出的要求,搭棚拆棚和舞臺的展開折疊自動化。其次是燈光和音響設備要符合大多數(shù)演出的要求；第三,部分車輛要求帶獨立的液壓系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)；第四,舞臺折疊后就有運輸共嫩功能,能夠運輸舞臺的道具和支撐工具。就目前來看,國內(nèi)現(xiàn)有的專業(yè)制造流動舞臺車的廠家較少,大部分產(chǎn)品停留在第一帶舞臺車的水平,雖然舞臺的展開能夠自動的展開,但存在著外形粗糙,機構強度差,舞臺設計不專業(yè)不完善等等。第二代流動舞臺車的發(fā)展趨勢；其一,吸取了客車的制造技術,外蒙皮將采用客車冷拉蒙皮技術,蒙皮與骨架成整體,整車的機構強度更高,美觀大方,而且經(jīng)久耐用,易于維護。其二,舞臺的設計更趨專業(yè)和現(xiàn)代,舞臺的面積大,舞臺更高,頂棚的承載能力強,演出的適應性好,可預留燈光、音響、字幕、電源、布景吊點的接口,具有很好的可擴展性,能夠滿足各種演出的要求。第三,液壓系統(tǒng)安全可靠,自動化程度高,操作簡便,舞臺的收放時間短,液壓系統(tǒng)具有保壓、自鎖的功能,舞臺演出安全性好?？傊鲃游枧_車將朝著外形美觀,舞臺設備齊全,自重輕,強度高,使用壽命長,安全經(jīng)濟,維修方便的方向發(fā)展。2.HQ109型演出車的總體布置設計2.1.總體布置原則專用汽車總體布置的任務是正確選定整車參數(shù),合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構成相互協(xié)調(diào)和匹配,從人性化的設計角度確保演出車舞臺的快速而平穩(wěn)的展開,為演出提供一個可靠、美觀、實用的室外舞臺。使得舞臺車的操作人員能方便、簡捷的完成演出平臺的快速搭建,在此理念上完善對演出車動力裝置,控制裝置,執(zhí)行部件及相關附件之間的協(xié)調(diào)。達到設計任務書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。在進行總體布置時應按照以下原：2.1.1盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動因為一些總成部件位置的變動,不僅會增加成本,而且也可能影響到整車性能。但考慮到普通汽車底盤,無論是兩橋,還是三橋以上,其大體上都是靠車子的前后輪子來平衡車身,而演出的演出平臺一般比較的寬,市場調(diào)查一般是在45~65平方米左右,這對于原本普通的汽車底盤提出了跟高的要求。對此我們通過增加支腿來增強整車的平穩(wěn)性,其控制是通過液壓缸的平穩(wěn)工作來實現(xiàn)平穩(wěn)的舞臺展開。由于通過此法,無需對汽車底盤作很大的變動。其液壓動力源可采用外在的電動機帶動,亦可從汽車發(fā)動機上取力,盡力降低對底盤的改動,維持了汽車原本好的性質(zhì),同時節(jié)約成本。2.1.2應滿足演出車流動舞臺對于復雜環(huán)境的要求,使演出車所具有的專用功能得到充分發(fā)揮。如HQ109型演出車是我們常見的流動舞臺式演出車,通常是伴隨下鄉(xiāng)演出,或中小企業(yè)的臨時演出用。故而應對的環(huán)境復雜多變,需要我們的演出車能隨時隨地的展開,構建一個平穩(wěn)、美觀、可靠、實用的流動舞臺。而演出過程中要求舞臺平穩(wěn),無太大的噪音,不晃動,故而HQ109采用的動力輸出為液壓缸輸出,液壓缸能保證在演出平臺伸展過程中能夠平穩(wěn)有序的展開,可以避免儀器的損壞以及工作過程中對于工作人員的安全。2.1.3對演出車演出車廂機構設計依照輕、穩(wěn)、安全、合理的原則。演出車是一個大眾服務的設備,演出過程中確保演出的安全至關重要,由于演出車演出舞臺包括了前墻板,后墻板,頂棚等均需要機構支撐成一個頂棚,這就需要我們在對頂棚板,前后墻板設計時充分考慮到所選材料的密度,盡量在滿足強度剛度的前提下減輕整車的重量。故而在此時我們首選鋁質(zhì)材料。2.1.4應避免工作裝置的布置對車合理,在展開過程中有序,不紊亂,協(xié)調(diào)美觀。演出車之所以稱之為演出車,是應為它展開能成為流動是舞臺,收起,與正常的托式卡車沒什么大的區(qū)別,如下HQ109型演出車的外觀圖與其展開圖。眾所周知,舞臺對于美觀的設計要求十分的重要,故而在滿足使用強度,剛度要求的前提下我們還應當注重演出車舞臺美觀的設計,使得我們的流動是舞臺車展開后寬敞而舒適。如圖2.1圖2.1HQ109型演出車的外觀圖市場上現(xiàn)存的一款樣式2.1.5應符合有關法規(guī)的要求例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在相關法規(guī)中部有明確的規(guī)定,一定不能超出標準的要求。此外演出車外輪廓尺寸應符合GB1589-2004的規(guī)定；噪聲應符合GB1495-2002的規(guī)定；照明及信號系統(tǒng)安裝應符合GB4785-1998的規(guī)定,流動舞臺前車燈,前霧燈,后霧燈,轉向燈,倒車燈,側標志燈等配光性能應分別符合GB4599-1994、GB4600-1994、GB11554-1998、GB17509-1998、GB15235-1998、GB18099-2000等等除以上總的設計原則外,還應滿足一下要求：⑴車廂廂體應為全承載骨架式,車廂骨架應有足夠的強度和剛度。⑵車身與底盤連接應牢固可靠,車身縱向中心平面與底盤縱向中心平面偏移量不大于5mm。⑶內(nèi),外蒙皮與骨架應貼和緊密,表面應平整。⑷車門應設置在車廂尾部,高度大于1800mm,寬度不小于800mm。⑸車廂應具有良好的防塵密封性能,限值應符合GB/T12487-1990的規(guī)定。⑹車廂應具有良好的防雨密封性能,限值應符合GB/T12480-1990的規(guī)定。⑺車廂其它的技術要求應符合QC/T453-2002的規(guī)定。流動舞臺的舞臺基本參數(shù)如表2-1所示表2.1舞臺技術參數(shù)表項目參數(shù)數(shù)據(jù)車廂外部尺寸8100mmX2400mmX2184mm〔長X寬X高車廂內(nèi)部尺寸7600mmX1930mmX2080mm〔長X寬X高舞臺展開面積49.86m頂棚展開面積52.8m舞臺離地面高度1250mm舞臺臺面與頂棚的距離2220mm~4120mm〔可調(diào)燈架頂棚液壓缸升降速度0.01m/s舞臺臺面翻轉速度0.5/s頂棚可承載質(zhì)量600kg2.2HQ109型演出車的車廂設計流動演出車車廂的結構形式演出車的車廂系舞臺展開的主體,其主要包括如2.2圖所示：圖2.2演出車主要部件機構展開圖前墻板結合件,后墻板結合件,低架結合件,平臺伸展板結合件,外側面結合件,頂棚骨架結合件,伸展擴展平臺支架結合件,舉升缸護管結合件,左門結合件,右門結合件,機架部件,低架臺結合件,槽鋼,液壓缸,液壓缸座,燈光桿,舞臺護欄等。流動舞臺車為二類廂式貨車底盤改裝而成的特種車,改裝后的流動舞臺車為密封廂式結構,內(nèi)外蒙皮件可填充隔熱材料以增強隔熱和防震效果。廂體的頂蓋與左右墻板用鉸鏈連接,可同時隨舞臺頂棚的升降,左右墻板兩可上翻成與頂蓋成180夾角,車門設在尾部為單扇右開式,尺寸為1800mm900mm。車廂廂體為全承載骨架式,包含舞臺頂棚〔含廂體頂蓋和左、右側板,下同,流動舞臺車頂棚升降和展開機構、舞臺活動地板以及地板支撐機構。舞臺的頂蓋和左右側板展開后能車形成流動舞臺車的頂棚,頂蓋與升降機構連接,左右側頂蓋與展開機構連接,舞臺頂棚隨升降和展開機構有序運動。舞臺頂棚可以整體升降,展開機構可以任意調(diào)整角度。為保證舞臺頂棚升降和展開過程中的平穩(wěn)性,升降和展開采用了液壓傳動裝置,升降機構設置四根垂直導向桿。舞臺活動地板,活動輔助臺板的展開也采用液壓機構。車身骨架設計主要為槽鋼,槽鋼的設計為Q239槽鋼：；；型號根據(jù)設計計算和實踐驗證,其整體負載能力完全能夠達到安全可靠的要求。2.2.2HQ109演出車前墻板結合件的設計板件結合件起作用是加強前墻板的強度和剛度,通過學習和調(diào)查研究我們可知由于加強構件平板的強度和剛度的方法有許多種,其中常有的有單桿〔類似的有加強肋,加強板,雙桿〔如平行機構,火車頭動力的傳動,三桿〔如有三角形式布置,四桿〔如四邊型布置等等。圖2.3四桿式考慮到演出車前墻板在演出車的張開過程中不需要動作,屬于固定件,此外,在前墻板處還需安裝兩個主液壓缸用以支撐起演出車頂棚的展開。而兩桿式,三桿式的構建不利于輔助立式液壓缸的固定,故而采用四桿式構件加在四邊形兩桿交接處設置單桿加強桿,以達到增強整體的強度和剛度。如圖3.4所示。HQ109型演出車后墻壁結合件的設計鑒于現(xiàn)流行的拖是卡車的車廂后墻板技術以相當?shù)某墒?故而從后墻板的功能上考慮,在現(xiàn)行的卡車車廂的后墻板的基礎上進行改造設計時完成能滿足演出車性能的要求。圖2.4市場上存在的一款演出車后墻板實際設計如圖2.5：圖2.5墻壁的基本設計圖形2.2.4演出車左右側墻板的設計左右側墻板展開時與頂棚一起組合成演出車的演出臺的頂棚,其主要功能有：⑴遮陽光,擋雨,擋風。⑵懸掛燈光設施,布置舞臺簾布等由于舞臺的頂棚所起到的特殊作用,且頂棚的面積較大,受風等氣候的影響較大,以及在頂棚上要配備許多的燈光設施,這無疑增加了頂棚的重量,此外頂棚在風、雨等氣候的影響下,使得我們在設計時更加的要注重對其強度剛度的要求,故而在設計頂棚是我們采用的是四邊形機構加米字形的骨架機構：第一米字形骨架的承受力較大與四桿骨架機構配合可起到互補的左右,其次也為我們在材料的選擇反面給予更大的空間,在綜合考慮,和市場調(diào)查的前提下,我們選擇用鋁平板作為兩側板的首選材料,有鋁鉛合金作為演出車的頂板首選材料。其骨架選用經(jīng)防腐處理的高強度鋼管。兩側面設計如圖2.6：圖2.6側面設計機構骨架圖2.2.5HQ109型演出車中心頂棚設計中心頂棚的設計與兩側板的設計在結構原理一致,但考慮到兩者在部分使用功能上的不同,又有所差別,頂棚直接的支撐體為兩立式主液壓缸。頂棚除了承受自身的重力外,還來子兩側面墻板的重力及彎曲應力等。故而在材料上我們考慮選用的材料較兩側面在強度、剛度上均有所提升,選用的是鋁鉛合金。在骨架桿件的布置方面我們在設計上增加了桿件布置的密度,以達到提升強度,剛度的要求,確保演出車演出舞臺的安全可靠。其設計如圖2.7：圖2.7頂棚設計構建骨架圖2.2.6HQ109型演出車的舉升展開機構的設計HQ109型演出車的舉升展開機構分為三組,分別為立式頂棚升起液壓油缸,平臺伸展板液壓油缸,兩側面展開液壓油缸。立式液壓油缸為對稱單組加導向桿。考慮到新型演出車注重的舞臺的開啟,合閉及頂棚的升、降的自動化,減少人工搭建舞臺部分的勞動強度,縮短舞臺架設時間,舞臺車停穩(wěn)到整個舞臺的展開至演出狀態(tài)只需20多min,在此過程中做到有序的展開至關重要,同時要確保在展開過程中的平穩(wěn)性,可靠性,安全性。舞臺上頂棚的設計為液壓升降式,由于升降的高度比較的打可達4多高,左右側頂板在垂直面的展角在0到90之間變化。為確保舞臺頂棚整體升降的安全可靠,在車底架與頂棚之間設置了4根導向柱,可隨頂棚上下動作,以保證頂棚在升起過程及演出過程的、中的穩(wěn)定。當頂棚舉升到指定高度,舉升液壓缸停止舉升,然后把導向柱的鎖止機構鎖緊。既可保證頂棚升起的穩(wěn)固性,又增強了舞臺整體的抗風能力。2.2.7舞臺伸展板設計舞臺的臺板由5分組成,中間是固定板,車兩邊分為左、部分,且左右部分又設計成折疊式,通過四桿機構來實現(xiàn)舞臺臺板的收放,采用我們的是如圖2.8,2.9所示：圖2.8展開時的狀態(tài)圖2.9收起時的狀態(tài)在上圖2.8中左側的兩折疊板為展開時的狀態(tài),圖2.9為收起時狀態(tài),在圖2.8和圖2.9中的活動節(jié)點均設計為活動鉸鏈連接。在圖2.9曲桿的中心處和兩底板結合件的結合處采用銷軸式鉸鏈,底座固定在車架上,可實現(xiàn)180自由轉動。如圖2.10圖2.10底板板件結合件如圖2.10,曲桿3心鉸鏈旋轉,以實現(xiàn)在液壓缸生出時帶動去桿運動實現(xiàn)演出臺板的收起,當液壓缸收縮回程時,曲桿逆時針旋轉,伸展舞臺平臺。3.演出車車廂尺寸的設計與參數(shù)的計算根據(jù)市場調(diào)查知：舞臺車的基本參數(shù)如下表3.1表3.1舞臺車的基本參數(shù)舞臺框架高強度鋼管加防腐處理外部蒙板〔兩側鋁平板〔1.5mm外部蒙板〔前后鋁平板〔1.5mm外部蒙板〔頂板鍍鉛板〔0.8mm內(nèi)部蒙板0.5白色彩鋼板或PVC板頂部液壓0～90隨意開啟舞臺地板〔內(nèi)防滑竹膠板18mm舞臺地板〔外防滑竹膠板12mm舞臺地板〔延防滑竹膠板12mm舞臺電路箱體內(nèi)部布置箱體配電盤,布局舞臺燈光線路,電源插座等。舞臺頂部打方式液壓系統(tǒng)打開方式舞臺側板打開方式液壓自動開啟側板圍欄箱體兩側防護欄舞臺支撐腿折疊隱藏式支腿底盤支撐腿液壓機械式支腿舞臺稱重要求滿足每平方200kg負荷舞臺不梯一個不梯舞臺面積50～60平方米基礎安全要求所有高出收放動作,具有二級保護措施3.1HQ109型演出車車廂總體尺寸的設計根據(jù)現(xiàn)行的演出車規(guī)模,舞臺車的演出平臺的尺寸為45到65平方米,鑒于HQ109型演出車適應中檔次的規(guī)格,故而在平臺的尺寸上,理想的設計尺寸為50m。由計算公式演出車舞臺的演出面積:而——車廂演出車的實際舞臺長度——演出車演出板展開的總的寬度——演出車左側板的高度〔未展開前——演出車右側板的高度〔未展開前——演出車底盤固定板的寬度根據(jù)設計需要,HQ109型演出車的演出車廂長度設計為8100mm；演出車單組油缸之間的距離設計為7660mm；演出車左右側板的高度、設計均為2080mm；演出車底盤固定板的寬度根據(jù)現(xiàn)行汽車車廂的尺寸設計為總寬為2400mm。由設計參數(shù)初步計算可得：車廂演出車的實際舞臺長度設計為7600mm演出車的演出舞臺面積可得：由于演出車在設計時存在部分誤差,故而可適當?shù)恼{(diào)整演出車車廂的尺寸,可將演出車的車廂長度該設計為8000mm,演出車的總的長度人設計為8100mm。故而面積：滿足設計對于流動舞臺面積的要求,但考慮到增打演出車的舞臺面積就意味著增大演出車的成本,故而選擇49.86m更合適,且在實際的設計誤差之內(nèi)是允許的。如圖3.1、3.2所示：圖3.1演出車側面圖圖3.2演出車后視圖3.2HQ109型演出車的頂棚參數(shù)的設計由表3.1知舞臺車頂棚的材料選用鉛鋁合金,經(jīng)查表可知鉛鋁合金的密度為11.370g／cm,由計算公式:——頂棚中心定板的長——頂棚中心板的寬——頂棚中心板的面積H——頂棚中心板的厚度頂棚中心板的板長與車廂長設計一致為7600mm；頂棚中心板寬取為2400mm；厚度初始設計為1.5mm；由以上參數(shù)可計算的中心板的體積為：中心板的質(zhì)量為:由于頂棚還受到氣候的影響,如風,雨等。設計時我們對于舞臺頂棚的抗風能力為5級,頂棚的骨架結合件設計如圖3.2所示。骨架采用高強度的槽鋼加防腐蝕處理,槽鋼的結構如圖3.3、圖3.4所示。圖3.3槽鋼結構骨架圖3.4槽鋼結構頂棚的受力分析如圖3.5：圖3.5受力分析簡圖——風力與頂棚的自重——液壓缸支撐點的負載由應力分布可知在頂棚受力中中心處的承受的應力最大,而設計頂棚的初始設計的單位承載面積的負荷為0.5kN／m。經(jīng)市場相關產(chǎn)品的調(diào)查只,初步設計滿足設計的要求。3.3槽鋼的設計計算3.3.1槽鋼的材料選擇由于HQ109型演出車頂棚的受力較大,在對于所選材料的強度剛度要求高,經(jīng)查表和市場調(diào)查,HQ109型演出車的槽鋼材料選擇為Q235槽鋼。經(jīng)查表參考知：Q235槽鋼的機械性能：抗拉強度〔σb/MPa：375-500伸長率〔δ5/%≧26〔a≦16mm≧25〔a>16-40mm≧24〔a>40-60mm≧23〔a>60-100mm≧22〔a>100-150mm≧21〔a>150mmHQ109型演出車不同部位對于骨架的強度設計要求有所不同,骨架槽鋼的尺寸有所差異,經(jīng)調(diào)查分析計算,所選用的Q239槽鋼5037；；三類型的槽鋼能滿足設計的需求。4.演出車液壓系統(tǒng)的設計改進根據(jù)HQ109型演出車的工作要求,可知所要求的液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)是：HQ109型演出車的演出平臺展開→演出車箱板缸升起→演出車頂棚液壓缸升起→頂棚側板液壓缸伸出;HQ109型演出車的演出平臺收攏→演出車頂棚液壓缸回程→演出車箱板缸降→演出車箱板缸收攏。如圖4.1：圖4.1流動演出車的展開簡圖液壓主機的用途：帶動液壓設備工作,在演出車的整體設計中液壓傳動是保證舞臺平穩(wěn)展開的首要前提,在HQ109型演出車在舞臺展出的整個過程及維持舞臺的正常工作,為演員們提供一個好的演出舞臺,使用了四組液壓缸,分別為頂升液壓缸組,頂棚側板液壓缸組,演出車演出平臺展開液壓缸組以及整車地面支持液壓缸組〔部分車輛為其他的支干。液壓主機主要用于對液壓缸供給液壓油,實現(xiàn)液壓缸的正常工作。經(jīng)調(diào)查,分析HQ109系列原XX汽車制造設計,依照當時的社會需求設計,現(xiàn)已基本退出市場,為了更好的適應現(xiàn)代市場對演出車提出的更高要求；再三思考,經(jīng)查閱相關資料的前提下,對HQ109型演出車在原有的基礎上進行優(yōu)化,拓展改裝設計。流動舞臺車液壓系統(tǒng)的技術參數(shù)如表4.1表4.1流動舞臺車液壓系統(tǒng)的技術參數(shù)項目參數(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)壓力10Mpa～12Mpa平臺油缸推力5t∕支拉力2.6t∕支速度0-0.8m∕min可調(diào)支撐油缸推力5t∕支拉力2.6t∕支速度速度0-0.8m∕min可調(diào)舉升油缸推力5t∕支拉力2.6t∕支速度0-1.0m∕min可調(diào)展開油缸推力5t∕支拉力2.6t∕支速度速度0-0.8m∕min可調(diào)4.1液壓系統(tǒng)及控制考慮到舞臺車的專用性、安全性、流動性、經(jīng)濟性等,對演出車的液壓系統(tǒng)進行如下設計。舞臺車的液壓動力部分⑴主機取力驅(qū)動油泵,驅(qū)動油泵用車載的發(fā)動機提供,通過對汽車發(fā)動機動力傳出部分的設計,經(jīng)動力分配器將動力以兩種形式輸出,演出車演出工作是將動力傳出給液壓泵帶動液壓系統(tǒng)的工作。行駛時,動力通過傳動桿傳動到汽車的輪子轉動。⑵電動機驅(qū)動油泵,供用的用戶按照使用現(xiàn)場情況選用。電動機電源有220V、380V兩種,針對380V電源設有轉向監(jiān)視器,以保證任何接線法均為正轉?；芈分性O置雙動力液壓保護裝置,當使用其中一種時,自動保護另一種。經(jīng)綜合考慮,對于方案一,方案二。其一,演出過程中單取力汽車發(fā)動機,則發(fā)動機的高負必須連續(xù)工作,汽車發(fā)動機噪音比較的大,不利于演出的進行；其二,對于發(fā)動機動力分流,使得對于汽車的改裝化復雜。其三,單一的依靠電動機帶動主泵工作時,對于電動機的功率要求比較的大,而在一些鄉(xiāng)村,一些電力設施不齊全的情況下,難滿足演出車對于工作時電力條件的要求,此外,電動機的單機功率越大,其成本也越高,且運輸不便。故采用方案一與方案二相結合的設計思路,實現(xiàn)兩設計方案的優(yōu)缺互補。液壓缸同步回路與舞臺車同步方案同步回路：在液壓設備中需要多個液壓缸同時工作,要求它們以相同的速度或相同的位移進行運動,即要求實現(xiàn)同步運動。隨著液壓技術在工程技術領域的用用日益擴大,負載能力的增加,多缸的同步運動就更顯得突出?，F(xiàn)流行的3種常用的方法。⑴機械聯(lián)結同步回路采用剛性梁、齒輪及齒條的機械零件,是2個液壓缸的活塞桿之間建立剛性的運動聯(lián)系來實現(xiàn)位移的同步,這種同步方法簡單、工作可靠、同步精度取決于機構的剛性。宜使用在兩缸負載差別不大的情況,否則可能會發(fā)生卡死現(xiàn)象。⑵分流集流閥的同步回路分流集流閥是2個液壓缸在承受不同的負載時人能獲得相等的流量而實現(xiàn)運動速度同步,其液壓系統(tǒng)簡單而分流集流閥較貴,同步精度可達2%～5%。⑶節(jié)流閥的同步回路節(jié)流閥是通過改變節(jié)流口的大小來改變液阻,調(diào)整流量。由節(jié)流閥的流量特性方程可知,當節(jié)流閥前后壓力差一定值時,對應于一定的節(jié)流開口面積A,通過閥的流量一定。但是,由于節(jié)流閥的出口也液壓缸相連,因此當當液壓缸的負載變化時,節(jié)流閥前后的壓力差變化,引起流量改變,導致液壓缸運動速度改變。這種同步雖然簡單、經(jīng)濟、但僅局限于在負載變化小的場合下使用。由于舞臺演出車的主體機構設計可知,左右箱板,頂棚和左右頂棚側板的展開與收攏,分別由2個同型號液壓缸控制,缸與缸之間基本屬于剛性連接,但兩缸之間距離較大,而又因液壓缸負載變化不大,采用單向節(jié)流閥的同步回路是能基本保證舞臺車正常工作的,因此,該系統(tǒng)選用分流集流閥的同步回路,而對于回路則采用單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)液壓缸的速度。加裝雙向液壓鎖為防止各機構在工作中出現(xiàn)滑動和下降現(xiàn)象,在系統(tǒng)各回路中加裝了雙向液壓鎖,形成鎖緊回路,使液壓缸能在任意位置上停留,且停留后不會因外力作用而移動位置,工作可靠。4.1.4動作轉換控制方式本液壓系統(tǒng)中安裝有壓力繼電器來控制電機,當系統(tǒng)的壓力達到壓力繼電器的調(diào)定值時,壓力繼電器會自動的發(fā)出電信號,控制電機的運作。此外,在液液壓缸支腿上設置有壓力傳感器,在完成指定動作,所受力達到調(diào)定的數(shù)值是自動停止,以保證用戶在使用液壓支腿是的系統(tǒng)安全。由于該系統(tǒng)的控制是半自動化控制,故而選用手動換向閥以實現(xiàn)對各執(zhí)行元件的順序、互鎖、聯(lián)動等要求的控制4.1.5液壓泵類型的確定液壓系統(tǒng)的工作壓力,選用齒輪泵或雙作用泵；時,選用柱塞泵；若系統(tǒng)采用節(jié)流閥,選用定量泵,如系統(tǒng)要求高效節(jié)能,選用變量泵；若系統(tǒng)有多個執(zhí)行元件,且各個工作循環(huán)所需流量相差很打,應選用多臺泵供油,實現(xiàn)分級調(diào)速?？紤]到演出車的系統(tǒng)工作壓力,且有多個執(zhí)行元件,故設計時液壓系統(tǒng)選用齒輪泵,分流集流調(diào)速,多臺泵供油實現(xiàn)分級調(diào)速。以實現(xiàn)演出平臺的有序,平穩(wěn)的展開。4.1.6擬定流動演出車系統(tǒng)液壓工作順序過程如表4.2：表4.2系統(tǒng)工作順序元件名稱1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT12DT13DTJK1JK2舞臺車頂板上升++下降++按鈕停止升限位停止+降限位停止+頂左側板展開++合并++頂右側板展開++合并++左舞臺板展開++合并++右舞臺板展開++合并++支腿油缸上升++下降++4.1.7擬定液壓系統(tǒng)圖4.2如下：圖4.2演出車液壓系統(tǒng)1.油缸2.油液過濾器3.變量液壓泵4.電動機5.溢流閥6.兩位三通換向閥7.壓力油表8.三位四通手動換向閥9.單向節(jié)流閥10.集流閥11.舞臺底板伸展液壓缸12.舞臺側板伸展液壓缸13.立式頂棚升起液壓缸5HQ109型演出車液壓系統(tǒng)液壓缸的設計計算5.1液壓缸的主要參數(shù)的確定與選擇根據(jù)表2.2可知液壓缸的基本的設計參數(shù)如下：⑴支撐油缸推力：5t/支⑵舉升油缸推力：5t/支⑶側板油缸推力：5t/支⑷地板油缸推力：5t/支⑸所以油缸的拉力T⑹所以油缸的速度為0-0.8m/min⑺最大的轉速：n=800rpm5.1.1HQ109型演出車的舉升液壓缸參數(shù)的計算⑴工作壓力的確定工作壓力可根據(jù)負載的大小及機器的類型來初步的確定,現(xiàn)參考表5.1初步選取系統(tǒng)主液壓泵的出口最大壓力為。表5.1各類液壓設備的常用壓力設備類型機床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械工程機械輔助裝置液壓機重型機械起重運輸機械磨床組合機床車床銑床齒輪加工機床拉床龍門刨床工作壓力2030～5020～40﹤63﹤100100～160200～320表5.2液壓缸參考背壓系統(tǒng)類型背壓回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng)2～5回油路上有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)5～8回油路上裝用背壓閥5～15帶補油的閉式回路8～15舞臺車的立式舉升液壓缸的工作壓力為,液壓缸的最大工作壓力：由液壓缸的壓力平衡公式：D——舉升液壓缸無桿腔的直徑d——舉升液壓缸有桿腔活塞桿的直徑——舉升液壓缸無桿腔的工作壓力——舉升液壓缸有桿腔的工作壓力計算可得：考慮到該液壓系統(tǒng)在回油路上裝有單向節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng),回路上存在背壓,根據(jù)表5.2出選油路中的背壓為：舉升液壓缸的最大工作負載初選為：由公式：——舉升液壓缸無桿腔的面積——舉升液壓缸的最大工作負載——舉升液壓缸的工作壓力——液壓油路的背壓帶入相關的參數(shù)計算可得：面積：液壓油缸直徑：參考標準液壓缸,取舉升液壓缸單缸的最大推力：計算可得：滿足設計要求⑵液壓缸材料和壁厚的設計液壓缸的材料一般有鑄鐵和無縫鋼管兩種,對于采用鑄鐵是其內(nèi)壁組織要求緊密,不得有沙眼、針扣及疏孔。對于無縫鋼管其內(nèi)壁要求光潔無縱向刻痕。本液壓缸考慮到期工作壓力較大,故液壓缸內(nèi)壁才有耐壓強度高的無縫鋼管,要求內(nèi)壁光滑。所選的材料為45Mn2。液壓缸的壁厚可按拉伸薄壁圓筒的公式計算：式中：——液壓缸缸筒的實驗壓力Mpa——液壓缸無桿腔內(nèi)徑mm——液壓缸缸的壁厚mm——缸筒材料的許用應力Mpa；——安全系數(shù)；——材料的抗拉強度,；安全系數(shù),當時。則；當時,則；。代入數(shù)據(jù)可計算得：3m5.1.2其他油缸設計與校核⑴平臺油缸油缸內(nèi)徑：缸壁厚：活塞桿直徑：無桿腔面積：有桿腔面積：額定的推力：滿足設計的要求額定的拉力：滿足設計的要求⑵舉升升油缸油缸內(nèi)徑：活塞桿直徑：工作行程：無桿腔面積：額定的推力：滿足設計的要求由于行程較長,所以要校核液壓桿的穩(wěn)定性：<按車頂蓋與側蓋總重3.8t計算>,柱塞桿長度,材料為35號鋼,；；穩(wěn)定安全系數(shù)為,由歐拉公式：求得⑶側板油缸油缸內(nèi)徑：活塞桿直徑：工作行程：無桿腔面積：有桿腔面積：額定的推力：滿足設計