總結舞臺機械設備的安全性能指標

舞臺機械的安全性指標主要包括設備安全、人身安全和電氣安全等三方面，而且，這三個因素相互關聯、相互影響，也是不可分割的。

設備安全是指：舞臺機械設備在規定的工作條件下長期使用不產生意外事故的能力;在發生臨時故障時能在降低后的技術參數下繼續工作的能力;舞臺機械設備對非正常工作狀態的感知、顯示和報警的能力。這種能力或性能通常是由機械設計本身和電氣控制共同完成的;考慮在演出中盡快能排除舞臺機械的臨時故障的能力，使舞臺機械的故障盡量能不影響演出的正常進行。

涉及設備安全的因素很多，主要有以下幾個方面：

1.足夠的安全系數

所有機械零部件的選擇和設計必須保證在額定載荷和慣性載荷的聯合作用下，能可靠的工作并有一定的安全儲備，即有足夠的安全系數。安全系數定義為: 所有材料的極限應力與零件的最大工作應力之比。零件的最大工作應力應考慮最大靜載荷及動載荷(緊急啟制動、碰撞等慣性載荷)作用下產生的應力。例如: 懸掛重物或牽引用的鋼絲繩，其安全系數應大于或等于10; 起重鏈的安全系數應大于或等于12; 傳動鏈的安全系數應大于或等于10; 所有傳動系統的部件在選用時應能承受兩倍的額定載荷; 初略計算時，傳動件和受力件的安全系數應大于或等于6，精確計算時其安全系數應符合有關標準或規范對該類零件的規定。

2.合適的剛度

舞臺機械的主要受力構件應有合適的剛度，以適應舞臺表演的需要。通常，規定受力構件的撓度應小于構件跨度的1/1000~1/800，有時，還對撓度的絕對值作出規定，這些構件必須同時滿足這兩個要求。傳動件的扭轉剛度、壓桿的穩定性等應符合有關標準規范的規定。對升降臺來說，為了獲得足夠的橫向剛度，其計算水平載荷不小于垂直運動載荷的1/20。

3.合理的結構和尺寸參數

為避免或減少某些機械零件由于結構尺寸不合理而產生過大的附加應力或過早的疲勞破壞，設計時應對其結構尺寸給予足夠的重視。卷揚系統的零部件比較典型，如：卷揚機驅動卷筒的直徑應大于鋼絲繩直徑的18倍，滑輪直徑應大于鋼絲繩直徑的20倍，摩擦傳動(曳引式傳動)的驅動輪直徑應大于鋼絲繩直徑的40倍等，所有鋼絲繩用的配件都要和鋼絲繩直徑相匹配，鋼絲繩接頭只能采用那些傳遞載荷大于80%鋼絲繩斷裂載荷的接頭形式，如：編接接頭、合金澆注套管接頭、楔型接頭、鋁合金擠壓套管接頭和符合規定并正確使用的鋼繩繩夾等。卷筒擋邊的高度應大于鋼絲繩直徑的2倍，單層卷繞的卷筒，至少留有兩圈摩擦固定圈，鋼繩與卷筒或滑輪的偏角應小于4°等。

4.可靠的安全裝置

舞臺機械設備必須有較完善的安全保護裝置，以保證設備運行的安全。一般設備均設有行程極限開關和超行程開關。對吊桿卷揚機或類似卷揚機，還要設松繩保護、跳槽或疊繩保護、超速保護、超載(過流)保護等安全措施并能在非常情況之下顯示與報警，在出現危險情況后，控制系統只允許設備向降低危險的方向運動。在設備恢復正常狀態后，才能繼續原來的運動。為了安全的目的，舞臺機械的制動機構必須是：兩臺獨立控制的制動器(或液壓鎖)，或機構自鎖(含減速器自鎖)再加一臺制動器。而且，每臺制動器均有承擔全部傳動力矩的能力。在采用兩臺制動器時，其中一臺是工作制動器，另一臺是安全制動器。

5.必要的備用系統或裝置

設備偶然產生故障時，要有必要的措施能夠繼續使用(或在降低了的技術參數下繼續使用)設備，或是能使設備返回到安全位置。這些措施包括: 輔助傳動系統(電動或手動)，多點傳動系統，計算機控制系統及其元器件的冗余配置等。設備自帶的輔助傳動系統常用于樂池升降臺、主升降臺等，而多臺相同設備的輔助傳動系統，如吊桿卷揚機房內用于吊桿卷揚機的輔助傳動系統，常常是獨立的。多點傳動互為備用的系統在轉臺、輔助升降臺和自走式車臺上較多應用。在計算機控制系統中，一些重要的、數量多的元器件如各類變頻器多采用冗余配置。

6.有關設計數據和規定

由于舞臺機械的特殊性，國外標準常常對設計用的數據作具體的或不同于一般機械的規定。國內雖然尚無具體設計標準，但隨著近年來國際交往的日益增多，這些規定也被國內舞臺機械設計單位認同。這些規定有：1)載荷：臺下設備的靜載荷與固定臺面的靜載荷相同，大中型劇場為5000N/m2，臺下設備運動時的載荷分別為：

升降臺：2500N/m2(單層臺板或雙層臺的上臺板)

1500N/m2(雙層臺的下臺板)

車臺：2500N/m2

轉臺(含車載轉臺)：2500N/m2

樂池升降臺：2500N/m2

各類輔助升降臺：自重

臺上設備的載荷按實際需要確定，無具體規定，但臺上主要設備如吊桿卷揚機、軌道單點吊機、自由單點吊機等在國外均有定型產品以供設計選用。

2)傳動裝置

傳動裝置(含電動機、聯軸器、減速器、傳動軸等)的計算承載能力應為實際載荷(或額定載荷)的兩倍，實際載荷是運行中出現的最大載荷。

3)額外行程

一般情況下，舞臺機械的總行程應包括正常行程(由行程終止開關控制)、超行程(由超程開關控制)和額外行程組成。額外行程是指在超程開關動作后，舞臺機械停止前所走的距離。額外行程與機械的速度及慣量有關，一般情況下，速度小于0.1m/s時，額外行程0.07m已經足夠。速度小于0.02m/s的液壓傳動，油缸采用緩沖設計時，可不設額外行程。平衡重的額外行程必須保證平衡重不與支撐物碰撞。

4)定位與鎖緊

臺下設備必須能防止升降裝置無意運動的任何可能性，對于鋼絲強、鏈條作為承載部件和液壓缸直頂而又無液壓鎖或活塞夾緊裝置的結構，必須設置定位鎖緊裝置，以保證升降臺進入靜止狀態后不會因載荷長期作用而下沉。

5)制動器

每個制動器應能夠獨立承受全部載荷，制動器的制動力只能由重力或彈簧力產生，帶式制動器只能用于手動裝置。

6)平衡重

不允許用彈簧代替平衡重，平衡重應安裝在框架內并防止在運動中掉出來。

7)鋼絲繩

鋼絲繩鋼絲的最小額定強度應大于或等于1570N/mm2，但如果超過1800N/mm2，則按1800N/mm2計算。