舞台机械设计的安全性研究

舞台机械最重要的指标之一是安全性和可靠性。 各类舞台机械必须时刻绝对安全可靠。

关于舞台机械可靠性设计的研究很少。 可靠性设计理论是基于大量的实验数据。 不同的使用场合需要不同的可靠性。 设备的可靠性是综合考虑其重要性、工作要求、维护难度等因素来决定的。 舞台机械使用率不高，负荷率低，对寿命设计有一定要求，但对可靠性设计要求高，因为一旦出现问题，可能造成严重的安全事故或较大的经济损失。

舞台机械必须具有高可靠性，其故障概率应在0.1%至1.0%之间。 由于缺乏必要的实验数据和具体深入的研究，可靠性设计理论在舞台机械设计中没有具体的应用。 研究表明，虽然仅靠安全系数不能完全反映可靠性水平，但在舞台机械零件的设计中，仍然没有足够的数据将各种参数视为随机变量。 因此，以设计参数为确定量，以强度安全系数或应力为判断依据，选择合适的安全系数来近似其工作可靠性的要求，仍是现阶段机械设计的主导方法。 由于计算结果与实际情况存在一定的偏差，因此需要使计算允许构件承载力具有必要的安全裕度，这是确定安全系数的基本出发点。 一般舞台机械也应提出设计寿命指标。 工作年限寿命指标不适用于舞台机械，工作时间寿命更符合实际8000~10000小时的工作寿命应该是舞台机械设计的基本数据。

舞台机械的安全指标主要包括三个方面：设备安全、人身安全和电气安全。 而且，这三个因素相互关联，相互影响，有时又密不可分。

设备安全是指：舞台机械设备在规定的工作条件下长时间使用而不发生事故的能力； 发生临时故障时，能够在降低的技术参数下继续工作； 舞台机械设备异常能力 对工作状态的感知、显示和报警能力。 这种能力或表现通常由机械设计本身和电气控制来完成； 考虑在演出过程中尽快排除舞台机械暂时性故障的能力，使舞台机械的故障尽可能不影响演出的正常进行。

设备安全涉及的因素很多，主要有以下几个方面：

1。足够的安全系数

所有机械零件的选择和设计必须保证它们在额定负载和惯性负载的共同作用下能够可靠工作并具有一定的安全储备，即有足够的安全系数。 安全系数定义为：所有材料的极限应力与零件******工作应力的比值。 零件的******工作应力应考虑******静载荷和动载荷（如紧急制动、碰撞等惯性载荷）产生的应力。 例如：吊重物或牵引用钢丝绳的安全系数应大于等于10； 起重链条的安全系数应大于或等于12； 传动链的安全系数应大于等于10； 传动系统的所有部件均选用能承受两倍额定载荷的能力； 在初步计算中，传动部件和受力部件的安全系数应大于或等于6，准确计算中的安全系数应满足该类部件相关标准或规范的要求。

2。适当的刚度

舞台机械的主要受力部件应具有适当的刚度，以满足舞台表演的需要。 一般规定受力构件的挠度应小于构件跨度的1/1000～1/800。 有时，还指定了挠度的绝对值。 这些成员必须同时满足这两个要求。 传动件的扭转刚度和压杆的稳定性应符合有关标准和规范的要求。 对于升降平台，为获得足够的横向刚度，计算出的水平载荷不得小于垂直运动载荷的1/20。

3。合理的结构和尺寸参数

为避免或减少某些舞台机械零件因结构尺寸不合理而产生过大的附加应力或过早疲劳失效，设计时应充分注意结构尺寸。 起升系统的部件比较典型，如：曳引机驱动卷筒直径应大于钢丝绳直径的18倍，滑轮直径应大于钢丝直径的20倍 钢丝绳，摩擦传动（牵引传动）的主动轮直径应大于钢丝绳。  40倍直径等，所有用于钢丝绳的附件必须与钢丝绳直径相匹配。 钢丝绳接头只能采用传递载荷大于钢丝绳断裂载荷80%的接头形式，如：拼接接头、合金铸套接头、楔形接头、铝合金挤压套管接头和钢丝绳夹等。 遵守规定并正确使用。 卷筒侧壁高度应大于钢丝绳直径的2倍，单层卷筒应至少有两个摩擦固定环。