隨著各種規(guī)模的劇院、特定演出秀場的不斷涌現(xiàn)，單點吊機(jī)的配置顯得越來越重要。如武漢漢秀劇場配置了16臺移動式單點吊機(jī)，87臺固定式單點吊機(jī)，幾乎占臺上機(jī)械設(shè)備數(shù)量的80%以上;福州貴安大劇院，配置了119臺單點吊機(jī)，占臺上機(jī)械數(shù)量的70%以上;西雙版納的傣秀秀場，臺上配置的設(shè)備一半以上是單點吊機(jī)。
在常規(guī)的歌劇院，單點吊機(jī)一般分為兩種類型。一種是吊點固定式單點吊機(jī)，往往布置在臺口外面，樂池上方，配置數(shù)量以4臺～8臺居多;每臺獨(dú)立使用，也可以成組使用，或編程組合使用。另一種是吊點可以移動式的單點吊機(jī)，往往布置在舞臺上空，且可以到達(dá)舞臺上空的任意點位置，配置數(shù)量以8臺～16臺居多;使用方法與臺口外的相似，可以單個使用，也可以成組或編程使用。
在演出秀場，單點吊機(jī)的布置與使用都很靈活，它可以布置在演出區(qū)，也可以布置在觀眾區(qū)，只要觀眾能看到的區(qū)域，均能布置單點吊機(jī)。由于演出秀場的演出功能及劇目相對固定，因此，單點吊機(jī)的布置位置也相對固定，吊點固定式單點吊機(jī)在演出秀場應(yīng)用較廣泛。
單點吊機(jī)在正常情況下要求出繩點在空間上的位置不變，但由于是纏繞卷筒上的，一旦鋼絲繩進(jìn)或出時，鋼絲繩相對于卷筒的位置就要發(fā)生變化。為做到單點吊機(jī)的*終出繩點的空間位置不變，目前基本上采用三種方法來實施。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，也可將單點吊機(jī)分為三種類型。
1 搖臂式單點吊機(jī)
1.1基本構(gòu)成
搖臂式單點吊機(jī)主要由機(jī)架、電機(jī)、卷筒、搖臂、編碼器、限位開關(guān)、配重等組成，如圖1所示。
1.2驅(qū)動原理
這是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機(jī)，搖臂通過上下兩個滾動軸承安裝在機(jī)架上，這樣搖臂轉(zhuǎn)動就非常靈活。當(dāng)鋼絲繩繞在卷筒上，并通過搖臂上的滑輪下降到固定的吊點位置，卷筒旋轉(zhuǎn)時，鋼絲繩升或降，此時鋼絲繩在卷筒的出槽點在水平方向向左或右移動，導(dǎo)致卷筒到滑輪上的鋼絲繩水平偏移。由于單點吊機(jī)下方配重或吊點載荷的作用，偏移的鋼絲繩會產(chǎn)生一個水平分力，這個水平分力可以促使搖臂旋轉(zhuǎn)，并保持鋼絲繩垂直，使鋼絲繩在卷筒上的入槽角基本上為零度。保證吊點在任何位置單點吊機(jī)都能正常工作。
1.3優(yōu)缺點
此類吊機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，制造成本低，故障率低，安裝方便。所以目前應(yīng)用非常廣泛。但是它也存在一些缺點，單點吊機(jī)的運(yùn)行速度不宜過快，一般控制在1.5 m/s及以下;載荷偏小，250 kg以下為宜。當(dāng)速度過快時，卷筒在急停或啟動時加速度過大，鋼絲繩容易脫槽，造成亂繩。當(dāng)載荷過大時，要求擺臂的強(qiáng)度很高，也就是說增加了擺臂的重量或者說是擺臂的旋轉(zhuǎn)慣性，由于慣性的增大，導(dǎo)致擺臂的不靈活，*終導(dǎo)致擺臂擺動的幅度跟不上卷筒上鋼絲繩移動的速度，導(dǎo)致鋼絲繩跳槽。
1.4應(yīng)用
此類單點吊機(jī)在經(jīng)典劇院應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)用形式主要有兩種。
吊點固定式：主要應(yīng)用在劇院臺口外的樂池上方，一般布置4臺～8臺吊點固定式單點吊機(jī)，可以每臺獨(dú)立使用，也可以由幾臺聯(lián)合使用。在柵頂上的布置形式與圖1基本一致。如天津文化中心(速度0.5 m/s，載荷2.5 kN，電機(jī)功率2.2 kW)、濟(jì)南大劇院(速度0.4 m/s，載荷2.5 kN，電機(jī)功率1.5 kW)臺口外的單點吊機(jī)。
吊點移動式：這類單點吊機(jī)主要應(yīng)用于常規(guī)劇院主舞臺上空，將卷揚(yáng)機(jī)安裝在靠近柵頂上、靠近后臺塔墻或后馬道的上方。它在固定式的基礎(chǔ)上，增加了出繩滑輪、轉(zhuǎn)角滑輪、定位滑輪等附件，同時由于定位滑輪要求布置在主舞臺上方的任意一點，因此，要求卷揚(yáng)機(jī)的容繩量很大，一般要求卷揚(yáng)機(jī)的行程在50 m～60 m。為控制方便，卷揚(yáng)機(jī)上還配置了離合器，以適應(yīng)定位滑輪在不同位置時，限位開關(guān)起到限位、位置控制的零點的作用。也就是說，當(dāng)定位滑輪在某一點時，纏在卷筒上的鋼絲繩容許*大量釋放，限位開關(guān)起作用;當(dāng)需要更換定位滑輪位置時，打開離合器，固定定位滑輪位置后，重新合上離合器，此時當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)上的鋼絲繩釋放到容許*大量時，限位開關(guān)不需要調(diào)整同樣會起作用。每個劇院配置6臺～12臺不等的吊機(jī)，可以獨(dú)立使用，也可以由幾臺組合在一起聯(lián)合使用，每臺之間的速度保持同步或定比;可以在主舞臺區(qū)域內(nèi)吊景、物、演員或不規(guī)則的實體。如江蘇大劇院(速度1.5 m/s，載荷2.5 kN，電機(jī)功率5.5 kW)、重慶大劇院(速度1.5 m/s，載荷3.5 kN，電機(jī)功率9.2 kW)主舞臺上方的單點吊機(jī)。
2 出繩滑輪與卷筒移動式單點吊機(jī)
2.1基本構(gòu)成
卷筒移動式單點吊機(jī)主要由基座、電機(jī)、卷筒、卷筒驅(qū)動絲桿、卷筒移動滑軌、編碼器等組成，如圖3所示。
2.2驅(qū)動原理
這也是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機(jī)，鋼絲繩*終通過滑輪可以向下或水平出入單點吊機(jī)。單點吊機(jī)的一端與電機(jī)相連，一端與驅(qū)動絲桿相連，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，卷筒也隨之旋轉(zhuǎn)，此時纏在卷筒上的鋼絲繩進(jìn)或出，通過出繩滑輪，*后經(jīng)滑輪而進(jìn)或出單點吊機(jī)。當(dāng)卷筒旋轉(zhuǎn)時，另一側(cè)相聯(lián)的驅(qū)動絲桿也同時旋轉(zhuǎn)，而套在絲桿上的絲母則固定在基座上，這樣就推動卷筒沿軸向移動;同時整個卷筒安裝在一組滑軌上，以滿足卷筒軸向移動的要求。另外，鋼絲繩從卷筒出來后經(jīng)過的出繩滑輪固定地安裝在基座上，讓卷筒與出繩滑輪產(chǎn)生相對移動，移動量則取決于驅(qū)動絲桿的節(jié)距，設(shè)計時節(jié)距與卷筒的螺距一致。因此，卷筒每旋轉(zhuǎn)一圈，卷筒軸向移動量正好是一個螺距。這樣保證了出繩滑輪的入繩位置永遠(yuǎn)與卷筒的出繩位置對齊，保證了卷筒上鋼絲繩的出或入槽角永遠(yuǎn)是零度。
這是卷筒移動式的，也有卷筒在軸向是固定的，而移動的出繩滑輪，盡管形式不一樣，但驅(qū)動原理是一樣的，如圖4所示。無論是卷筒移動式還是出繩滑輪移動式，其設(shè)計原理基本是一致的，就是保證進(jìn)出卷筒的鋼絲繩入或出槽角始終為零度。
2.3優(yōu)缺點
此類單點吊機(jī)，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，制造成本高。但它具有運(yùn)行速度快、載荷大的特點，由于出繩滑輪與卷筒上出入槽鋼絲繩的位置始終對應(yīng)，這類的單點吊機(jī)在一般情況下，鋼絲繩不會跳槽，所以高速單點吊機(jī)基本上均采用這類結(jié)構(gòu)，目前*高速度可到達(dá)10 m/s左右。
2.4應(yīng)用
這類單點吊機(jī)的應(yīng)用與圖2的應(yīng)用基本類似，主要適用于速度高或載荷大的場合，如武漢漢秀劇場、國家大劇院實驗劇場(速度1.2 m/s，載荷5 kN，電機(jī)功率7.5 kW)、浙江小百花大劇院(速度0.2 m/s，載荷6 kN，電機(jī)功率2.2 kW)等。
出繩滑輪與卷筒移動式單點吊機(jī)的另一類版本，它應(yīng)用于中國中央電視臺大劇院，將卷筒立起來布置，并將卷筒、電機(jī)、出繩滑輪及各種控制器件集中在一個單元內(nèi)，這是卷筒固定、出繩滑輪相對移動的一種。整體吊掛在導(dǎo)軌上，并可沿舞臺軸線方向來回推動，吊點可布置在沿舞臺軸線方向的任意一點上。此吊機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：載荷4.0 kN，速度1.2 m/s，電機(jī)功率7.5 kW。
卷揚(yáng)機(jī)可構(gòu)成一套2維空間的飛行器，理論上做到一個平面的任何空間均能到達(dá)。也可以用4臺卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)成一套3D空間自由飛行器，可用于吊掛演員或其他景物，或在3D空間中任意飛行。圖6所示是位于浙江安吉的HELLOKITTY劇場內(nèi)應(yīng)用的由4臺單點吊機(jī)構(gòu)成的3D飛行器。
3 整體移動式單點吊機(jī)
3.1基本構(gòu)成
整體移動式單點吊機(jī)主要由電機(jī)、卷筒、整體移動式行走輪、單點吊機(jī)柵頂固定鉤、地面固定支撐、翻起式聯(lián)桿、鋼絲繩滑輪等組成，如圖7所示。
3.2 驅(qū)動原理
由電機(jī)直接驅(qū)動卷筒，卷筒上的鋼絲繩通過滑輪直接下落到單點吊機(jī)需要的地方。由于卷筒與滑輪之間的相對位置不變，因此，進(jìn)出卷筒的入或出槽角會發(fā)生變化，正常情況下，出或入槽角超過3°時，就會發(fā)生跳槽或鋼絲繩卡擦現(xiàn)象，導(dǎo)致單點吊機(jī)無法正常工作。因此在設(shè)計時，往往把卷筒做得很大，在有限的軸向距離內(nèi)將容繩量做到足夠，來滿足單點吊機(jī)的升降要求。同時，由于卷筒的增大，導(dǎo)致電機(jī)需要的力矩增加，則要求選用更大的減速器來適應(yīng)吊機(jī)的要求。
3.3優(yōu)缺點
此類單點吊機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，運(yùn)行可靠;但制造成本高。
3.4應(yīng)用
這類單點吊機(jī)主要應(yīng)用于經(jīng)典劇場主舞臺上空，由于它可以在舞臺上空的柵頂上自由移動，因此，它的吊點可以布置在舞臺上空的任意點，但隨著位置的改變，與吊機(jī)連接的電纜線也必須隨之移動。圖7所示的整體移動式單點吊機(jī)(速度1.5 m/s，載荷2.5 kN，電機(jī)功率5.5 kW)應(yīng)用在臺灣臺中大都會歌劇院(目前臺灣規(guī)模*大的歌劇院)中劇場。圖8所示的整體移動式單點吊機(jī)應(yīng)用在中央電視臺大劇院。
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