舞台机械丨看单点吊机在舞台上如何应用

随着各种规模的、特定演出秀场的不断涌现，单点吊机的配置显得越来越重要。如武汉汉秀剧场配置了16台移动式单点吊机，87台固定式单点吊机，几乎占台上机械设备数量的80%以上;福州贵安大剧院，配置了119台单点吊机，占台上机械数量的70%以上;西双版纳的傣秀秀场，台上配置的设备一半以上是单点吊机。

在常规的歌剧院，单点吊机一般分为两种类型。一种是吊点固定式单点吊机，往往布置在台口外面，乐池上方，配置数量以4台～8台居多;每台独立使用，也可以成组使用，或编程组合使用。另一种是吊点可以移动式的单点吊机，往往布置在上空，且可以到达舞台上空的任意点位置，配置数量以8台～16台居多;使用方法与台口外的相似，可以单个使用，也可以成组或编程使用。

在演出秀场，单点吊机的布置与使用都很灵活，它可以布置在演出区，也可以布置在观众区，只要观众能看到的区域，均能布置单点吊机。由于演出秀场的演出功能及剧目相对固定，因此，单点吊机的布置位置也相对固定，吊点固定式单点吊机在演出秀场应用较广泛。

单点吊机在正常情况下要求出绳点在空间上的位置不变，但由于是缠绕卷筒上的，一旦钢丝绳进或出时，钢丝绳相对于卷筒的位置就要发生变化。为做到单点吊机的最终出绳点的空间位置不变，目前基本上采用三种方法来实施。根据结构不同，也可将单点吊机分为三种类型。

1 摇臂式单点吊机

1.1基本构成

摇臂式单点吊机主要由机架、电机、卷筒、摇臂、编码器、限位开关、配重等组成，如图1所示。

图1 摇臂式单点吊机

1.2驱动原理

这是一种钢丝绳单层卷绕式的吊机，摇臂通过上下两个滚动轴承安装在机架上，这样摇臂转动就非常灵活。当钢丝绳绕在卷筒上，并通过摇臂上的滑轮下降到固定的吊点位置，卷筒旋转时，钢丝绳升或降，此时钢丝绳在卷筒的出槽点在水平方向向左或右移动，导致卷筒到滑轮上的钢丝绳水平偏移。由于单点吊机下方配重或吊点载荷的作用，偏移的钢丝绳会产生一个水平分力，这个水平分力可以促使摇臂旋转，并保持钢丝绳垂直，使钢丝绳在卷筒上的入槽角基本上为零度。保证吊点在任何位置单点吊机都能正常工作。

1. 优缺点

此类吊机结构相对简单，制造成本低，故障率低，安装方便。所以目前应用非常广泛。但是它也存在一些缺点，单点吊机的运行速度不宜过快，一般控制在1.5 m/s及以下;载荷偏小，250 kg以下为宜。当速度过快时，卷筒在急停或启动时加速度过大，钢丝绳容易脱槽，造成乱绳。当载荷过大时，要求摆臂的强度很高，也就是说增加了摆臂的重量或者说是摆臂的旋转惯性，由于惯性的增大，导致摆臂的不灵活，最终导致摆臂摆动的幅度跟不上卷筒上钢丝绳移动的速度，导致钢丝绳跳槽。

1.4应用

此类单点吊机在经典剧院应用非常广泛，应用形式主要有两种。

吊点固定式：主要应用在剧院台口外的乐池上方，一般布置4台～8台吊点固定式单点吊机，可以每台独立使用，也可以由几台联合使用。在栅顶上的布置形式与图1基本一致。如天津文化中心(速度0.5 m/s，载荷2.5 kn，电机功率2.2 kw)、济南大剧院(速度0.4 m/s，载荷2.5 kn，电机功率1.5 kw)台口外的单点吊机。

吊点移动式：如图2所示，这类单点吊机主要应用于常规剧院主舞台上空，将卷扬机安装在靠近栅顶上、靠近后台塔墙或后马道的上方。它在固定式的基础上，增加了出绳滑轮、转角滑轮、定位滑轮等附件，同时由于定位滑轮要求布置在主舞台上方的任意一点，因此，要求卷扬机的容绳量很大，一般要求卷扬机的行程在50 m～60 m。为控制方便，卷扬机上还配置了离合器，以适应定位滑轮在不同位置时，限位开关起到限位、位置控制的零点的作用。也就是说，当定位滑轮在某一点时，缠在卷筒上的钢丝绳容许最大量释放，限位开关起作用;当需要更换定位滑轮位置时，打开离合器，固定定位滑轮位置后，重新合上离合器，此时当卷扬机上的钢丝绳释放到容许最大量时，限位开关不需要调整同样会起作用。每个剧院配置6台～12台不等的吊机，可以独立使用，也可以由几台组合在一起联合使用，每台之间的速度保持同步或定比;可以在主舞台区域内吊景、物、演员或不规则的实体。如江苏大剧院(速度1.5 m/s，载荷2.5 kn，电机功率5.5 kw)、重庆大剧院(速度1.5 m/s，载荷 .5 kn，电机功率9.2 kw)主舞台上方的单点吊机。

图2 摇臂式单点吊机的吊点移动式应用

2 出绳滑轮与卷筒移动式单点吊机

2.1基本构成

卷筒移动式单点吊机主要由基座、电机、卷筒、卷筒驱动丝杆、卷筒移动滑轨、编码器等组成，如图 所示。

图 卷筒移动式单点吊机

2.2驱动原理

这也是一种钢丝绳单层卷绕式的吊机，钢丝绳最终通过滑轮可以向下或水平出入单点吊机。单点吊机的一端与电机相连，一端与驱动丝杆相连，当驱动电机旋转时，卷筒也随之旋转，此时缠在卷筒上的钢丝绳进或出，通过出绳滑轮，最后经滑轮而进或出单点吊机。当卷筒旋转时，另一侧相联的驱动丝杆也同时旋转，而套在丝杆上的丝母则固定在基座上，这样就推动卷筒沿轴向移动;同时整个卷筒安装在一组滑轨上，以满足卷筒轴向移动的要求。另外，钢丝绳从卷筒出来后经过的出绳滑轮固定地安装在基座上，让卷筒与出绳滑轮产生相对移动，移动量则取决于驱动丝杆的节距，设计时节距与卷筒的螺距一致。因此，卷筒每旋转一圈，卷筒轴向移动量正好是一个螺距。这样保证了出绳滑轮的入绳位置永远与卷筒的出绳位置对齐，保证了卷筒上钢丝绳的出或入槽角永远是零度。

这是卷筒移动式的，也有卷筒在轴向是固定的，而移动的出绳滑轮，尽管形式不一样，但驱动原理是一样的，如图4所示。无论是卷筒移动式还是出绳滑轮移动式，其设计原理基本是一致的，就是保证进出卷筒的钢丝绳入或出槽角始终为零度。

图4 出绳滑轮移动式单点吊机

2. 优缺点

此类单点吊机，结构相对复杂，制造成本高。但它具有运行速度快、载荷大的特点，由于出绳滑轮与卷筒上出入槽钢丝绳的位置始终对应，这类的单点吊机在一般情况下，钢丝绳不会跳槽，所以高速单点吊机基本上均采用这类结构，目前最高速度可到达10 m/s左右。

2.4应用

这类单点吊机的应用与图2的应用基本类似，主要适用于速度高或载荷大的场合，如武汉汉秀剧场、国家大剧院实验剧场(速度1.2 m/s，载荷5 kn，电机功率7.5 kw)、浙江小百花大剧院(速度0.2 m/s，载荷6 kn，电机功率2.2 kw)等。

图5是出绳滑轮与卷筒移动式单点吊机的另一类版本，它应用于中国中央台大剧院，将卷筒立起来布置，并将卷筒、电机、出绳滑轮及各种件集中在一个单元内，这是卷筒固定、出绳滑轮相对移动的一种。整体吊挂在导轨上，并可沿舞台轴线方向来回推动，吊点可布置在沿舞台轴线方向的任意一点上。此吊机的技术参数为：载荷4.0 kn，速度1.2 m/s，电机功率7.5 kw。

图5 出绳滑轮移动式在cctv的应用

用图 的2台卷扬机可构成一套2维空间的飞行器，理论上做到一个平面的任何空间均能到达。也可以用4台卷扬机构成一套 d空间自由飞行器，可用于吊挂演员或其他景物，或在 d空间中任意飞行。图6所示是位于浙江安吉的hellokty剧场内应用的由4台单点吊机构成的 d飞行器。

图6 d飞行器在hello kitty剧场的应用

整体移动式单点吊机

.1基本构成

整体移动式单点吊机主要由电机、卷筒、整体移动式行走轮、单点吊机栅顶固定钩、地面固定支撑、翻起式联杆、钢丝绳滑轮等组成，如图7所示。

图7 整体移动式单点吊机

.2 驱动原理

由电机直接驱动卷筒，卷筒上的钢丝绳通过滑轮直接下落到单点吊机需要的地方。由于卷筒与滑轮之间的相对位置不变，因此，进出卷筒的入或出槽角会发生变化，正常情况下，出或入槽角超过 °时，就会发生跳槽或钢丝绳卡擦现象，导致单点吊机无法正常工作。因此在设计时，往往把卷筒做得很大，在有限的轴向距离内将容绳量做到足够，来满足单点吊机的升降要求。同时，由于卷筒的增大，导致电机需要的力矩增加，则要求选用更大的减速器来适应吊机的要求。

. 优缺点

此类单点吊机结构简单，使用方便，运行可靠;但制造成本高。

.4应用

这类单点吊机主要应用于经典剧场主舞台上空，由于它可以在舞台上空的栅顶上自由移动，因此，它的吊点可以布置在舞台上空的任意点，但随着位置的改变，与吊机连接的电缆线也必须随之移动。图7所示的整体移动式单点吊机(速度1.5 m/s，载荷2.5 kn，电机功率5.5 kw)应用在台湾台中大都会歌剧院(目前台湾规模最大的歌剧院)中剧场。图8所示的整体移动式单点吊机应用在中央电视台大剧院。

图8所示的整体移动式单点吊机应用在中央电视台大剧院