舞臺機械是用于演出舞臺、服務(wù)于表演藝術(shù)和舞臺美術(shù)的專用機械設(shè)備,舞臺機械的功能和作用隨著舞臺機械技術(shù)水平的發(fā)展得到了極大的豐富和發(fā)展,使舞臺機械成為舞臺藝術(shù)不可或缺的表演手段,與舞臺燈光、音響等共同創(chuàng)造了令人驚嘆不已的舞臺藝術(shù)效果。
噪音對人的干擾是局部性的,它在環(huán)境中不積累、不持久,隨傳輸距離長而衰竭。當聲源停止發(fā)聲后,噪音當即消失。只有當聲源、聲音傳播的途徑和聽者同時存在,才對聽者形成干擾。因此降低噪音和控制噪音必須從聲源(物體振動)、傳播途徑和接受者這三方面來考慮
舞臺機械作為一種專用設(shè)備與機床、起重、升降、輸送設(shè)備相似,但由于其參與表演載送演員和道具的特殊性,其安全性、可靠性、運動的平穩(wěn)性、準確性、低噪音等特性都對其設(shè)計及制造、安裝提出了很高的要求,本文就怎樣控制機械傳動產(chǎn)生噪音的問題展開討論。
1. 聲源(物體振動):
物體的振動是產(chǎn)生聲音的根源:物體受到撞擊,摩擦或高速氣、液流、高速旋轉(zhuǎn)運動不平衡、共振及電磁場作用下都會產(chǎn)生振動,發(fā)出聲音,舞臺機械的運轉(zhuǎn)也不例外。
舞臺機械運轉(zhuǎn)易發(fā)生振動強的部件是變速箱,振動原因涉及以上多種因素;運動不平衡表現(xiàn)在運轉(zhuǎn)中的高速旋轉(zhuǎn)件,變速箱以電動機帶動齒輪、蝸輪蝸桿實現(xiàn)變速,變速箱外的電動機,箱內(nèi)的軸及齒輪在高速運轉(zhuǎn)時,因運動不平衡產(chǎn)生振動,特別是箱內(nèi)數(shù)量較多的齒輪,外圓越大,線速度越高,運動不平衡,產(chǎn)生的振動越大;其二是齒輪在傳動過程中,傳遞的壓力很高,齒與齒不能很好的沿漸開線進行滾動嚙合,實際上同等于短距離的快速撞擊,嚙合精度相同時,在低速時產(chǎn)生噪音少,高速運轉(zhuǎn)中就顯得非常突出,齒輪在實現(xiàn)傳動比變化,有其重要性,人們?yōu)楦纳茋Ш纤鞯牟恍概?,直至近代才實現(xiàn)了漸開線齒輪的廣泛應(yīng)用。
2. 傳播途徑:
機械傳動使用齒輪,齒與齒之間不能很好地嚙合,齒與齒之間的間隙產(chǎn)生撞擊現(xiàn)象。為了使齒輪得到較好的配合,數(shù)學(xué)家們參加了齒輪研究工作。于是有了關(guān)于制造齒輪的基準曲線(擺線)的論述,對漸開線原理發(fā)表了新的研究見解,創(chuàng)造了制造漸開線齒輪的簡單方法,這樣在機械傳動中漸開線齒輪取代了擺線齒輪,改善了嚙合,使機械傳動中齒輪變速得到廣泛應(yīng)用。
3. 接受者:
摩擦產(chǎn)生振動,如汽車的剎車的聲音,是因摩擦產(chǎn)生振動發(fā)出聲音,如摩擦片與摩擦輪沒有摩擦,即沒有相對運動,就不會發(fā)出聲音。變速箱內(nèi)的運動件,只要是緊靠在一起作相對運動的物體,就有摩擦,利用油潤滑減少摩擦得到廣泛的應(yīng)用,即使在動摩擦運轉(zhuǎn)中,也不應(yīng)缺少潤滑。變速箱應(yīng)有充分的潤滑,粘度高的潤滑油承載強,但流動性低,在高速運轉(zhuǎn)的部件中潤滑后,油不能流回到下一個同樣的部位進行再潤滑,流動性好的潤滑油,又往往承載力低,在高壓下油膜被破壞,不能起到減少摩擦,所以選擇合適的潤滑油降低摩擦,不但是減低噪音的重要措施,也能起到散熱降溫的作用。
降低變速箱噪音積極、的措施,是提高零部件的精度,使變速箱的孔與孔平行,孔與軸承的配合精度達到要求,軸孔的精加工應(yīng)在同一臺機床鏜孔,應(yīng)一次完成,以消除不同機床的不同誤差和工件夾裝時的誤差。達到孔與孔之間的平行,軸在幾個同一的圓中心運轉(zhuǎn),軸承的外殼配合應(yīng)緊緊地與箱體連在一起,內(nèi)圈與軸連在一起,使鋼珠沿著內(nèi)外彈道作滾動運轉(zhuǎn)??着c軸承、軸的精度提高也是提高齒輪嚙合的必備條件。齒輪在初加工后,一般要經(jīng)過熱處理,即齒面的滲碳淬火,淬火面變形較大,低噪音的齒輪應(yīng)經(jīng)磨齒精加工,磨齒機床的分度精度通常比插齒機、滾齒機更高。磨齒不但提高齒面的表面光潔度,也提高分度精度,改善了嚙合。提高變速箱體零部件的加工精度外,還應(yīng)消除鑄造箱的內(nèi)應(yīng)力,一般的做法是進行時效處理或正火處理。
提高變速箱內(nèi)零部件制造精度,能有效降低變速箱的噪音,但在舞臺機械設(shè)備設(shè)計、采購、制造中,還是受到資金、技術(shù)、材料、工藝的制約,做不到所有的零部件制造精度達到高標準來解決降低噪音,如變速箱電動機發(fā)出的電磁場噪音,風(fēng)葉、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的氣流噪音,轉(zhuǎn)子動平引起的振動等,因此還要利用聲音的傳播特性,進行隔振、隔音,堵截聲音與振動在空氣和物體中傳播。新建的杭州劇院舞臺機械設(shè)備,控制噪音利用這種方法取得非常明顯的效果,但這種隔離方法用在振動和噪音集中的部件與區(qū)域,工藝上好處理,分散、不規(guī)則的部件難以實施。降低噪音的第三方面,是針對人的聽覺,只要聽不到,雖然噪音未消除,對舞臺演出的觀眾、演員來說,也算達到消除噪音的目的。液壓傳動和鋼絲繩傳動較適宜舞臺機械傳動,并不是因為液壓傳動噪音小,液壓泵的噪音很大,但執(zhí)行機構(gòu),如滑閥、油缸、油馬達在工作時,幾乎沒有噪音,液壓油在輸送管道中的脈動和因空氣滲入產(chǎn)生的噪音也是比較好解決的,液壓泵站或卷揚機安置在離舞臺與觀眾席較遠處,噪音通過遠距離的傳輸會衰竭,達到人感覺不到的程度。液壓油通過管道可以長距離傳輸,鋼絲繩通過鋼絲也可以長距離傳輸,以絲桿為終端機械機構(gòu),變速箱是通過軸與齒輪傳輸,不適合長距離傳輸,但也應(yīng)將變速箱安置在較遠的地方以減弱噪音的影響。離觀眾席越近的區(qū)域,機械傳動產(chǎn)生的噪音只有通過提高零部件的精度,提高安裝質(zhì)量,減少摩擦,如減少升降臺螺母與絲桿荷載,用配重塊平衡升降臺自重,就很實用。設(shè)計較好的潤滑機構(gòu),防止灰塵雜質(zhì),減小摩擦是必要的。絲桿制造加工應(yīng)選擇精度高的機床,升降臺機械傳動同一傳動面上的多根絲桿,應(yīng)在同一機床加工,使幾根絲桿的螺距誤差一致,外圓誤差一致,安裝時外圓方向一致,減少摩擦和防止卡住。升降臺移動軌道與絲桿保持平行,才能降低摩擦,減少噪音。
現(xiàn)代舞美對藝術(shù)的不斷追求與創(chuàng)新對舞臺機械系統(tǒng)提出了更高的要求,現(xiàn)代技術(shù)的進步也不斷提高了舞臺機械各項指標,電磁、機械、液壓、電子集成的新的低噪音傳動設(shè)備正在生成,降低舞臺機械噪音的努力一定會取得更大成果。