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試驗機(jī)采用 “固定平臺 + 模擬加載系統(tǒng) + 步態(tài)模擬機(jī)構(gòu) + 數(shù)據(jù)采集控制單元” 的一體化結(jié)構(gòu)，整體尺寸約 3000mm×1800mm×2200mm（長 × 寬 × 高），具體組成如下：
結(jié)構(gòu)模塊 | 核心功能 | 關(guān)鍵部件 |
固定平臺 | 固定被測試樓梯機(jī)，確保測試過程中設(shè)備無位移、無晃動 | 高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)框架、可調(diào)節(jié)定位夾具（適配不同型號樓梯機(jī)）、防滑減震墊 |
模擬加載系統(tǒng) | 輸出靜態(tài) / 動態(tài)載荷，模擬人體對踏板的壓力 | 伺服電動缸（最大載荷 200kg，載荷精度 ±1%）、壓力傳感器（量程 0-200kg，精度 0.1% FS） |
步態(tài)模擬機(jī)構(gòu) | 模擬真人上下爬樓的踏板接觸軌跡、步頻 | 多自由度機(jī)械臂（可實(shí)現(xiàn)升降、前后平移，動作精度 ±0.5mm）、步進(jìn)電機(jī)（步頻調(diào)節(jié)范圍 30-120 步 / min） |
數(shù)據(jù)采集控制單元 | 控制設(shè)備運(yùn)行、采集測試數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 | 采用 PLC程序控制操作、觸摸屏（10 英寸，支持參數(shù)設(shè)置與數(shù)據(jù)顯示）、數(shù)據(jù)采集卡（采樣頻率 100Hz） |
針對樓梯機(jī)踏板、踏板支撐結(jié)構(gòu)、機(jī)身框架等關(guān)鍵部位，測試其在靜態(tài)載荷下的最大屈服強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
（二）測試步驟
1. 設(shè)備固定：將被測試樓梯機(jī)通過定位夾具固定在試驗機(jī)固定平臺上，調(diào)整設(shè)備水平度，確保與模擬加載系統(tǒng)對齊。
2. 參數(shù)設(shè)置：在觸摸屏上設(shè)置靜態(tài)載荷參數(shù)，包括加載點(diǎn)（踏板中心、踏板邊緣）、載荷等級（50kg、100kg、150kg、200kg，對應(yīng)不同體重人群極限載荷）、保壓時間（每個載荷等級保壓 10 min ）。
3. 載荷施加：通過伺服電動缸緩慢施加靜態(tài)載荷，壓力傳感器實(shí)時反饋載荷值，確保載荷穩(wěn)定在設(shè)定值。
4. 數(shù)據(jù)采集：利用位移傳感器（激光位移傳感器，精度 ±0.01mm）采集加載點(diǎn)的變形量，同步記錄載荷值與變形數(shù)據(jù)，生成靜態(tài)載荷 - 變形曲線。
5. 結(jié)果判定：若某載荷等級下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)永久變形、裂紋或異響，判定為結(jié)構(gòu)失效，記錄失效載荷；若所有載荷等級均無異常，判定靜態(tài)強(qiáng)度合格。
三、動態(tài)載荷疲勞壽命及耐久性測試方案
（一）測試內(nèi)容
模擬真人長期上、下爬樓的動態(tài)載荷循環(huán)，測試樓梯機(jī)踏板、傳動系統(tǒng)（如鏈條、齒輪）、電機(jī)等部件的疲勞壽命，以及整機(jī)連續(xù)運(yùn)行的耐久性。
（二）測試參數(shù)設(shè)定
測試指標(biāo) | 參數(shù)范圍 | 設(shè)定依據(jù) |
動態(tài)載荷波形 | 正弦波 / 梯形波（模擬人體踩壓 - 釋放過程） | 真人爬樓時踏板受力曲線擬合結(jié)果 |
載荷峰值 | 50-150kg（可調(diào)節(jié)，對應(yīng)常規(guī)體重人群動態(tài)載荷） | 成年人行走時踏板瞬時壓力約為體重的 1.2-1.5 倍 |
循環(huán)次數(shù) | 10 萬 - 100 萬次（分 5 個階段，每 20 萬次停機(jī)檢查一次） | 樓梯機(jī)常規(guī)使用年限（5 年）內(nèi)的預(yù)估總使用次數(shù) |
步頻 | 60-90 步 / 分鐘（常規(guī)爬樓步頻） | 市場調(diào)研中用戶常用步頻范圍 |
連續(xù)運(yùn)行時間 | 每天 8 小時（模擬商業(yè)場所日均使用時長） | 健身房等場景設(shè)備實(shí)際使用情況 |
（三）測試步驟
1. 步態(tài)校準(zhǔn)：通過多自由度機(jī)械臂模擬真人爬樓軌跡（踏板升降高度 15-25cm，前后平移距離 30-40cm，適配不同樓梯機(jī)踏板間距），調(diào)整機(jī)械臂動作與樓梯機(jī)踏板運(yùn)動節(jié)奏匹配，確保接觸位置精準(zhǔn)。
2. 動態(tài)加載：啟動伺服電動缸與步進(jìn)電機(jī)，按照設(shè)定的載荷波形、峰值、步頻輸出動態(tài)載荷，實(shí)現(xiàn) “踩壓 - 釋放 - 移位” 的循環(huán)動作，模擬連續(xù)爬樓過程。
3. 數(shù)據(jù)采集：實(shí)時采集以下數(shù)據(jù)：
載荷數(shù)據(jù)：壓力傳感器記錄每次循環(huán)的載荷峰值、谷值，監(jiān)測載荷穩(wěn)定性；
運(yùn)行數(shù)據(jù)：編碼器記錄踏板轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流，判斷傳動系統(tǒng)與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；
故障數(shù)據(jù)：若出現(xiàn)載荷波動超 ±5%、電機(jī)電流異常升高（超過額定電流 1.2 倍）、機(jī)械異響等情況，設(shè)備自動記錄故障時間與故障參數(shù)。
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