樓梯機疲勞壽命試驗機,針對樓梯機踏板、踏板支撐結構、機身框架等關鍵部位,測試其在靜態載荷下的最大屈服強度及結構穩定性。模擬真人長期上、下爬樓的動態載荷循環,測試樓梯機踏板、傳動系統(如鏈條、齒輪)、電機等部件的疲勞壽命,以及整機連續運行的耐久性。滿足GB 17498.1-2008 《健身器材 第 1 部分:通用安全要求和試驗方法》中關于有氧健身器材“載荷疲勞測試"的相關規定。
樓梯機疲勞壽命試驗機,針對樓梯機踏板、踏板支撐結構、機身框架等關鍵部位,測試其在靜態載荷下的最大屈服強度及結構穩定性。模擬真人長期上、下爬樓的動態載荷循環,測試樓梯機踏板、傳動系統(如鏈條、齒輪)、電機等部件的疲勞壽命,以及整機連續運行的耐久性。滿足GB 17498.1-2008 《健身器材 第 1 部分:通用安全要求和試驗方法》中關于有氧健身器材“載荷疲勞測試"的相關規定。
一、樓梯機疲勞壽命試驗機整體結構設計
試驗機采用 “固定平臺 + 模擬加載系統 + 步態模擬機構 + 數據采集控制單元" 的一體化結構,整體尺寸約 3000mm×1800mm×2200mm(長 × 寬 × 高),具體組成如下:
結構模塊 | 核心功能 | 關鍵部件 |
固定平臺 | 固定被測試樓梯機,確保測試過程中設備無位移、無晃動 | 高強度鋼結構框架、可調節定位夾具(適配不同型號樓梯機)、防滑減震墊 |
模擬加載系統 | 輸出靜態 / 動態載荷,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) |
步態模擬機構 | 模擬真人上下爬樓的踏板接觸軌跡、步頻 | 多自由度機械臂(可實現升降、前后平移,動作精度 ±0.5mm)、步進電機(步頻調節范圍 30-120 步 / min) |
數據采集控制單元 | 控制設備運行、采集測試數據、實現人機交互 | 采用 PLC程序控制操作、觸摸屏(10 英寸,支持參數設置與數據顯示)、數據采集卡(采樣頻率 100Hz) |
二、靜態載荷測試方案
(一)測試內容
針對樓梯機踏板、踏板支撐結構、機身框架等關鍵部位,測試其在靜態載荷下的最大屈服強度及結構穩定性。
(二)測試步驟
1. 設備固定:將被測試樓梯機通過定位夾具固定在試驗機固定平臺上,調整設備水平度,確保與模擬加載系統對齊。
2. 參數設置:在觸摸屏上設置靜態載荷參數,包括加載點(踏板中心、踏板邊緣)、載荷等級(50kg、100kg、150kg、200kg,對應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載荷,壓力傳感器實時反饋載荷值,確保載荷穩定在設定值。
4. 數據采集:利用位移傳感器(激光位移傳感器,精度 ±0.01mm)采集加載點的變形量,同步記錄載荷值與變形數據,生成靜態載荷 - 變形曲線。
5. 結果判定:若某載荷等級下結構出現變形、裂紋或異響,判定為結構失效,記錄失效載荷;若所有載荷等級均無異常,判定靜態強度合格。
三、動態載荷疲勞壽命及耐久性測試方案
(一)測試內容
模擬真人長期上、下爬樓的動態載荷循環,測試樓梯機踏板、傳動系統(如鏈條、齒輪)、電機等部件的疲勞壽命,以及整機連續運行的耐久性。
(二)測試參數設定
測試指標 | 參數范圍 | 設定依據 |
動態載荷波形 | 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果 |
載荷峰值 | 50-150kg(可調節,對應常規體重人群動態載荷) | 成年人行走時踏板瞬時壓力約為體重的 1.2-1.5 倍 |
循環次數 | 10 萬 - 100 萬次(分 5 個階段,每 20 萬次停機檢查一次) | 樓梯機常規使用年限(5 年)內的預估總使用次數 |
步頻 | 60-90 步 / 分鐘(常規爬樓步頻) | 市場調研中用戶常用步頻范圍 |
連續運行時間 | 每天 8 小時(模擬商業場所日均使用時長) | 健身房等場景設備實際使用情況 |
(三)測試步驟
1. 步態校準:通過多自由度機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,適配不同樓梯機踏板間距),調整機械臂動作與樓梯機踏板運動節奏匹配,確保接觸位置精準。
2. 動態加載:啟動伺服電動缸與步進電機,按照設定的載荷波形、峰值、步頻輸出動態載荷,實現 “踩壓 - 釋放 - 移位" 的循環動作,模擬連續爬樓過程。
3. 數據采集:實時采集以下數據:
載荷數據:壓力傳感器記錄每次循環的載荷峰值、谷值,監測載荷穩定性;
運行數據:編碼器記錄踏板轉速、電機電流,判斷傳動系統與電機運行狀態;
故障數據:若出現載荷波動超 ±5%、電機電流異常升高(超過額定電流 1.2 倍)、機械異響等情況,設備自動記錄故障時間與故障參數。