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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） |
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永久變形、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。
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