自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方式及一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法。一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法包括以下步驟：a、對(duì)若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行模擬滾輪在軌道上運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)；通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)。b、利用計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nh理；對(duì)待測(cè)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)，得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)；判定待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命是否滿足實(shí)際使用要求。本發(fā)明減少測(cè)試試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，并確定了一個(gè)有效的梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的檢驗(yàn)方法。
【專利說(shuō)明】
自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及零部件的疲勞壽命檢驗(yàn)方法，特別涉及一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪的疲 勞壽命的檢驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中的自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道梯級(jí)鏈滾輪壽命極難確定，并無(wú)一種行之有 效的試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)疲勞壽命試驗(yàn)方法，需模擬真實(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行試驗(yàn)，要么試驗(yàn)時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)需要幾個(gè)月甚至幾年，要么試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不確定，結(jié)果可信度不足。目前市場(chǎng)上梯級(jí)鏈滾 輪質(zhì)量也參差不齊，有的使用一兩年就疲勞開(kāi)裂，有的使用壽命可達(dá)五年以上。梯級(jí)鏈滾輪 材料為聚氨酯，聚氨酯材料根據(jù)各組成成分配比不同，性能也各不相同，為了獲得性能符合 設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品，需對(duì)滾輪進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞 壽命的方式。
[0004] 本發(fā)明的另一種目的是提供一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，保證鏈 滾輪合符使用要求，保證自動(dòng)扶梯的安全使用。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的方式，通過(guò)以下梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì) 算模型得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪的疲勞壽命：
[0007] (1)
[0008] 其中，Nh取正號(hào)用于外接觸，Nh取負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸；
[0009] M、C為材料常數(shù);同類型材料的材料常數(shù)相同；
[0010] V為梯級(jí)鏈滾輪運(yùn)行的線速度；
[0011] D為梯級(jí)鏈滾輪直徑；
[0012] R為接觸的軌道的半徑，直線軌道時(shí)R為無(wú)窮大，l/R = 〇;
[0013] F作用于接觸面上的總壓力；
[0014] B初始接觸線長(zhǎng)度，即梯級(jí)鏈滾輪輪寬；
[0015] 別為滾輪和軌道的材料的泊松比；
[0016] EjPE2分別為滾輪和軌道的材料的彈性模量。
[0017]作為優(yōu)選，包括以下步驟：
[0018] a、通過(guò)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置對(duì)若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行模擬滾輪在軌 道上運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)中會(huì)對(duì)滾輪加載載荷;從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到標(biāo)準(zhǔn) 滾輪樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力〇,所述疲勞壽命數(shù)據(jù)為滾輪樣本疲勞 開(kāi)裂時(shí)滾輪樣本轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)Ν，
[0019] 將Ν、σ代入以下的公式(2)中：
[0020] omN=C (2)
[0021 ]求出Μ、C，將Μ、C代入公式(1)中，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)；
[0022] b、利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhs;通 過(guò)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置對(duì)待測(cè)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)，得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命 Nh實(shí);試驗(yàn)得出的待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)不小于計(jì)算得出的待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞 壽命Nhi，則待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求；
[0023] 所述待測(cè)滾輪樣本與所述標(biāo)準(zhǔn)滾滾輪樣本的制作材料為同類型材料。
[0024] 作為優(yōu)選，
[0025] 步驟b中，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)， 所述疲勞壽命數(shù)據(jù)為滾輪樣本疲勞開(kāi)裂時(shí)滾輪樣本轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N實(shí)，代入以下公式(3)，得出 待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命
[0026] (3)
[0027]其中，η為滾輪的轉(zhuǎn)速。
[0028]作為優(yōu)選，步驟a中，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到試驗(yàn)中每一標(biāo)準(zhǔn)滾輪 樣本的被加載的載荷數(shù)據(jù)σ及疲勞壽命數(shù)據(jù)N后，繪制應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系S-N曲線。
[0029]作為優(yōu)選，
[0030] al、將標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本分組，每組抽樣若干；
[0031] a2、將抽樣出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上；
[0032] 各組標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境需要保持相同；每一次試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn) 環(huán)境要保持恒定不變；
[0033] 不同組的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本被加載的載荷大小不同；
[0034] 啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn)；
[0035] a3、試驗(yàn)后，得到每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力
[0036] a4、將疲勞壽命數(shù)據(jù)Ν及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力〇代入公式(2)中，通過(guò)擬合計(jì)算出 材料參數(shù)C、M，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)。
[0037]作為優(yōu)選，其特征在于，
[0038] bl、利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi;
[0039] b2、將待測(cè)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上；啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾 輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn);得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh*;
[0040] b3、步驟b2中試驗(yàn)得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)不小于步驟bl中計(jì)算出的待 測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi，則待測(cè)滾輪樣品的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求。
[0041] 作為優(yōu)選，其特征在于，
[0042] 步驟a2中，各組標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境中的溫度、濕度、紫外線強(qiáng)度、 潤(rùn)滑劑的量都需要相同。
[0043]作為優(yōu)選，其特征在于，
[0044] 所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置，包括摩擦輪、用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪的主驅(qū)動(dòng)裝置、 滾輪試驗(yàn)單元、控制柜、用于計(jì)算摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)的計(jì)數(shù)器及顯示屏；
[0045] 所述滾輪試驗(yàn)單元包括滾輪安裝座、用于給滾輪安裝座施力使安裝在滾輪安裝座 上的滾輪壓在所述摩擦輪上的力加載裝置、用于檢測(cè)力加載裝置給所述滾輪安裝座施加的 力的大小的壓力檢測(cè)器;所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力大小及所述計(jì)數(shù)器得到的摩擦輪轉(zhuǎn) 動(dòng)的圈數(shù)傳輸?shù)剿隹刂乒?，所述控制柜得出滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，所述顯示屏顯示所述壓力 及滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。
[0046] 作為優(yōu)選，
[0047]所述力加載裝置為一恒力加載裝置;所述恒力加載裝置包括螺桿、第一彈簧及用 于壓縮第一彈簧的螺母；
[0048] 所述螺桿垂直設(shè)置在所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置的底座，所述螺母安裝在 所述螺桿上，所述第一彈簧套設(shè)在所述螺桿并置于所述螺母之上；
[0049] 所述滾輪安裝座設(shè)有一敞口的第一內(nèi)腔，所述螺桿的上端插入所述第一內(nèi)腔中， 所述第一彈簧的上端貼緊所述滾輪安裝座；
[0050] 所述螺桿與所述第一內(nèi)松配。
[0051] 1作為優(yōu)選，所述力加載裝置為一變力加載裝置;所述變力加載裝置包括推桿、用 于推動(dòng)推桿的凸輪及凸輪驅(qū)動(dòng)裝置;所述滾輪安裝座位于所述推桿的上方并可被推桿推 動(dòng)。
[0052] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0053] 本發(fā)明利用試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)修正梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算模型，保證了計(jì)算模型 的準(zhǔn)確性;通過(guò)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算得出加速試驗(yàn)狀態(tài)下的疲勞壽命，建立 了梯級(jí)鏈滾輪的疲勞壽命壽命標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)壽命標(biāo)準(zhǔn)判斷滾輪是否符合要求;本方法減少測(cè) 試試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，并確定了一個(gè)有效的梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的檢驗(yàn)方法，為滾輪 設(shè)計(jì)選型提供更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 圖1是本發(fā)明所述的梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055] 圖2是本發(fā)明所述的外接觸示意圖；
[0056] 圖3是本發(fā)明所述的內(nèi)接觸示意圖；
[0057] 圖4是塑料的S-N曲線；
[0058]圖5是S-N曲線擬合公式線形圖。
[0059] 圖中：
[0060] 丨一底座；2 一摩擦輪;3 一主驅(qū)動(dòng)裝置;41 一滾輪安裝座;421-螺桿;422-第一彈 簧;423-螺母;424-第一導(dǎo)向桿;425-第一導(dǎo)向座;431-第二彈簧;432-推桿;433-凸 輪;434-凸輪驅(qū)動(dòng)裝置;435-第二導(dǎo)向桿;436-第二導(dǎo)向座;437-第三導(dǎo)向座;5-控制 柜;6-顯不屏;7-滾輪;8-滾輪;9 一軌道。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 本發(fā)明所述的一種得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的方式，通過(guò)以下梯級(jí)鏈滾 輪疲勞壽命計(jì)算模型得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪的疲勞壽命：
[0062] (1)
[0063]其中，Nh取正號(hào)用于外接觸，Nh取負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸;參閱圖2及圖3所示，外接觸為軌 道9與滾輪8為外接圓接觸，內(nèi)接觸為軌道9與滾輪8為內(nèi)接圓接觸。
[0064] M、C為材料常數(shù);同類型材料的材料常數(shù)相同；
[0065] V為梯級(jí)鏈滾輪運(yùn)行的線速度；
[0066] D為梯級(jí)鏈滾輪直徑；
[0067] R為接觸的軌道的半徑，直線軌道時(shí)R為無(wú)窮大，1/R = 0;
[0068] F作用于接觸面上的總壓力；
[0069] B初始接觸線長(zhǎng)度，即梯級(jí)鏈滾輪輪寬；
[0070] μι和μ2分別為滾輪和軌道的材料的泊松比；
[0071] EjPE2分別為滾輪和軌道的材料的彈性模量。
[0072] 上述公式（1)通過(guò)如下方式推導(dǎo)：
[0073] 常規(guī)疲勞壽命的計(jì)算是以名義應(yīng)力為基礎(chǔ)的，可分為無(wú)限壽命計(jì)算和有限壽命計(jì) 算。零件的疲勞壽命與零件的應(yīng)力、應(yīng)變水平有關(guān)，它們之間的關(guān)系可以用應(yīng)力一壽命曲線 (σ-Ν曲線）和應(yīng)變一壽命曲線（δ - Ν曲線)表;^。應(yīng)力一壽命曲線和應(yīng)變一壽命曲線，統(tǒng)稱 為S-N曲線。根據(jù)試驗(yàn)可得其數(shù)學(xué)表達(dá)式：
[0074] omN=C (2)
[0075] 式中:N為應(yīng)力循環(huán)數(shù)(疲勞壽命數(shù)據(jù)）
[0076] m、C為材料常數(shù)。
[0077]則疲勞壽命數(shù)據(jù)N為：
[0078] N=C/〇m (4)
[0079] 引入試驗(yàn)滾輪的轉(zhuǎn)速n(r/min)則有，則疲勞壽命Nh(單位:h):
[0080]
[0081] 式中：V為滾輪運(yùn)行的線速度，mm/min;
[0082] D為滾輪的直徑，mm〇
[0083]又根據(jù)接觸應(yīng)力的計(jì)算:接觸應(yīng)力也叫赫茲應(yīng)力。它的計(jì)算是一個(gè)彈性力學(xué)問(wèn)題。 對(duì)于線接觸，彈性力學(xué)給出的接觸應(yīng)力計(jì)算公式為：
[0084]
(6)
[0085]其中正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸。
[0086]式中:F作用于接觸面上的總壓力；
[0087] B為初始接觸線長(zhǎng)度；
[0088] P#Pp2分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑；
[0089] μ#Ρμ2分別為零件1和零件2材料的泊松比；
[0090] EjPE2分別為零件1和零件2材料的彈性模量。
[0091] 由于滾輪與軌道接觸，將公式(6)代入公式(5)整理得：
[0092]
[0093] m、C為材料常數(shù);參閱圖2及圖3所示，外接觸為軌道9與滾輪8為外接圓接觸，內(nèi)接 觸為軌道9與滾輪8為內(nèi)接圓接觸。
[0094] v為梯級(jí)鏈滾輪運(yùn)行的線速度，mm/min;
[0095] D為梯級(jí)鏈滾輪直徑，mm;
[0096] R為接觸軌道的半徑，mm，直線軌道時(shí)R為無(wú)窮大，1/R = 0;
[0097] F作用于接觸面上的總壓力，N;
[0098] B初始接觸線長(zhǎng)度，即梯級(jí)鏈滾輪輪寬，mm;
[0099] 的和叱分別為滾輪和軌道材料的泊松比；
[0100] E4PE2分別為滾輪和軌道材料的彈性模量，MPa。
[0101] 本發(fā)明所述的一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，包括以下步驟：
[0102] a、得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)：
[0103] al、將標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本分組，每組抽樣若干;將樣本分組及抽樣，用于得到性能范圍 更廣的樣本，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。
[0104] a2、將抽樣出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上，對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 滾輪樣本進(jìn)行模擬滾輪在軌道上運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)中會(huì)對(duì)滾輪加載載荷；
[0105] 各組標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境需要保持相同；每一次試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn) 環(huán)境要保持恒定不變;試驗(yàn)環(huán)境包括溫度、濕度、紫外線強(qiáng)度、潤(rùn)滑劑的量。具有相同的試驗(yàn) 環(huán)境，可排除其它側(cè)面因素的影響，得出更準(zhǔn)確的結(jié)果。
[0106] 不同組的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本被加載的載荷大小不同；
[0107] 啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn)；
[0108] a3、試驗(yàn)后，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的疲勞壽命數(shù) 據(jù)及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力〇,所述疲勞壽命數(shù)據(jù)為滾輪樣本疲勞開(kāi)裂時(shí)滾輪樣本轉(zhuǎn)動(dòng)的 圈數(shù)Ν，
[0109] 為了對(duì)滾輪疲勞壽命與被加載的力的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步判斷及為滾輪設(shè)計(jì)提供依 據(jù)，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命試驗(yàn)裝置中得到試驗(yàn)中每一標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的被加載的載荷數(shù)據(jù) σ及疲勞壽命數(shù)據(jù)后，繪制應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系S-N曲線。
[0110] a4、將Ν、σ代入以下的公式(2)中，通過(guò)擬合計(jì)算出材料參數(shù)C、M，
[0111] omN=C (2)
[0112] 將M、C代入公式（1)中，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)；
[0113] b、判斷待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求：
[0114] bl、利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi;
[0115] b2、將待測(cè)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上；啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾 輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn);從試驗(yàn)中得出待測(cè)滾輪樣本疲勞開(kāi)裂時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)啦，
[0116] 代入以下公式(3)，得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命N歧，Nh實(shí)單位為h:
[0117] (3)
[0118] 其中，η為滾輪的轉(zhuǎn)速。
[0119] b3、步驟b2中試驗(yàn)得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)不小于步驟bl中計(jì)算出的待 測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi，則待測(cè)滾輪樣品的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求。
[0120] 在步驟b中需要記錄加載載荷的大小，了解待測(cè)滾輪樣本符合要求時(shí)，所受力的大 小;待測(cè)滾輪樣本不符合要求時(shí)，所受力的大小。
[0121] 本發(fā)明所述的一種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用如下:
[0122] a、得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)：
[0123] al、將150個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本分為10組，每組抽樣5個(gè)；
[0124] a2、將抽樣出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上;保持每 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的試驗(yàn)環(huán)境相同且每次試驗(yàn)過(guò)程的試驗(yàn)環(huán)境要保持恒定不變；
[0125] 不同組的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本被加載的載荷大小不同，被加 載的載荷可為 20N、25N、30N、35N、40N、45N、50N;
[0126] 啟動(dòng)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn)；
[0127] a3、試驗(yàn)后，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命試驗(yàn)裝置中得到10組中各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的 疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力〇，即得出10組疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù) 據(jù)應(yīng)力σ，每組疲勞壽命數(shù)據(jù)包括5個(gè)疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力〇。
[0128] 并根據(jù)每一標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的被加載的疲勞壽命數(shù)據(jù)Ν及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力σ， 繪制應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系S-N曲線。
[0129] a4、將Ν及σ代入公式(2)中，通過(guò)擬合計(jì)算出材料參數(shù)C、M，
[0130] omN=C (2)
[0131] 將M、C代入公式(1)中，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)；
[0132] ⑴
[0133] b、判斷待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求：
[0134] bl、利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi;
[0135] b2、將待測(cè)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上；啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾 輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn);從試驗(yàn)中得出待測(cè)滾輪樣本疲勞開(kāi)裂時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)啦，
[0136] 代入以下公式(3)，得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命N歧，Nh實(shí)單位為h:
[0137] (3)
[0138] 其中，η為滾輪的轉(zhuǎn)速。
[0139] b3、步驟b2中試驗(yàn)得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)不小于步驟bl中計(jì)算出的待 測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhi，則待測(cè)滾輪樣品的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求。
[0140] 將N及σ代入公式(2)中擬合出材料參數(shù)C、M，舉例如下：
[0141] 根據(jù)塑料的S-N曲線（圖4)，取數(shù)個(gè)值代入公式(1)并進(jìn)行公式擬合：
[0142] 從圖4中，得出以下數(shù)據(jù)及圖5:
[0143]
[0144] 數(shù)據(jù)采用雙對(duì)數(shù)函數(shù)擬合后可以看出明顯具有線形關(guān)系，符合公式(1)變形形式
[0145] lgS=A+BlgN (7)
[0146] 式中:A= lgC/m，B = _l/m。
[0147] 又?jǐn)M合后方程為：
[0148] S = 63.31N-0.05
[0149] 線形相關(guān)度為0.949
[0150] 兩邊取對(duì)數(shù)變換后有：
[0151] lgS = l.80147-0.051gN
[0152] 則與式(6)比較后可得：
[0153] m = 20；C=1.07E+36
[0154] 【1】將m = 2〇;C=l.〇7E+36;及下表值帶入公式（1)
[0155]
[0156] 可得：
[0157] Nh= 10261.445h
[0158] =2.811 年。
[0159] 【2】將m = 20; C= 1 · 07E+36;及下表值帶入公式（1)
[0160]
[0161] Nh=46.814h
[0162] =0.013 年。
[0163] 另外，通過(guò)上述【1】及【2】?jī)山M數(shù)據(jù)帶入公式（1)的結(jié)果可以看出，通過(guò)采用本發(fā)明 所述的得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的方式及本發(fā)明所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲 勞壽命檢驗(yàn)方法計(jì)算疲勞壽命，只要提高加載載荷[即增加 F(N)的值]，就使最終的Nh的值 變小。所以，當(dāng)設(shè)置一定大的加載載荷時(shí)，公式（1)計(jì)算出的疲勞壽命的N h較小。因此，只要F (N)足夠大且滾輪可以接受的情況下，在步驟b中，通過(guò)公式（1)計(jì)算出較小的理論疲勞壽命 Nbs，那么待測(cè)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在同樣的載荷下，所用的時(shí)間會(huì)比不加載荷及加載較 小載荷時(shí)的時(shí)間小，基本上會(huì)在Nm的時(shí)間附近。由此可知，通過(guò)采用本發(fā)明所述的得出自 動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的方式及本發(fā)明所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方 法計(jì)算疲勞壽命，所用的時(shí)間會(huì)比實(shí)際讓滾輪在軌道上滾動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)所需要的時(shí)間少很 多，方便了整個(gè)試驗(yàn)及檢驗(yàn)方法的進(jìn)行，提高檢驗(yàn)判定速度，節(jié)約時(shí)間。
[0164] 本發(fā)明可使用結(jié)構(gòu)如下的梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置:
[0165] 梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置包括摩擦輪、用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪的主驅(qū)動(dòng)裝置、滾輪 試驗(yàn)單元、控制柜、用于計(jì)算摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)的計(jì)數(shù)器及顯示屏；
[0166] 滾輪試驗(yàn)單元包括滾輪安裝座、用于給滾輪安裝座施力使安裝在滾輪安裝座上的 滾輪壓在摩擦輪上的力加載裝置、用于檢測(cè)力加載裝置給滾輪安裝座施加的力大小的的壓 力檢測(cè)器;壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力大小及計(jì)數(shù)器得到的摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)傳輸?shù)娇刂?柜，控制柜得出滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，顯示屏顯示壓力及滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。力加載裝置可為恒力 加載裝置或變力加載裝置。還包括噴淋裝置、紫外線發(fā)生裝置及恒溫恒濕裝置。
[0167] 具體的結(jié)構(gòu)為：
[0168] 顯示屏6設(shè)置在控制柜5上;控制柜5及主驅(qū)動(dòng)裝置3安裝在底座1的兩側(cè)?？刂乒? 負(fù)責(zé)控制整個(gè)測(cè)試裝置的運(yùn)行，集成有控制面板、顯示面板、控制電路以及數(shù)據(jù)傳輸端口， 可連接傳感器，采集傳感器的數(shù)據(jù)。
[0169] 摩擦輪2為一圓柱體，試驗(yàn)過(guò)程中，滾輪7壓在圓柱體的側(cè)壁。摩擦輪2通過(guò)一轉(zhuǎn)軸 水平安裝在控制柜5與主驅(qū)動(dòng)裝置3之間并位于整個(gè)測(cè)試裝置的上部，轉(zhuǎn)軸與主驅(qū)動(dòng)裝置3 傳動(dòng)連接。作為優(yōu)選，壓力檢測(cè)儀為壓力傳感器。
[0170] 摩擦輪2的下方設(shè)有若干套滾輪試驗(yàn)單元，如圖1所示，設(shè)有三套滾輪試驗(yàn)單元。 [0171]滾輪安裝座41包括桿體及用于安裝滾輪7的安裝架，桿體設(shè)置在安裝架的底部。 [0172]當(dāng)滾輪試驗(yàn)單元的力加載裝置為恒力加載裝置時(shí)，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0173] 恒力加載裝置包括螺桿421、第一彈簧422及用于壓縮第一彈簧422的螺母423;螺 桿421垂直設(shè)置在底座1，螺母423安裝在螺桿421上，第一彈簧422套設(shè)在螺桿421并置于螺 母423之上;滾輪安裝座41的桿體的底部設(shè)有一敞口的第一內(nèi)腔，螺桿421的上端插入筒第 一內(nèi)腔中，第一彈簧422的上端貼緊滾輪安裝座41的桿體的底部;螺桿421與第一內(nèi)腔松配。
[0174] 為了使?jié)L輪7的運(yùn)動(dòng)方向始終保持垂直并且穩(wěn)定地上下移動(dòng)，恒力加載裝置還包 括第一導(dǎo)向桿424和第一導(dǎo)向座425;第一導(dǎo)向桿424垂直設(shè)置在底座1上;第一導(dǎo)向座425的 一端固定導(dǎo)向桿上，另一端設(shè)有第一通孔;第一導(dǎo)向座425的另一端通過(guò)第一通孔套設(shè)在滾 輪安裝座41的桿體，滾輪安裝座41的桿體與第一通孔松配。
[0175] 當(dāng)滾輪試驗(yàn)單元的力加載裝置為變力加載裝置時(shí)，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0176]變力加載裝置包括第二彈簧431、用于壓縮第二彈簧431的推桿432、用于推動(dòng)推桿 432的凸輪433、凸輪驅(qū)動(dòng)裝置434及第二導(dǎo)向座436;推桿432設(shè)于凸輪433之上，推桿432的 上端面設(shè)有一敞口向上的第二內(nèi)腔;滾輪安裝座41的桿體的底部設(shè)有一引導(dǎo)桿，引導(dǎo)桿的 下端插入第二內(nèi)腔，引導(dǎo)桿與第二內(nèi)腔松配;第二彈簧431套設(shè)在引導(dǎo)桿;第二彈簧431的上 端與滾輪安裝座41的桿體的底部接觸，第二彈簧431的下端位于推桿432之上；
[0177] 第二導(dǎo)向座436固定設(shè)置，第二導(dǎo)向座436的一端設(shè)有第二通孔;第二導(dǎo)向座436通 過(guò)第二通孔套設(shè)在滾輪安裝座41的桿體，滾輪安裝座41的桿體與第二通孔松配;滾輪安裝 座41的安裝架的底部卡在第二通孔的邊緣上方。
[0178] 為了使?jié)L輪7的運(yùn)動(dòng)方向始終保持垂直并且穩(wěn)定地上下移動(dòng)，變力加載裝置還包 括第二導(dǎo)向桿435、第三導(dǎo)向座437;第二導(dǎo)向桿435垂直設(shè)置在底座1上；第二導(dǎo)向座436的 另一端固定在導(dǎo)向桿上；第三導(dǎo)向座437的一端固定在導(dǎo)向桿上，另一端設(shè)有第三通孔;第 三導(dǎo)向座437的另一端通過(guò)第三通孔套設(shè)在推桿432上，推桿432與第三通孔松配。
[0179] 梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置的應(yīng)用原理：
[0180] 將滾輪7安裝在滾輪安裝座41上：當(dāng)滾輪安裝座41對(duì)應(yīng)的是恒力加載裝置時(shí)，將螺 母423上旋，螺母423壓縮第一彈簧422，第一彈簧422上壓滾輪安裝座41，滾輪7壓上摩擦輪 2;當(dāng)滾輪安裝座41對(duì)應(yīng)的是變力加載裝置時(shí)，啟動(dòng)凸輪驅(qū)動(dòng)裝置434，使凸輪433轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著 凸輪433的轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿432在被推的作用下上下移動(dòng)，進(jìn)而推桿432壓縮第二彈簧431，第二彈 簧431再上壓滾輪安裝座41，對(duì)滾輪7施加變力，滾輪7壓上摩擦輪2;啟動(dòng)主控制裝置，主控 制裝置帶動(dòng)摩擦輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦輪2與滾輪7配合轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到模擬滾輪7在軌道上運(yùn)動(dòng)的目的。 此時(shí)，壓力傳感器將檢測(cè)到的壓力傳輸?shù)娇刂乒?,計(jì)數(shù)器將摩擦輪的圈數(shù)傳輸?shù)娇刂乒瘢?控制柜得出滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，顯示屏顯示壓力及滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。
[0181] 通過(guò)本發(fā)明所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法即可驗(yàn)證出滾輪的疲 勞壽命能夠是否滿足實(shí)際的使用需求，保證所使用的滾輪的質(zhì)量，保證自動(dòng)扶梯的使用安 全，而且為滾輪的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
[0182] 本發(fā)明利用試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)修正梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算模型，保證了計(jì)算模型 的準(zhǔn)確性;通過(guò)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算得出加速試驗(yàn)狀態(tài)下的疲勞壽命，建立 了梯級(jí)鏈滾輪的疲勞壽命壽命標(biāo)準(zhǔn);本方法減少測(cè)試試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，并確定了 一個(gè)有效的梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的檢驗(yàn)方法，為滾輪設(shè)計(jì)選型提供更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。
[0183] 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變型不脫離本發(fā)明 的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā) 明也意圖包含這些改動(dòng)和變動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命的方式，其特征在于，通過(guò)W下梯級(jí)鏈滾輪 疲勞壽命計(jì)算模型得出自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪的疲勞壽命：(1) 其中，Nh取正號(hào)用于外接觸，Nh取負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸； M、C為材料常數(shù);同類型材料的材料常數(shù)相同； V為梯級(jí)鏈滾輪運(yùn)行的線速度； D為梯級(jí)鏈滾輪直徑； R為接觸的軌道的半徑，直線軌道時(shí)R為無(wú)窮大，l/R=〇; F作用于接觸面上的總壓力； B初始接觸線長(zhǎng)度，即梯級(jí)鏈滾輪輪寬； μι和μ2分別為滾輪和軌道的材料的泊松比； El和Ε2分別為滾輪和軌道的材料的彈性模量。2. -種自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于，包括W下步驟： a、 通過(guò)梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置對(duì)若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行模擬滾輪在軌道上 運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)中會(huì)對(duì)滾輪加載載荷;從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到標(biāo)準(zhǔn)滾輪 樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力0,所述疲勞壽命數(shù)據(jù)為滾輪樣本疲勞開(kāi)裂 時(shí)滾輪樣本轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N， 將N、〇代入W下的公式(2)中： 〇?N=C (2) 求出Μ、C，將Μ、C代入公式(1)中，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)； b、 利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhs;通過(guò)梯級(jí) 鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置對(duì)待測(cè)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)，得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí);試 驗(yàn)得出的待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命Nh實(shí)不小于計(jì)算得出的待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命 Nhs，則待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求； 所述待測(cè)滾輪樣本與所述標(biāo)準(zhǔn)滾滾輪樣本的制作材料為同類型材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于， 步驟b中，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)，所述 疲勞壽命數(shù)據(jù)為滾輪樣本疲勞開(kāi)裂時(shí)滾輪樣本轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N實(shí)，代入W下公式(3)，得出待測(cè) 滾輪樣本的疲勞壽命N^?:(3) 其中，η為滾輪的轉(zhuǎn)速。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于，步驟a 中，從梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置中得到試驗(yàn)中每一標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的被加載的載荷數(shù)據(jù) σ及疲勞壽命數(shù)據(jù)N后，繪制應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系S-N曲線。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于， al、將標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本分組，每組抽樣若干； a2、將抽樣出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上； 各組標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境需要保持相同；每一次試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)環(huán)境 要保持恒定不變； 不同組的標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本被加載的載荷大小不同； 啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn)； a3、試驗(yàn)后，得到每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本的疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力曰； a4、將疲勞壽命數(shù)據(jù)N及被加載的載荷數(shù)據(jù)應(yīng)力0代入公式(2)中，通過(guò)擬合計(jì)算出材料 參數(shù)C、M，得出梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求2、3、5任一權(quán)利要求所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試方法， 其特征在于， bl、利用梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命計(jì)算函數(shù)計(jì)算待測(cè)滾輪樣本的理論疲勞壽命Nhs; b2、將待測(cè)滾輪樣本安裝在梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置上；啟動(dòng)所述梯級(jí)鏈滾輪疲 勞壽命測(cè)試裝置進(jìn)行試驗(yàn);得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命N喊； b3、步驟b2中試驗(yàn)得出待測(cè)滾輪樣本的疲勞壽命N喊不小于步驟bl中計(jì)算出的待測(cè)滾輪 樣本的理論疲勞壽命Nhs，則待測(cè)滾輪樣品的疲勞壽命滿足實(shí)際使用要求。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于， 步驟a2中，各組標(biāo)準(zhǔn)滾輪樣本進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境中的溫度、濕度、紫外線強(qiáng)度、潤(rùn)滑 劑的量都需要相同。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于， 所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置，包括摩擦輪、用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪的主驅(qū)動(dòng)裝置、滾輪 試驗(yàn)單元、控制柜、用于計(jì)算摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)的計(jì)數(shù)器及顯示屏； 所述滾輪試驗(yàn)單元包括滾輪安裝座、用于給滾輪安裝座施力使安裝在滾輪安裝座上的 滾輪壓在所述摩擦輪上的力加載裝置、用于檢測(cè)力加載裝置給所述滾輪安裝座施加的力的 大小的壓力檢測(cè)器;所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力大小及所述計(jì)數(shù)器得到的摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的 圈數(shù)傳輸?shù)剿隹刂乒?，所述控制柜得出滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，所述顯示屏顯示所述壓力及滾 輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于， 所述力加載裝置為一恒力加載裝置;所述恒力加載裝置包括螺桿、第一彈黃及用于壓 縮第一彈黃的螺母； 所述螺桿垂直設(shè)置在所述梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命測(cè)試裝置的底座，所述螺母安裝在所述 螺桿上，所述第一彈黃套設(shè)在所述螺桿并置于所述螺母之上； 所述滾輪安裝座設(shè)有一敞口的第一內(nèi)腔，所述螺桿的上端插入所述第一內(nèi)腔中，所述 第一彈黃的上端貼緊所述滾輪安裝座； 所述螺桿與所述第一內(nèi)松配。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)扶梯梯級(jí)鏈滾輪疲勞壽命檢驗(yàn)方法，其特征在于，所述 力加載裝置為一變力加載裝置;所述變力加載裝置包括推桿、用于推動(dòng)推桿的凸輪及凸輪 驅(qū)動(dòng)裝置;所述滾輪安裝座位于所述推桿的上方并可被推桿推動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01M13/02GK105973590SQ201610012057
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日
【發(fā)明人】林東弟, 耿鵬, 藍(lán)建華, 鄒慧軍
【申請(qǐng)人】廣州廣日電梯工業(yè)有限公司