39 обращены в стороны возможного падения, а ампулы 40 с зам! !как2ц!ей цепь ртутью в сторону наиболь!пей устойчивости протезируемого.
Рычаг 5 снабжен тормозной гайкой 41 (фиг. 2) . Зубчатый 1!<ток — — распределитель
25 (фиг. 1 и 9) взаимодействует с притертой втулкой 42 и выполнен с перекрестными чер.390",двумя парами каналов 43 и 44, соединенными ; линией 45 нагнетания, и 46 и 47, соединенными с линией 48 отсоса, поперех!енно сообц<аемых то с одними то с д12чгими Оппоз"!тнь!ми полостями Гид!20цилиндров 21, так что проходящие через диаметр каналы 43 и 47 сооб!цены с полостью 49, а каналы 44 и 46 — - с полостью
50 спаренных гидроцилиндров 2), с поочереднь<ми сменами в них линий 45 нагнетания и 48 отсоса. Непосредственно за насосом 30 (фиг. 8) линия 45 нагнетания снабжена фильтром 51, а за пневмогидроакку1281268 мулятором 20 оснащена предохранительным клапаном 52, ограничивающим максимальное давление, например, с собственным управлением (прямого действия).
Подошвенная часть обуви здоровой конечности может быть выполнена в виде плотноскладного фасонного ремня 53 (фиг. 4 — 6), подпружиненного пружиной 54, ограниченного рантовым кожухом 55 и снабженного заборным обратным клапаном 56 для всасывания воздуха из атмосферы и выпускным каналом 57, связанным или непосредственно с линией 45 нагнетания, или с пневмогидроаккумулятором 20.
Сигнализатор с ртутными выключателями включает в качестве дополнительного средства сообщения о падении колбу 58 (фиг. 10), устанавливаемую на верхней части туловища инвалида перпендикулярно к колбе 37 (например, на спине), а также содержит импульсный прибор 59, например, с мгновенно разряжающимся конденсатором малой емкости от источника 60 питания, реле 61 и 62, оперативные контакты 63 и 64 которых соответственно связаны с электродными парами 65 и 66 для колб 37 и 58, общий контакт 67 которых связан с импульсным прибором 59.
Протез нижней конечности по второму варианту помимо общих с первым вариантом элементов, обозначенных позициямн
1--18 и 54 — 67 содержит взамен остальных узел в виде подвижного валика 68, заводящего спчральные пружины неггторов, симметрично размещенных внутри барабана
69, снабженного рычагом-толкателем 70, свободный конец которого выполнен в виде огибающего якорь 71 электромагнита упора 72. При этом электродвигатель 73 конструктивно объединен с редуцирующими скорость вращения двухступенчатыми червяч ными парами 74 и 75, колесо последней из которых наглухо посажено впереди звездочки муфты 76 обгона на валике 68, а поверх ее обоймы выполненный заодно целое с барабаном 69, закреплены внутренние концы пружин всех негаторов (фиг. 11 — 13) .
Весь механизм смонтирован на разветвленном остове — держателе 77, также соединенном с полукорсетом 10 и по своему назначению выполняющем ту же роль, что и поворотная шина 19 в первом электрогидравлическом варианте.
В электрической цепи электромагнита 24 (или 71) установлено защитное реле 78 (КЗ) с нормально замкнутым контактом 79, а в цепи электродвигателя 29 (или 73) установлен выключатель 80 ($5) кнопочный без самовозврата, нажимной с возвратом посредством вторичного нажатия кнопки.
Подготовительный этап состоит в следую цем.
По вывороченному негативу, снятому с бедра сохранившейся конечности, полу5
55 чают позитив утраченного бедра, по которому изготавливают гильзу 12, которую устанавливают на дуговую подвижную опору 13, с трением качения, с возможностью перемещения в сагиттальной плоскости относительно полукорсета 10. В последнем вырезается противолобковая часть, которая обычно прикрыта удлиненным кпереди участком дуги подвижной опоры 13, рассчитанной для перемещения гильзы 12 относительно полукорсета 10 вперед при сидении, который при надобности может быть повернут вниз вокруг шарнирной оси, полукорсет 10 сзади может быть выполнен с поворотной створкой.
Неподвижную ось 14, на которой устанавливают двухветвийную пружину 28 кручения, насаживаемую на втулку-фланец 17 и поворотную шину 19, прикрепляемую гайкой 16, фиксируемую при ходьбе и стоянии посредством рукоятки 26 вилкой 18 и освобождаемую при сидении, жестко монтиру ют на полукорсете 10 на продолжении геометрической оси, мысленно проводимой от ямки вертлужной впадины безымянной кости протезируемого в положении, направленном кзади в пределах 25 и книзу в пределах 15 .
После установки искусственной стопы 1 на сферическом шарнире 2 посредством прорезиненных пластин 3 голеностопного узла с трубчатой гильзой 4 колени регулируют натяжение эластичных тяг пространственной установкой фиксирующих элементов 8. Под пластинами 3 соответственно располагают датчики 22 (Sl) и 23 (S2) положения стопы, представляющие собой нормально разомкнутые концевые выключатели, периодически замыкаемые в фазы шага.
Протез нижней конечности (по первому и второму вариантам) работает следующим образом.
Ходьба на протезе нижней конечности начинается включения кнопки 80 ($5), при этом инвалид, опираясь на трость .(для страховки в первые дни и недели адаптации к протезу), должен сместить центр тяжести тела вперед — немного качнуться.
При заднем толчке цепь электромагнита
24 (Y) (или 71) включается концевиком
23 ($2). При стоянии последовательно замыкается и концевик 22 (Sl), и только в этом случае, подключается защитное реле
78 (КЗ) оперативный нормально замкнутый контакт 79 (КЗ) которого размыкает цепь электромагнита 24 (U) (или 71) для предотвращения произвольного освобождения запяженной пружины 28 (или 69 по второму варианту), подбрасывающих гильзу 12 бедра. При сидении электросхемы управления протезируемый обесточивает.
Источник 60 электропитания может быть размещен на поясе 11 протезируемого. Сигнализатор с ртутными выключателями 37 и
1281268
58 при этом может срабатывать при уверенном стоянии на стопе, но только при появлении преобладающего сигнала от одного из них, способного автоматически сообщать о возможном падении.
Винтовая пружина 28 кручения постепенно закручивается в пределах 120 с момента включения электросхемы управления кнопкой 80 (S5) электродвигателей 29 насоса 30, нагнетательная линия 45 которого сообщается посредством отводов 43 и
44 через зубчатый шток — распределитель 25 с оппозитными полостями 49 и 50 гидроцилиндра 21, как и линия 48 отсоса, посредством отводов 46 и 47 сообщается с полостями гидроцилиндра — только в обратном порядке. При этом шток 25 гидроцилиндра 21 посредством блочной тяги
33 увлекает за собой конец задней ветви пружины 28 до тех пор, пока взаимодействующая со штоком — распределителем
25 дуга 32 зубчатого зацепления, жестко связанная с близлежащей частью к витку пружины 28 кручения, не изменит свое направление.
Момент включения электромагнита 24 для выбороса противоположной ветвью пружины 28 гильзы 12 бедра вперед на угол до
30 по первому (электропневмогидравлическому) варианту или рычагом-толкателем
70 возвратного барабана 69 заведенной спиральной пружины по второму (электромеханическому варианту наступает при заднем толчке, после срабатывания концевого выключателя 23, а момент пуска электродвигателя 29 насоса (в электропневмогидравлическом варианте) или электродвигателя 73 (в электромеханическом варианте) возможен только при стоянии на искусственной стопе, т.е. при срабатывании обоих концевых выключателей 22 и 23.
Спиральные ленточные пружины негаторов заводятся на валике 68 от выходной червячной пары 75 через муфту 76 обгона.
При использовании указанного электродвигателя передаточное отношение выходной пары 75 и первой ступени 74 может быть од и н а ковое и рави яться 30.
Пружины в барабане 69 могут быть вложены желобчатыми. Для получения наибольшего момента при спуске желобчатую ленту вставляют в барабан выпуклой стороной к валику. При этом радиус перескока желобчатой ленты должен быть значительно больше внутреннего радиуса барабана. Для увеличения выходной мощности барабана 69 его можно выполнить в виде, например, шестибарабанного негаторного двигателя типа В. момент силы которого равен сумме всех моментов от каждого из шести радиально расположенных негаторов, связанных с расположенным в центре большим барабаном, на котором пружинные ленты от них наматываются одновременно.
Пример подбора характеристик с определением передаточных отношений привода в предлагаемом протезе приведен по поверочным данным к следующим электромеханической и электропневмогидравлической расчетным схемам
После определения момента нагрузки
Мн= Рнр 1ст= 300 кгс см = 300.000 гс см, 10 где Р р= 6 кгс — сила тяжести протеза;
1 =50 см — статический радиус протеза до коленного шарнира; и определения времени выноса бедра
= 0,5 с при его подъеме на угол а,30, а также номинальный момент нагрузки М=
= 300 г см по отношению к моменту двигателей нормального исполнения при тех же номинальных напряжений питания U= 12 В и скорости вращения и= 9000 об/мин.
С определением передаточного отноше2О ния двухступенчатого червячного редуктора
"" = 900 с числом оборотов выходnsex ного вала последнего n- ..=1- об/с= 10/мин
В качестве быстродействующего электромагнита с временем включения 0,01 — 0,05 с могут быть использованы, например, ЭПБ
2006 УЧ, ЭПБ 40 10 УЧ, с номинальным тяговым усилием 6 — 30 Н, при номинальном ходе якоря 3 — 9 мм, допускающие число 11 включений в час соответственно 24000 и 3600.
К пневмогидравлическому расчету системы по первому варианту с учетом исходных условий (угол поворота протеза n(30 ) уравнения равновесия цилиндра (абсолютное) выражается формулой
Й а
Р= — P pF L ë= 1ур- + mg 1 sinn где Р— сила со стороны цилиндра;
F — площадь цилиндра;
4p L — плечо приложения силы со тороны гидроцилиндра;
1 — момент инерции протеза;
m=6 кгс — масса протеза;
g=9,81 м/с — ускорение свободного паденеия;
1 — координата центра тяжести протеза.
При этом момент инерции протеза 1= m г где r =0,4 м — расстояние центра тяжести от шарнира.
Таким образом, 1= 0,96 кг м, средняя угловая скорость
К сна я (1 )ср У(0 55 — 0 9о (1/C) (Zt — время срабатывания цилиндра).
Минимальное угловое ускорение
CC (g, (1 (x <асср z (z-).min =- 3,44(! /с ).
1281268
Формула изобретения
N отр
Np0òð—
V, D= =у ) 40 мм;
/4F
Минимальный инерционный момент ! ннарц т1 2а
Минн = 1(g )мин= 3,3 кг M
Весовой момент
М "" = mg 1- з!па= 29,4 Н м;
Работа, совершаемая за один ход поршня
А=P1-= (P F) 1- — 327Нм
P=P„F„=130,8 Н И 13,1 кгс;
1 = 25 см; P — избыточное давление в системе.
Потребляемая мощность (М"" рн+ M"" ) d =- 30 1 Вт с4
Геометрический расчет гидроцилиндра.
Пусть Р = 1 — "", тогда плошадь цисм линдра равна F. — = 13,1 см, P чн= F Н (где Н вЂ” ход поршня в цилиндре);
Н= 1 з!панин.= 12,5 см; Ч = 163,75 см .
Задаваемое давление подзарядки
=Р = 1 кгс/см .
Максимальное давление Р =1,5 кгс/см
Обозначая V! — объем газовой полости аккумулятора при разряжении; Ъ 2 объем газа при Р= P =- 1,5 кгс/см, то р Ч р Vi Ч Pg Р
Ч2 Ч!
V! — Ро (V! — Vy= Ъ нилиндра);
Р, — Р!,.
V!= 500 см .
Средний расход насосов
Q-p — — — 6600 см /мин
ЗЛ1
Q р= 2g и т1„. и — об/мин эл.дв.; т1, — 0,8 — 1;
q= = 0,5 см за оборот;
2п т1, где q — рабочий объем одного насоса.
Таким образом, предлагаемое устройство по обоим вариантам обеспечивает своевременный вынос гильзы бедра в фазах шага за счет внешнего источника энергии, преобразование силы тяжести тела для облегчения заднего толчка и управления выно15
55 сом гильзы бедра, а также автоматическое своевременное сообщение и управление переме!цением центра тяжести тела в случае возможного падения.
1. Протез нижней конечности, содержащий искусственную стопу с голеностопным шарниром, гильзы голени и бедра, соединенные коленным шарниром, полукорсет с элементами крепления, тазобедренный шарнир, соединенный с полукорсетом посредством дуговой. направляющей, электродвигатель и пружинный аккумулятор, отличающийся тем, что, с целью облегчения ходьбы для инвалидов с вычлененным бедром, протез дополнительно содержит поворотную шину с фиксатором ее положения относительно закрепленной на полукорсете оси, установленный на которой пружинный аккумулятор выполнен в виде двухветвийной пружины кручения, спаренные гидроцилиндры с газовой полостью, гидрораспределитель и электромагнит, закрепленные на поворотной шине, насос со спаренными электродвигателями и гидробаком, размещенные на дне гильзы бедра ниже концов двухветвийной пружины кручения, при этом передняя нижняя часть ее выполнена в виде дуги для обхвата сердечника электромагнита, а задняя нижняя часть — в виде блочной тяги, связанной с поршнями гидроцилиндров, верхняя часть задней ветви пружины снабжена зубчатым сектором, взаимодействующим с распределителем потоков, соединенным поочередно с оппозитными полостями гидроцилиндров и гидробака, а также размещенный на полукорсете пояс с сигнализатором, источником питания и электросхемой управления, связанной с датчиками положения стопы, размещенными на переднем и заднем буферах голеностопного узла протеза.
2. Протез по и. 1, отличающийся тем, что, с целью использования массы вышележащего отдела тела инвалида для управления выносом гильзы бедра во время опоры на всю стопу сохранившейся конечности, подошвенная часть обуви сохранившейся конечности выполнена с подвижной рабочей частью в виде механического насоса с обратным клапаном и состоит из складного подпружиненного фасонного ремня, выходное отверстие которого сообщено со вспомогательной линией среды нагнетания газовой полости.
3. Протез нижней конечности, содержа-! ций искусственную стопу с голеностопным шарниром, гильзы голени и бедра, соединенные коленным шарниром, полукорсет с элементами крепления, тазобедренный шарнир, соединенный с полукорсетом посредством дуговой направляющей, электродвигатель и пружинный аккумулятор, отличающийся тем, что, с целью облегчения ходь1281268
/7/4
42
4У
У
/2
48
Фи аf бы для инвалидов с вычлененным бедром, протез дополнительно содержит поворотную шину с фиксатором ее положения относительно закрепленной на полукорсете оси, установленный на которой пружинный аккумулятор выполнен в виде многобарабанного негаторного двигателя, центральный барабан которого снабжен рычажным толкателем и соединен с электродвигателем и редуктором посредством механизма свободного хода, нижняя часть рычажного толкателя выполнена в виде дуги, обхватывающей сердечник электромагнита, оси негаторов жестко смонтированы на поворотной шине, а также размещенный на полукорсете пояс с сигнализатором, источником питания и электросхемой управления, связанной с датчиками положения стопы, размещенными на переднем и заднем буферах голеностопного узла протеза.
1281268
27
18
1Ó
Фиг.
1281268
Фиг г
E
Фиг. 7
50 СУ
1281268
77
О
@аг tf
Фиг./Г
1281268
1281268
Фаг /Ю
Составитель М. Пластинин
Редактор И. ГНулла Текред И. Верес Корректор С. Черни
Заказ 7153/5 Тираж 594 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, /Чосква, Ж вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная. 4
