Устройство для измерения опорных реакций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 290475 (21) 2134041/28-13 (51) М. Кл.

2 с присоединением заявки М (23) Приоритет

A 61 В 5/10

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытин

Опубликовано 25.0480. Бюллетень К9 15 (5Ç) УДК615.475 (088.8) Дата опубликования описания 260480 (72) Авторы изобретения

М.В. Кудрявцев В.A. Логунов и A,С Мамченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПОРНЫХ

PEAIGlHA

Изобретение относится к медицинс кой технике, а именно, к устройствам для биомеханических исследований опорнодвигательного аппарата человека.

Известно устройство для измерения опорных реакций (1).

Оно представляет собой две гори. эонтально расположенные одна под другой квадратные (в плане) плиты с упорами, По углам квадратов между плитами расположено четыре упругих теиэоизмерительных элемента, воспринимающих вертикальные нагрузки а между торцами верхней плиты и упорами нижней плиты расположено восемь тензоизмерительных элементов воспринимающих продольную и поперечную составляющие нагрузки действующей в горизонтальной плоскости.

Недостатком такого устройства является необходимость тонкой регулировки по высоте размеров тензоизмерительных элементов, измеряющих вертикальную составляющую реакций прк установке их между плитами (дпя обеспечения беззазорного контакт a) Более совершенным является устройство для измерения опорных реакций т которое ° представляет собой две установленные одна над другой треугольные плиты с расположенными между ними в их вершинах тензоизмерительными элементами — датчиками (2) .

Такое устройство не требует тонкой регулировки тензоизмерительных элементов по высоте благодаря статической определимости системы, Однако использование плит треугольной формы, предназначенных

15 для регистрации полной опорной реакции, т.е, всех ее составляющих и действующего в горизонтальной плоскости реактивного момента, повышая эксплуатационнЫе характеристики

20 платформы и точность измерения вертикальной составляющей реакции ухудшает точность измерения roðèэонтальных составляющих, Происходит это иэ-за того, что одни и те же

25 датчики.при такой схеме расположения могут воспринимать одновременно продольное и поперечное усилия, создаваемые оператором при ходьбе, Кроме того .действующий в плос30 кости.платформы момент также изме728838 няет показания датчиков, измеряющих как продольную, так и поперечную горизонтальную составляющую реакции, что также ухудшает точность их измерения.

Белью изобретения является уменьшение взаимовлияния горизонтальных. составляющих реакций уменьшение влияния на них момента, действующего в горизонтальной плоскости, и повышение точности измерений, Это достигается тем, что в устройство дополнительно введена третья плита, расположенная между верхней и нижней плитами, причем на нижних поверхностях верхней и средней плит во взаимно перпендикулярных плоскостях укреплены направляющие планки, а на верхних поверхностях средней и нижней плит установлены соответственно по две пары опор и упоры, при этом тенэоизмерительные элементы расположены между упорами и торцами направляющих планок и между боковыми поверхностями направляющих планок верхней плиты и опорами средней плиты, Кроме того, направляющие планки упоры и тензоизмерительные элементы в местах соприкосновения снабжены бобышками с уступами, íà которых расположены втулки с шариками, помещенными между тoрцами уступов, На фиг. 1 схематически изображеНо устройство для измерения опорных реакций, вид сбоку; на фиг, 2 — сечение A-A на фиг ° 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг, 4 узел I на фиг. 1 (в увеличенном мас ° штабе), Устройство состоит иэ расположенных одна над другой треугольных плит 1, 2, 3, На нижних поверхностях плит 1 и 2 укреплены направляющие планки 4 и 5, которые могут перемещаться относительно опор 6-9 ,установленных на плите 2, и относительно таких же опор 10-13, установленных на плите 3, На верхних поверхностях плит 2 и 3 установлены упоры 14-17, Для измерения возникающих при ходьбе или беге реакций имеются тензоизмерительные элементы 18-26, выполненные в виде упругих подковообразных ,балочек с наклеенными на них тензосопротивлениями, При этом тензоизмерительные элементы 18,19 и 20 слу. жат для измерения компонентов верти. кальной составляющей (R„) усилия, тензоизмерительные элементы 21

22 — для измерения продольной составляющей (Р„) горизонтального усИлия, тензоизмерительные элементы

23, 24 - для измерения поперечной составляющей (R ) горизонтального усилия и тенэои мерительные элементы 25, 26 — для определения величины вращающего момента (М„), дейст вующего в горизонтальной плоскость

Для обеспечения воэможности относительного перемещения плиты

2 и 3 установлены одна над другой с зазором превышающим высоту опорных планок 4, 5 опор 6-13 и тензоизмерительных элементов 21-26. 3азор между плитами 1 и 2 обеспечивается тенэоиэмерительными элементами 18, 19 и 20, а между плитами 2 и 3 — опорами 27, 28 и 29, Между . всеми перемещающимися одна относительно другой поверхностями для уменьшения трения установлены шариковые опоры 30, конструктивно выполненные в виде расположенных между бобышками 31, 32 шариков 33. Бобышки 31 и 32, установленные в соответствующих деталях, выполнены с уступами 34 и 35 на которые на20 деты втулки 36, удерживающие шарики от выпадания.

Для упрощения сборки устройства втулки 36 выполнены из упругого материала, например резины. В слу$$ чае использования жестких втулок

36 их внутренний диаметр должен быть больше диаметра уступов 34

35 и шариков 33 для обеспечения относительного перемещения деталей, 30 к которым крепятся бобышки 31 и 32.

Дпя работы устройства не имеет принципиального значения, какая из плит

1 или 3 является верхней, т,е, устройство может быть повернуто на

35 18 0 вокруг горизонтальной оси, Устройство используется следующим образом.

Для определения параметров движения может быть использовано нес о колько таких устройств, установленных одно эа другим по направлению движения на расстояниях, равных длине шага, Возникающая при ходьбе под действием веса вертикальная реакция опоры воспринимается тензо 5 измерительными элементами 18, 19 и 20, которые реагируют на вертикальные перемещения плит 1 и 2 друг относительно друга.

Так как установленная на плите

1 направляющая планка 4 позволяет плите 1 перемещаться относительно плиты 2 только в направлении оси Х, а направляющая планка 5 позволяет плите 2 перемещаться относительно 5 плиты 3 только в направлении оси

У то происходит механическое разделение продольной составляющей (Й„) и поперечной составляющей (R ) горизонтальной опорной реак60 ций, Оии. воспринимаются соответственно датчиками 21, 22 и 23, 24, т,е, могут быть получены непосредетвеиньае измерением, Возникающий в

Горизонтальной плоскости при ходьб бе реактивный (вращающий) момент

728838

1 л

19 б

tZ 5 Е3 Ib

A-A (MI,) воздействует на плиту. 1 и разворачивает ее вокруг оси У, вызывая цеформацию тензодатчиков элементов

25 и 26, При вычислении М> необходимо учитывать, что тенэоизмеритель— ные элементы 25 и 26 воспринимают также поперечную составляющую +z .

Таким образом, устройство является простым в эксплуатации, позволяет механически отделить горизонтальные составляющие реакций не только один от другой, но и от момента действующего в горизонтальной плоскости, При этом общее количество тенэоизмерительных элементов позволяет сократить на 25%, а расчетная точность измерения горизонтальных составляющих возрастает на 3-3,5%, затраты времени на подготовку устройства к работе практически отсутствуют, Формула изобретения .устройство дпя измерения опорных реакцийб содержащее две треугольные плиты, расположенные друг над другом, тензоизмерительные элементы, размещенные в вершинах ппит, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения взаимовлияния горизонтальных составляющих реакций уменьшения влияния на них момента, действующего в горизонтальной плоскости, и повышения точности измерений, в него дополнительно введена третья плита, расположенная между верхней и нижней плитами причем на нижних поверхностях верхней и средней плит во взаимно перпендикулярных плоскостях укреплены направляющие планки, а на верхних поверхностях средней и нижней плит установлены соответственно по две пары опор и упоры, при этом тензоиэмерительные элементы расположены между упорами и торцами направляющих планок и между боковыми поверх ностями направляющих планок верхней плиты и опорами средней плиты, 2„ Устройство по и. 1б о т л и— чающее с я тем, что направляющие планки, упоры и тензоизмерительные элементы в местах соприкосновения снабжены бобышками с уступами, на которых расположены втулки с шариками, помещенными между торцами уступов.

Источники информации б принятые во внимание при экспертизе

1, Рощин P .È, Метод и прибор для исследования механики ходьбы здорового и протезированного человека. Труды Института машиноведения АН СССР, т, 15, вып 59 1955.

2. Stat c sensogr-op Н, тип. 1 6 01 фирмы SAN-FI Япония, приоритет фирыя Инструменткорпорейшен опублик. 06. 1970 (прототип) .

728838

У!

У7

Зб

Я7

9 г

Составитель Л. Соловьев

Редактор A. Бер Техред Н.Ковалева Корректор И, Myel a

Заказ 1857/5 Тирам 673 Подписное

1IHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35» Раушская наб.,- д. 4/5

Ю филиал ППП Патент, r. Ужгород ул. Проектная, 4