СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ТРЕНАЖЕРА Российский патент 1997 года по МПК A63B21/08 A63B21/00 

Изобретение относится к тренировочным устройствам для развития и укрепления мускулатуры и предназначено для изготовления тренажеров с повышенной функциональностью.

Из уровня техники известно изобретение аналогичного назначения, содержащее наибольшее количество общих признаков с заявленным и может быть принято в качестве наиболее близкого аналога /см. пат. Англии N 2179560, A63B 21/00, 1987 г./.

Известное из уровня техники включает создание в двух, параллельно установленных цилиндрах, режимов работы посредством устройства для перепуска рабочей среды в цилиндрах.

Недостатком известного изобретения является недостаточно высокая эффективность тренировки.

Техническая задача, решаемая в заявленном изобретении повышение эффективности тренировки.

Указанный технический результат в изобретении, включающим создание в двух параллельно установленных цилиндрах, режимов работы посредством устройства для перепуска рабочей среды достигается за счет того, что в цилиндрах создают одновременно любой из трех режимов работы, при первом из которых устройство для перепуска рабочей среды не препятствует и перепуску, при втором оно не допускает перепуск рабочей среды и при третьем, перепуск рабочей среды происходит при перепуске давления между полостями цилиндра, которое прямопропорционально приложенному напряжению.

Для осуществления заявленного способа используют устройство, включающее два параллельно работающих электроуправляемых пневмоцилиндра, систему управления и электрически связанный с ней пульт управления, цилиндр и поршень каждого пневмоцилиндра выполнены из ферромагнитного материала, зазор между поршнем и цилиндром заполнен магнитной жидкостью, выполняющей роль средства для перепуска рабочей среды /воздуха/, между полостями пневмоцилиндра, а на поршне расположена электрическая обмотка.

Кроме того, напряжение, подаваемое системой управления на обмотку возбуждения каждого пневмоцилиндра, при первом режиме работы равно нулю, при втором режиме работы превышает величину, при которой возможен перепуск рабочей среды /воздуха/ через магнитную жидкость, а в третьем режиме работы величина напряжения пропорциональна требуемому перепаду давления между полостями пневмоцилиндра.

Кроме того, одна из полостей пневмоцилиндра сообщается с атмосферой через эластичную диафрагму.

На фиг. 1 изображен силовой элемент тренажера, содержащий один пневмоцилиндр с магнитной жидкостью; на фиг. 2 тренажер с силовым элементом, содержащим 3 пневмоцилиндра с магнитной жидкостью.

Силовой элемент содержит один или несколько параллельно работающих пневмоцилиндров с магнитной жидкостью, в каждом из которых имеется ферромагнитный цилиндр 1, разделенный ферромагнитным поршнем 2 со штоком 3 на полости 4 и 5, заполненные воздухом и магнитной жидкостью 3. На поршне 2 размещена электрическая обмотка возбуждения 7, выводы которой 8 выведены через полый шток. Полость 5 герметизирована эластичной диафрагмой 7. Полость 4 герметизирована эластичным уплотнением 10.

Пневмоцилиндры /фиг. 2/ имеют разные диаметры. Их цилиндры прикреплены к нижнему основанию 11 тренажера, а штоки к подвижной штанге 12, способной вертикально перемещаться по направляющим 13. На штанге 12 укреплен подвижный блок 14, а на верхнем основании 15 тренажера укреплены неподвижные блоки 16. Через блоки протянут трос 17, к концу которого прикреплена рукоятка 18.

Выводы 8 обмоток возбуждения электрически присоединены к схеме управления 19, которая электрически соединена с пультом управления 20.

Силовой элемент работает следующим образом.

Спортсмен устанавливает на пульте управления 20 величину усилия тренажера. В зависимости от этой величины система управления 19 подает на каждый пневмоцилиндр соответствующее напряжение. При подаче напряжения образуется магнитный поток, который показан на фиг. 1, магнитная жидкость втягивается в область максимальной магнитной индукции, заполняя кольцевой зазор между поршнем и цилиндром и образует тем самым, магнитно-жидкостное уплотнение. При этом полости 4 и 5 герметично отделяются друг от друга. При этом возможны три режима работы каждого пневмоцилиндра. При первом режиме напряжения от системы управления, подаваемое на данный пневмоцилиндр, равно нулю. В этом случае данный пневмоцилиндр никакого усилия на штангу 12 /кроме веса подвижных частей/ не оказывает. Во втором режиме напряжение превышает величину, при которой возможен перепуск рабочей среды /воздуха/ через магнитную жидкость. Причем, напряжение начинает подаваться в исходном положении силового элемента, когда поршень под действием веса занимает крайне нижнее положение. Под действием усилия спортсмена поршень движется вверх. В полости 4 образуется вакуум, а в полости 5 поддерживается атмосферное давление, вследствие применения эластичной диафрагмы 9. При этом поршень будет оказывать на штангу 12 направленное вниз постоянное усилие, равное произведению площади сечения поршня на атмосферное давление. Если пневмоцилиндры /фиг. 2/ имеют разные площади сечения, то и их усилия во втором способе будут разными. При обратном движении спортсмена, поршень движется вниз, оказывая на штангу 12 направленное вниз "уступающее" усилие. Таким образом, работа в этом режиме полностью эквивалента применению соответствующего груза.

В третьем режиме напряжение меньше величины, при которой невозможен перепуск воздуха через магнитную жидкость.

При этом удерживаемый перепад давления прямо пропорционален приложенному напряжению.

При движении поршня вверх воздух перепускается из полости 5 в полость 4. При этом перепад давления и вместе с ним усилие, действующее на штангу 12, поддерживаются постоянными. При обратном движении напряжение отключается и поршень опускается под действием своего веса и усилия штанги 12. Таким образом, в этом случае "уступающего" усилия поршень не оказывает. Прямое усилие, при движении поршня вверх, может регулироваться электрическим путем за счет изменения подаваемого напряжения. На штангу 12, а тем самым, на спортсмена, действуют усилия от всех трех пневмоцилиндров, каждый из которых может работать в любом из приведенных выше режимов.

Ниже приведена таблица возможных прямых и уступающих усилий силового элемента, имеющего 3 пневмоцилиндра с магнитной жидкостью. Вес подвижных частей равен 10 кгс. Усилия 1, 2 и 3 пневмоцилиндра во 2 режиме равны соответственно, 20 кгс, 40 кгс и 80 кгс. Усилия пневмоцилиндров в 3 режиме меняются через 5 кгс.

Из приведенной таблицы видно, что в таком силовом элементе можно получить прямое усилие, меняющееся от 10 кгс до 150 кгс с шагом 5 кгс и уступающее усилие от 10 кгс до 150 кгс с шагом 20 кгс.

Сущность изобретения: способ включает создание в двух параллельно работающих цилиндрах одновременно один из трех режимов работы посредством устройства для перепуска рабочей среды в цилиндрах. При первом режиме работы устройство для перепуска рабочей среды не препятствует ее перепуску. При втором оно не допускает перепуск рабочей среды. При третьем перепуск рабочей среды происходит при перепаде давления между полостями цилиндра, которое прямо пропорционально приложенному напряжению. 1 табл., 2 ил.

Способ управления силовым элементом тренажера, заключающийся в создании в двух параллельно установленных цилиндрах режимов работы посредством устройства для перепуска рабочей среды в цилиндрах отличающийся тем, что в цилиндрах создают одновременно любой из трех режимов работы, при первом из которых устройство для перепуска рабочей среды не препятствует ее перепуску, при втором оно не допускает перепуск рабочей среды и при третьем перепуск рабочей среды происходит при перепаде давления между полостями цилиндра, которое прямо пропорционально приложенному напряжению.