Нагрузочное устройство для спортивных тренажеров Советский патент 1992 года по МПК A63B21/05 

Изобретение относится к спортивным тренировочным устройствам, в частности к нагрузочным регулируемым узлам силовых тренажеров, и может быть использовано как для общефизической подготовки физкультурников, так и для тренировки спортсменов.

Цель изобретения. - упрощение конструкции нагрузочного устройства. Эта цель достигается тем, что в нагрузочном устройстве, содержащем регулировочный источник питания, вал с установленным на нем

тормозным механизмом, тормозной механизм выполнен в виде установленных на валу с помощью торцевых втулок подшипников, внутренние обоймы которых жестко связаны с торцевыми втулками, и размещенного между подшипниками кольцевого электромагнита, который вместе с внешними обоймами подшипников прикреплен к корпусу тормозного механизма, при этом корпус тормозного механизма и торцевые втулки выполнены из магнитомягкой стали, а внутренняя полость подшипников заполнена магнитореологической смазкой, причем обмотка электромагнита соединена с регулируемым источником питания.

Для обеспечения эффективного регулирования режимов нагружения тормозной механизм выбран аксиального типа Благодаря расположенйому между подшипниками кольцевому электромагниту и заполненной магнитореологической смазкой внутренней полости подшипников; при подключении обмотки электромагнита к регулируемому источнику питания в полостях, заполненных смазкой,, создается магнитное поле переменной напряженности. С увеличением напряжения на обмотке электромагнита увеличивается напряженность магнитного поля, а вместе с ней вязкость смазки и сопротивление проворачиванию вала, который жестко связан с внутренними обоймами подшипников. При уменьшении напряжения на обмотке электромагнита сопротивление проворачиванию вала падает и физическая нагрузка на спортсмена ос- .лабляется. Чтобы снизить влияние остаточной намагниченности стальных деталей нагрузочного устройства (эффект гистерези са), Что особенно проявляется при получении минимальных нагрузок, части корпуса и торцевые втулки изготовлены из магнйто- мягкой стали. Линейность регулировочной характеристики электромагнита в целом (вместе с узлами и деталями нагрузочного устройства) увеличивается, а диапазон плавного изменения тормозящего усилия расширяется. Таким образом, определенному уровню напряжения регулируемого ис- точника питания соответствует нормированная величина сопротивления усилию спортсмена, затрачиваемому им на проворачивание вала.

Регулируемый источник питания, в простом варианте, представляет собой стабилизатор постоянного напряжения с регулируемым пороговым уровнем стабилизации. Требуемый в определенный момент уровень стабилизации устанавливается ли- .бо переключателем с ручным приводом, либо автоматически, отслеживанием задаваемых тренером рекомендуемых уровней тренировочной программы с помощью управляющего блока, имеющего обратную связь с тренирующимся спортсменом. Эта связь осуществляется применением пульсо- измеритеяьной цепи, включающей пульсовый датчик с цифровым преобразователем и компаратор, выполненный в видеарифме- тического-логическогр устройства (АЛУ).

На фиг. 1 представлен общий вид нагрузочного устройства; на фиг.2 -. структурная схема управляющего блока.

Нагрузочное устройство размещено в корпусе 1. На валу 2 устройства установлен узел вращения, который представляет собой пару подшипников 3, стянутых торцевыми втулками 4. Между подшипниками 4 расположен электромагнит 5. Внутренняя полость подшипников заполнена магнитореологической смазкой б, которая обычно равномерно смачивает ролики 7 и поверхно0 сти внешнего и внутреннего колец 8 подшипника 3. Все элементы нагрузочного устройства, кроме вала 2, роликов 7 и колец подшипников (обойм) 8, выполнены из маг- нитомягкой стали. Винты. 9, стягивающие

5 торцевые втулки 4, крепежные корпусные изделия 10, а также образующие внутреннюю полость подшипников дополнительные втулочные и корпусные кольца, в обмоточной части электромагнита (на фиг.1

0 обозначены позицией 11) аналогично указанным выше выполнены из магнитомягкой стали. Выводами 12 обмотка электромагнита 5 подключена к регулируемому источнику питания (управляющему блоку) 13. На

5 выходе управляющего блока 13 включен генератор (ГУН) управляющих напряжений (фиг.2). Вход ГУН соединен с выходом АЛУ, на входы которого поданы сигналы с генератора опорного импульса (ГОИ) и пульсоиз0 мерительной цепи, состоящей из пульсового датчика(ПД), счетчика (Сч) и аналого-цифрового преобразователя (ЦП).

Нагрузочное устройство работает следующим образом. С помощью корпусного

5 крепежа 10 нагрузочное устройство устанавливается, например, на раме велотрена- жера так, чтобы закрепленные на концах вала 2 педали составляли педальный привод. Когда на обмотку электромагнита 5 не

0 подано напряжение от регулируемого источника питания 13. магнитореологичеекая смазка 6 снижает коэффициент трения при вращении вала 2, т.е. выполняет роль обычной смазки. При подаче на обмотку электро5 магнита 5 напряжение от регулируемого источника питания 13 под действием магнитного поля электромагнита 5 магнитореологичеекая смазка 6 загустевает, коэффициент трения при вращении вала 2

0 увеличивается, а вместе в ним растет и физическое усилие спортсмена на проворачивание вала 2. Выбирая уровень напряженности магнитного поля электромагнита 5 при помощи регулируемого источ5 ника питания 13, устанавливается требуемый тренировочный режим физического упражнения. При автоматическом отслеживании нагрузочного режима сигналы ПД, который закреплен на теле спортсмена (как правило на одной из конечностей), преобразуются в Сч сначала в прямоугольные .импульсы, соответствующие временным пульсовым интервалам, причем учащенному пульсу (большее количество пульсовых импульсов за фиксируемый временной от- резок, например в 5 с) соответствует более широкий пульсовый интервал, что достигается включением на выходе стробируемого Сч-интегрирующего фильтра. Затем временные пульсовые интервалы оцифровыва- ютея в ЦП и поступают на вход АЛУ. На втором входе АЛУ в цифровом виде, аналогично указанному выше, имеется сформированный в ГОИ эталонный (опорный) сигнал. АЛУ, включенное на вычитание, подает на ГУН управляющие сигналы. Так как опорный сигнал всегда больше, например, соответствует практически недостижимому спортсменом пульсовому ритму в 300 ударов, то при уменьшении разницы между сиг- налами на выходе АЛУ, что соответствует росту нагрузки на тренажере, а также пульсового интервала, ГУН генерирует меньшее управляющее напряжение, снижает напряженность магнитного поля электромагнита 5 и облегчает режим тренировки.

;/

&

V

ю

Простота, установки нагрузочного устройства при минимальных габаритах и весе делает устройство универсальным средством и позволяет расширить круг занимающихся путем включения; его в тренажерные комплексы различных видов.

Формула изобретения Нагрузочное устройство для спортив - ных тренажеров, содержащее регулируемый источник питания, вал с установленным на нем тормозным механизмом, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, тормозной механизм выполнен в виде установленных на валу с помощью торцевых втулок подшипников, внутренние обоймы которых жестко связаны с торцевыми втулками, и установленного между подшипниками кольцевого электромагнита, который вместе с внешними обоймами подшипников прикреплен к корпусу тормозного механизма, при этом корпус тормозного механизма и торцевые втулки выполнены из магнитомягкой стали, а внутренняя полость подшипников заполнена магнитореологической смазкой, при этом обмотка электромагнита соединена с регулируемым источником питания.

5ээн

Изобретение относится к спортивной технике для занятий физической культурой и может быть использовано для проведения тренировок с дозированием физических нагрузок. Цель изобретения - упрощение конструкции нагрузочного Устройства. Благодаря расположенному между подшипниками кольцевому электромагниту и заполненному магниторелоогическрй смазкой внутренней полости подшипников, при подключении обмотки электромагнита к регулируемому источнику питания в полостях, заполненных смазкой, создается магнитное поле переменной напряжённости. С увеличением напряжения на обмотке электромагнита увеличивается напряженность магнитного поля, а вместе с ней вязкость смазки и сопротивление проворачиванию вала, который жестко связан с внутренними обоймами подшипников. В корпусе 1 нагрузочного устройства размещен вал 2. на котором стянуты подшипники 3 при помощи торцевых втулок 4. Между подшипниками 3 расположен электромагнит 5. Внутренняя полость подшипников заполнена магнито- реологической смазкой 6. которая равномерно смачивает ролики 7, кольца 8 подшипников 3. Элементы корпуса 1 и его крепежные изделия 10, торцевые втулки 4 и стягивающие их винты 9, а также дополнительные втулочные и корпусные кольца 11 выполнены из магнитомягкой стали. 2 ил.

фиг.1

Фиг. 2