Устройство для испытаний протезов на усталость

(19) (11 1 А СОЭВЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН НИЯ ЕПЬСТ цельюметров,Н.Бажина прочности о СССО.СССРО.СССР ИСПЫТАНИ одержаще за и наставкой а, отл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСНОМУ СВ 0612/28-13 08.82 (46) 23.01.84; Бюл (72) А.И,Петренко, и Р.К.федоров 71) Институт проблемАН Украинской ССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯПРОТЕЗОВ НА УСТАЛОСТЬ, сэлементы крепления протегружающее устройство с вв приемную гильзу протез ч ающее ся тем, что, свозможности регулирования паранагружения и движения протезов,нагружающее устройство выполнено ввиде зубчатой рейки и эксцентричногзубчатого колеса, установленного навалу электродвигателя, блока управления моментом электродвигателя,датчика усилия, установленного назубчатой рейке, задатчика управляющих сигналов и блока сравнения сигналов датчика усилия с управляющимисигналами, выход которого связан свходом блока управления моментомэлектродвигателя, при этом зубчатаярейка одним концом шарнирно соединена с вставкой в приемную гильзупротеза, а другим с помощью упругих элементов - с валом электродвигателя,20 двигателя 8. Зубчатая рейка 5 поджимается к эксцентричному зубчатому колесу б пружинами 9. Реверсивный электродвигатель 8 связан с блоком 10 управления моментом электродвигателя Блок 10 представляет собой тиристорный преобразователь. Вход блока 10 управления моментом реверсивного электродвигателя 8 связан с выходом блока 11 сравнения сигналов, Входы блока 11 сравнения сигналов связаны с задатчиком 12 управляющих сигналов и с датчиком 13 усилия через усилитель 14.Устройство работает следующим образом,40 45 50 55 60 65 Задатчик 12 управляющих сигналов вьрабатывает электрические сигналы, которые поступают на вход блока 11 сравнения, туда же поступают сигналы от датчика усилия 13 через усилитель 14. Результирукщий сигнал поступает в блок 10 управления и от него на реверсивный электродвигатель 8, который работает в заторможенном режиме, создавая крутящий момент, соответствующпй управляющему Изобретение относится к области испытаний на усталость протезов конечностей человека, в частности к устройствам для испытаний протезов нижних конечностей на усталостную прочность.Известно устройство для испытания протезов на усталость, содержащее кривошипно-шатунный механизм, шатун которого выполнен телескопическим и связан с пружиной, величину затяжки которой можно регулировать Б 11.Данное устройство не обеспечивает реального характера приложения и изменения нагрузки на стопу, который имеет место в процессе ходьбы инвалида и, кроме того, в процессе испытания происходит дестабилизация параметров нагружения из-за падения жесткости искусственной стопы, ослабления затяжек и т,п.Известно устройство для испытания протезов на усталость, содержащее штангу с роликом, который соединен с направляющей планкой, связанной с пружиной регулируемой жесткости 21.Данному устройству присущи те же недостатки.Известно устройство для испытания протезов на усталость, содержащее нагружающее устройство, выполненное в виде кулачка и штанги с вставкой в приемную гильзу протеза и элементы его крепления, выполненные в виде опорной площадки для стопы связанной с кривошипно-шатунным механизмом, вследствие чего продольная сила изменяется как по величине, так и по направлению в зависимости от амплитуды возвратно-поступательного движения 31. Однако в известном способе реализуется так называемое жесткоенагружение, т,е. нагружение по заданному перемещению, вследствиечего по истечении определенноговремени происходит отклонение отзаданных параметров нагружения изза падения жесткости отдельныхэлементов протеза в процессе нагрукения, возвратно-поступательное двикение опорной площадки с помощью кривошипно-шатунного механизма ,обеспечивает нагрукение протеза по синусоидальному закону, в то время как действительный закон изменения нагрузки не является синусоидальным, устройство непригодно для испытания на усталостную прочность протезов модульной конструкции, т.е. протезор, состоящих из отдельных функциональных узлов - модулей, например приемной гильзы, голени, несущий элемент которой выполнен в виде трубки, механизма голеностопного ,шарнира и стопы, так как не обеспе 10 15 25 Зо чивают реальное напряженно-деформированное состояние тих узлов приходьбе инвалида на протезе,Целью изобретения является возможность регулирования параметровнагружения и движения протезов,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для испытанияпротезов на усталость, содержащемэлементы крепления протеза и нагружающее устройство с вставкой ь приемную гильзу протеза, нагружающееустройство выполнено в виде зубча-.той рейки и эксцентричного зубчатого колеса, установленного на валуэлектродвигателя, блока управлениямоментом электродвигателя, датчикаусилия, установленного на зубчатойрейке, задатчика управляющих сигналов и блока сравнения сигналов датчика усилия с управляющими сигналами, выход которого связан с входомблока управления моментом электродвигателя, при этом зубчатая рейкаодним концом шарнирно соединена свставкой в приемную гильзу протеза,а другим - с помощью упругих элементов - с валом электродвигателя.На чертеже изображена схема устройства для испытания протеза наусталость.Устройство состоит из элементовкрепления протеза в виде опорнойплощадки 1 с упорами 2 и нагружающего устройства с вставкой 3, обтянутой эластичной прокладкой 4, выполненного в виде зубчатой рейки 5,шарнирно соединенной с вставкой 3,эксцентричного зубчатого колеса Ь,установленного на валу 7 электро1068117 Заказ 113528 Подписно ВНИИГ Тираж ПП "Патент",д, ул.Рроектна Фили ал г,ужго сигналу, Крутящий момент на валу электродвигателя 8 преобразуется с помощью зубчатого колеса б и зубчатой рейки 5 в усилия, действующие вдоль оси зубчатой рейки 5, которые соответственно передаются на вставку 3. Благодаря наличию обратной связи, усилие на зубчатой рейкедоводится до заданных значений в результате отработки электродвигателем 8 сигнала рассогласования, возникаю-, 10 щего на входе блока 10 управления моментом электродвигателя. Вследствие того, что вставка 3 контактирует,с поверхностью посадочной зоны гильзы протеза через эластич ную прокладку 4, в приемной гильзе протеза создается напряженно-деформированное состояние, эдекватное воздействию культи инвалида и еговеса. 20Помимо изменения величины усилия при испытаниях происходит одновременное изменение направления его действия в пределах 8 - 10 в профильной плоскости, что также имеет место в реальных условиях. Зто достигается благодаря эксцентричностизубчатого колеса б. Таким образом,голеностопный шарнир и стопа 3 протеза подвергаются нагрузкам, характер и величины которых приближаются к реальным. Предлагаемое устройство реализует мягкий режим нагружения, т,е, нагружение по заданнымусилиям, не зависящим от паденияжесткости отдельных элементов протеза и сохраняющим заданные значения на протяжении всего процессаиспытания, что соответствует реальным условиям. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет приблизить условия испытания к реальным и по их результатам правильно судить об усталостной прочности долговечности) протезов модульнойй конструкции, выявить конструктивные недостатки данных протезови сделать рекомендации по их устранению и повышению усталостиой прочности протезов модульной конструкции.