Устройство для измерения опорных реакций

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет А 61 В 5/10 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытинДата опубликования описания 260480(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПОРНЫХ РЕАКПИЙ1Изобретение 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 элементами воспринимающих вертикальные нагрузки а между торцами верхней плиты и упорами нижней плиты расположено восемь тензоизмерительных элементовт 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 контакта) Более совершенным является устройство для измерения опорных реакцийт которое представляет собойдве установленные одна над другой5 треугольные плиты с расположеннымимежду ними в их вершинах тензоизмерительными элементами - датчиками 2),Такое устройство не требует тон 10 кой регулировки тензоизмерительных элементов по высоте благодарястатической определимости системы,Однако использование плит треугольной формы, предназначенных15 для регистрации полной опорной реакции, т,е, всех ее составляющих идействующего в горизонтальной плоскости реактивного момента, повышаяэксплуатационнЫе характеристики20 платформы и точность измерения вертикальной составляющей реакции,ухудшает точность измерения горизонтальных составляющих, Происходитэто иэ-за того, что одни и те же25 датчики при такой схеме расположения могут воспринимать одновременно продольное и поперечное усилия,создаваемые оператором при ходьбе,Кроме тогот действующий в плос 30 кости .платформы момент также изменяет показания датчиков, измеряющих как продольную, так и поперечную горизонтальную составляющуюреакции, что также ухудшает точность их измерения,Белью изобретения является уменьшение взаимовлияния горизонтальныхсоставляющих реакций уменьшениевлияния на них момента, действующего в горизонтальной плоскости, иповышение точности измерений,Это достигается тем, что в устройство дополнительно введенатретья плита, расположенная междуверхней и нижней плитами, причемна нижних поверхностях верхней исредней плит во взаимно перпендикулярных плоскостях укреплены направляющие планки, а на верхнихповерхностях средней и нижней плитустановлены соответственно по двепары опор и упоры, при этом тенэоизмерительные элементы Расположенымежду упорами и торцами направляющих планок и между боковыми поверхностями направляющих планок верхнейплиты и опорами средней плиты,Кроме того, направляющие плаькиупоры и тензоизмерительные элементы в местах соприкосновения снабжены бобышками с уступами, на которыхрасположены втулки с шариками, помещенными между торцами уступов.На фиг, 1 схематически изображено устройство для измерения опорныхреакций, вид сбоку; на фиг, 2 - сечение А-Л на фиг1; на фиг. 3сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг, 4узел 1 на фиг, 1 (в увеличенном масштабе),Устройство состоит иэ расположенных.одна над другой треугольныхплит 1, 2, 3, На нижних поверхностях плит 1 и 2 укреплены направляющие планки 4 и 5, которые могут перемещаться относительно опор б,установленных на плите 2, и относительно таких же опор 10-13, установленных на плите 3,На верхних поверхностях плит 2и 3 установлены упоры 14-17, Дляизмерения возникающих при ходьбеили беге реакций имеются тензоизмерительные элементы 18-26, выполненные в виде упругих подковообразных,балочек с наклеенными на них тензосопротивлениями, При этом тензоиэмерительные элементы 18,19 и 20 служат для измерения компонентов вертикальной составляющей (й) усилия,тензоизмерительные элементы 2122 - для измерения продольной составляющей (Р) горизонтальногоусилия, тенэоизмерительные элементы23, 24 - для измерения поперечнойсоставляющей (й ) горизонтальногоусилия и тенэои мерительные элементы 25, 26 - для определения величины вращающего момента (М), действующего в горизонтальной плоскостьДля обеспечения воэможности относительного-.перемещения плиты 12 и 3 установлены одна над другойс зазором, превышающим высоту опорных планок 4, 5 опор 6-13 и тензоизмерительных элементов 21-26, Зазор между плитами 1 и 2 обеспечивается течэоиэмерительными элементами 18, 19 и 20, а между плитами 2и 3 - опорами 27, 28 и 29, Между.всеми перемещающимися одна относительно другой поверхностями дляуменьшения трения установлены шариковые опоры 30, конструктивно выполненные в виде расположенных между бобышками 31, 32 шариков 33. Бобышки 31 и 32, установленные в соответствующих деталях, выполненыс уступами 34 и 35 на которые на 20 деты втулки Зб, удерживающие шарикиот выпадания.Для упрощения сборки устройствавтулки 36. выполнены из упругогоматериала, например резины. В слу 25 чае использования жестких втулок36 их внутренний диаметр долженбыть больше диаметра уступов 3435 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 плит1 или 3 является верхней, т,е, устройство может быть повернуто на35 180 вокруг горизонтальной оси,Устройство используется следующим образом,Для определения параметров движения может быть использовано несо колько таких устройств, установленных одно эа другим по направлениюдвижения на расстояниях, равныхдлине шага, Возникающая при ходьбепод действием веса вертикальнаяреакция опоры воспринимается тензо 45 измерительными элементами 18, 19и 20, которые реагируют на вертикальные перемещения плит 1 и 2 друготносительно друга. Так как установленная на плите1 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 осиУ то происходит механическое разделение продольной составляющей (Й) и поперечной составляющей (Й ) гОризонтальной опорной реак ций, Оии. воспринимаются соответственно датчиками 21, 22 и 23, 24, т,е, могут быть получены непосредетвеиньею измерением, Возникающий в Горизонтальной плоскости при ходь бе реактивный (вращающий) момент(М) воздействует на плиту. 1 и разворачивает ее вокруг оси У, вызываяцеформацию тензодатчиков элементов25 и 26, При вычислении М необходимо учитывать, что тенэоизмерительные элементы 25 и 26 воспринимаюттакже поперечную составляющую й,Таким образом, устройство является простым в эксплуатации, позволяет механически отделить горизонтальные состанляющие реакций нетолько один от другой, но и отмомента действующего н горизонтальной плоскости, При этом общее количество тенэоизмерительных элементов позволяет сократить на 25, арасчетная точность измерения горизонтальных составляющих возрастает на 3-3,5, затраты времени наподготовку устройства к работе практически отсутствуют,Формула изобретения Ьустройстно дпя измерения опорных реакций 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 понышения точности измерений, в него. дополнительно введена третья плита, расположенная между верхней и нижней плитами причем на нижних поверхностях верхней и средней плит во взаимно перпвндикулярных плоскостях укреплены направляющие планки, а на верхних поверхностях средней и нижней плит установлены соответстненно по две пары опор и упоры, при этом тензоиэмерительные элементы расположены между упорами и торцами напранляющих планок и между боковыми поверх ностями направляющих планок верхней плиты и опорами средней плиты,2 Устройство по и, 1 о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что направляющие планки, упоры и тензоизмерительные элементы н местах соприкосновения снабжены бобышками с уступами, на которых расположены втулки с шариками, помещенными между торцами уступов. Источники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1, Рощин Р,И, Метод и прибордля исследования механики ходьбыздорового и протезиронанного человека, Труды Института машиноведения АН СССР, т, 15, вып, 59 1955,2, 51 а 6 с зеозор.ор Н, тип. 16 01фирмы БАМ-Е 1 япония, приоритет фирыю Инструменткорпорейшенопублик, 06. 1970 (прототип),728838 37М Составитель Л, Соловьев Редактор А, Бер Техред Н,Ковалева КорректорИ, Муски Заказ 1857/5 Тирвк 673 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаущская наб., д. 4/5е йфилиал ППП ф фПатентф ф, г. Уагород ул. Проектная, 4