устройство для создания нагрузки в тренажерах

Формула изобретения

1. Устройство для создания нагрузки в тренажерах, содержащее цилиндрический корпус с обратным клапаном, поршень, размещенный в корпусе с возможностью перемещения, и опорные элементы для соединения корпуса и поршня с передаточным звеном тренажера, отличающееся тем, что оно содержит перекатывающуюся диафрагму, герметично закрепленную своими уплотнительными кольцами соответственно внутренним к поршню, а наружным к корпусу с образованием складки, аксиально подвижной между уплотнительными кольцами диафрагмы при ее выворачивании, причем на стенке диафрагмы выполнены гофры, впадины которых расположены под углом к образующей поверхности вращения, прилегающей к этой стенке, при этом между боковой поверхностью поршня и внутренней поверхностью корпуса образован зазор для размещения складки диафрагмы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диафрагма армирована нитями или гибкими моноволокнами, размещенными во впадинах, прилегающих к боковой поверхности поршня и внутренней поверхности корпуса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит регулирующий клапан для создания заданного уровня давления в полости, ограниченной внутренней поверхностью корпуса, поршнем и диафрагмой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тренировочным устройствам, а более точно касается устройства, создающего нагрузку.

Наиболее успешно данное устройство может быть использовано в тренажерах вместо традиционных грузов, что позволяет существенно снизить вес снаряда, уменьшить габариты и повысить его комфортность.

Широко известны тренировочные устройства, использующие для создания нагрузки пневмоцилиндры. Однако наиболее близким к изобретению по конструкции и достаточно полно решающим задачу моделирования нагрузки, создаваемой грузами, является устройство, описанное в патенте США N 4397462, кл. A 63 B 21/00, 1983. Это известное устройство содержит цилиндрический корпус с размещенным внутри него поршнем, опорные элементы для соединения корпуса и поршня с передаточными звеньями тренажера, резервуар, а также выпускной клапан для снижения давления в резервуаре.

Основными недостатками этого известного устройства являются повышенные требования к точности изготовления цилиндра и поршня, наличие достаточно больших сил трения между поршнем и цилиндром, что создает большие трудности при эксплуатации этого устройства, достаточно большая громозкость устройства вследствие наличия компрессора и резервуара для создания заданного уровня давления в пневмоцилиндре.

Целью изобретения является устранение укакзанных недостатков.

В основу изобретения положена задача разработать устройство для создания нагрузки в тренажерах, моделирующее поднимаемый груз, которое было бы просто в изготовлении, обеспечивало регулирование создаваемой нагрузки в широком диапазоне и имело бы небольшие габариты и массу.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве согласно изобретению имеется перекатывающаяся диафрагма, герметично прикрепленная своими уплотнительными кольцами соответственно внутренним к поршню, а наружным к корпусу с образованием при этом складки, аксиально подвижной между уплотнительными кольцами диафрагмы при ее выворачивании, и на стенке диафрагмы выполнены гофры, впадины которых наклонены под углом к образующей поверхности вращения, прилегающей к этой стенке, при этом между боковой поверхностью поршня и внутренней поверхностью корпуса образован зазор, в котором размещена упомянутая складка диафрагмы.

Благодаря неподвижности уплотнительных колец диафрагмы относительно мест их крепления отпадает необходимость использования смазки, а также снижаются требования к точности изготовления корпуса устройства. Это в свою очередь позволяет изготавливать без особых трудностей цилиндр большего диаметра и использовать разрежение в полости, ограниченной внутренней поверхностью корпуса, поршнем и диафрагмой, для создания нагружающей силы, действующей на поршень. Использование разрежения позволяет поддерживать уровень давления в упомянутой полости постоянным в течение рабочего хода поршня при помощи регулировочного клапана редукционного типа, что в свою очередь дает возможность исключить использование компрессора и резервуара для воздуха.

Также согласно изобретению диафрагма может быть армирована нитями или гибкими моноволокнами, размещенными во впадинах, прилегающих к боковой поверхности поршня и внутренней поверхности корпуса. Наличие армировочных нитей повышает устойчивость гофр на участках наибольшего изгиба, а также жесткость диафрагмы.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, с вырывом; на фиг. 3 то же, что на фиг. 2, другой вариант выполнения диафрагмы; на фиг. 4 другой вариант выполнения предлагаемого устройства, вид спереди, продольный разрез, когда поршень занимает промежуточное положение.

Предлагаемое устройство содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), внутри которого с возможностью перемещения, как осевого, так и вращательного вокруг своей оси, установлен поршень 2; перекатывающуюся диафрагму 3, герметично прикрепленную внутренним уплотнительным кольцом 4 к поршню 2, а наружным уплотнительным кольцом 5 к корпусу 1, и образующую складку 6, которая аксиально подвижна между кольцами 4 и 5 при выворачивании диафрагмы 3, а также обратный клапан 7 для регулирования давления в полости, ограниченной внутренней поверхностью 8 корпуса 1, поршнем 2 и диафрагмой 3.

Между внутренней поверхностью 8 корпуса 1 и боковой поверхностью 9 поршня 2 образован зазор 10, внутри которого размещена складка 6 диафрагмы 3. На стенке диафрагмы 3 выполнены гофры 11 (фиг. 2, 3), впадины 12 которых расположены под углом (фиг. 1) к образующей поверхности вращения, прилегающей к стенке диафрагмы. Величина угла выбирается в зависимости от величины зазора 10 из условия обеспечения надежности работы диафрагмы 3 в режиме вытеснения воздуха из полости и составляет приблизительно 20-45^о.

Для повышения устойчивости гофр на участках наибольшего изгиба, а также повышения жесткости диафрагмы последняя армирована нитями 13 (фиг. 3) или гибкими моноволокнами, размещенными во впадинах 12, прилегающих к боковой поверхности 9 поршня 2 и внутренней поверхности 8 корпуса 1.

Для регулирования создаваемой нагрузки в устройстве имеется регулировочный клапан 14 (фиг. 1) редукционного типа, обеспечивающий заданный уровень давления в полости. Изменение уровня давления осуществляется путем регулировки натяжения пружины 15 клапана 14 с помощью регулировочного винта 16. Натяжение пружины 15 контролируется с помощью стрелки 17, прикрепленной к концу этой пружины и перемещающейся вдоль шкалы 18, проградуированной в соответствии с нагрузкой, создаваемой устройством.

На фиг. 4 показан вариант выполнения устройства, в котором для уменьшения начального объема полости корпус 1 имеет внутри дополнительную цилиндрическую поверхность 19, не прилегающую к диафрагме 3, с диаметром, близким к диаметру боковой поверхности 9 поршня 2. Поршень 2 соединен с корпусом 1 телескопическими направляющими 20, имеющими винтовые пазы 21, и возвратной пружиной 22. При работе такого устройства направляющие 20 обеспечивает точное осевое перемещение и поворот поршня 2 вокруг оси на расчетный угол для уменьшения нагрузки на диафрагму 3, а возвратная пружина 22 обеспечивает надежный возврат поршня 2 в исходное положение.

В устройстве имеются опорные элементы 23, соединяющие корпус 1 и поршень 2 с передаточными звеньями тренажера (не показаны) и позволяющие совершать поворот поршня 2 относительно корпуса 1.

Работает устройство следующим образом.

При описании работы для удобства будут использованы следующие понятия.

Рабочая полость полость, ограниченная внутренней поверхностью корпуса, поршнем и диафрагмой.

Исходное положение положение поршня и диафрагмы относительно корпуса, при котором объем рабочей полости минимален.

Рабочий ход движение поршня из исходного положения, при котором объем рабочей полости возрастает.

Обратный ход движение поршня в исходное положение.

При движении поршня 2 из исходного положения (начало выполнения упражнения) воздух, находящийся в рабочей полости, расширяется, в результате чего давление его падает. Это приводит к возрастанию силы давления, действующей на поршень, а также силы, прижимающей стенку диафрагмы 3 к внутренней поверхности 8 корпуса 1 и боковой поверхности 9 поршня 2. При выворачивании диафрагмы 3 расстояние между впадинами 12 на вывернутой части уменьшается по сравнению с частью стенки, прилегающей к внутренней поверхности 8 корпуса 1, и так как деформации диафрагмы 3 по направлению гофр 11 незначительны, то вывернутая часть закручивается вместе с поршнем 2 относительно корпуса 1. После того как давление снизится до установленного уровня, срабатывает регулировочный клапан 14, который поддерживает уровень давления в рабочей полости постоянным в течение дальнейшего хода поршня 2. При обратном ходе поршня 2 воздух, находящийся в рабочей полости, сжимается, его давление возрастает до уровня, превышающего атмосферное настолько, что воздух выходит из рабочей полости через обратный клапан 7. При достижении такого уровня давления стенка прижимается к боковой поверхности 9 поршня 2 и внутренней поверхности 8 корпуса 1 вблизи складки 6 силами упругости, и гофры 11, вследствие их наклонного положения не позволяют вывернутой части вступить в соприкосновение с частью, прилегающей к корпусу 1. При обратном ходе вывернутая часть вместе с поршнем 2 поворачивается относительно корпуса 1 и возвращается в исходное положение. После чего цикл повторяется.