SU1718987A1

SU1718987A1 - Loading arrangement for workout machines

Info

Publication number: SU1718987A1
Application number: SU894697936A
Authority: SU
Inventors: Евгений Анатольевич Духовской; Дмитрий Васильевич Орлов; Борис Иванович Смолин
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт по спортивным изделиям; Совместное Предприятие "Инпрогресс"
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1992-03-15

Abstract

Изобретение относитс к спортивной технике дл зан тий физической культурой и может быть использовано дл проведени тренировок с дозированием физических нагрузок . Цель изобретени - упрощение конструкции нагрузочного Устройства. Благодар расположенному между подшипниками кольцевому электромагниту и заполненному магниторелоогическрй смазкой внутренней полости подшипников, при подключении обмотки электромагнита к регулируемому источнику питани в полост х, заполненных смазкой, создаетс магнитное поле переменной напр жённости. С увеличением напр жени на обмотке электромагнита увеличиваетс напр женность магнитного пол , а вместе с ней в зкость смазки и сопротивление проворачиванию вала, который жестко св зан с внутренними обоймами подшипников. В корпусе 1 нагрузочного устройства размещен вал 2. на котором ст нуты подшипники 3 при помощи торцевых втулок 4. Между подшипниками 3 расположен электромагнит 5. Внутренн полость подшипников заполнена магнито- реологической смазкой 6. котора равномерно смачивает ролики 7, кольца 8 подшипников 3. Элементы корпуса 1 и его крепежные издели 10, торцевые втулки 4 и ст гивающие их винты 9, а также дополнительные втулочные и корпусные кольца 11 выполнены из магнитом гкой стали. 2 ил.The invention relates to sports equipment for physical training and can be used for training with the dosing of physical activity. The purpose of the invention is to simplify the design of the load device. Owing to the annular electromagnet located between the bearings and the internal magnetic cavity filled with bearings, when the electromagnet winding is connected to an adjustable power supply in the cavities filled with lubricant, a magnetic field of variable intensity is created. With an increase in the voltage on the winding of an electromagnet, the intensity of the magnetic field increases, and with it the viscosity of the lubricant and the resistance to the rotation of the shaft, which is rigidly connected with the inner race of the bearings. Shaft 2 is housed in case 1 of load device. Bearings 3 are mounted on it with end plugs 4. Electromagnet 5 is located between bearings 3. Internal bearing cavity is filled with magneto-rheological lubricant 6. which wets rollers 7 evenly, bearing rings 8 3. Elements housing 1 and its fasteners 10, end bushings 4 and screws 9 tightening them, as well as additional sleeve and body rings 11 are made of magnetically soft steel. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к спортивным тренировочным устройствам, в частности к нагрузочным регулируемым узлам силовых тренажеров, и может быть использовано как дл общефизической подготовки физкультурников , так и дл тренировки спортсменов .The invention relates to sports training devices, in particular to adjustable load-bearing power trainers, and can be used both for general physical training of athletes and for training athletes.

Цель изобретени . - упрощение конструкции нагрузочного устройства. Эта цель достигаетс тем, что в нагрузочном устройстве , содержащем регулировочный источник питани , вал с установленным на немThe purpose of the invention. - simplification of the design of the load device. This goal is achieved by the fact that in a load device containing an adjusting power source, a shaft with

тормозным механизмом, тормозной механизм выполнен в виде установленных на валу с помощью торцевых втулок подшипников , внутренние обоймы которых жестко св заны 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 магнитом гкой стали, а внутренн полость подшипников заполнена магнитореологической смазкой, причем обмотка электромагнита соединена с регулируемым источником питани .the brake mechanism; the brake mechanism is designed as bearings mounted on the shaft using end bushings, the inner cages of which are rigidly connected to the end bushings and an annular electromagnet placed between the bearings, which, together with the outer collars of bearings, is attached to the brake housing mechanism and end sleeves are made of magnetically soft steel, and the internal cavity of the bearings is filled with magnetorheological lubricant, and the electromagnet winding is connected a controlled power source.

Дл обеспечени эффективного регулировани режимов нагружени тормозной механизм выбран аксиального типа Благодар расположенйому между подшипниками кольцевому электромагниту и заполненной магнитореологической смазкой внутренней полости подшипников; при подключении обмотки электромагнита к регулируемому источнику питани в полост х, заполненных смазкой,, создаетс магнитное поле переменной напр женности. С увеличением напр жени на обмотке электромагнита увеличиваетс напр женность магнитного пол , а вместе с ней в зкость смазки и сопротивление проворачиванию вала, который жестко св зан с внутренними обоймами подшипников. При уменьшении напр жени на обмотке электромагнита сопротивление проворачиванию вала падает и физическа нагрузка на спортсмена ос- .лабл етс . Чтобы снизить вли ние остаточной намагниченности стальных деталей нагрузочного устройства (эффект гистерези са), Что особенно про вл етс при получении минимальных нагрузок, части корпуса и торцевые втулки изготовлены из магнйто- м гкой стали. Линейность регулировочной характеристики электромагнита в целом (вместе с узлами и детал ми нагрузочного устройства) увеличиваетс , а диапазон плавного изменени тормоз щего усили расшир етс . Таким образом, определенному уровню напр жени регулируемого ис- точника питани соответствует нормированна величина сопротивлени усилию спортсмена, затрачиваемому им на проворачивание вала.To ensure effective regulation of the loading modes, the axial-type brake mechanism was selected. Due to the annular electromagnet located between the bearings and the inner cavity of the bearings filled with magnetorheological lubrication; When the electromagnet winding is connected to an adjustable power source, a variable voltage magnetic field is created in cavities filled with grease. With an increase in the voltage on the winding of an electromagnet, the intensity of the magnetic field increases, and with it the viscosity of the lubricant and the resistance to the rotation of the shaft, which is rigidly connected with the inner race of the bearings. When the voltage on the electromagnet winding decreases, the resistance to turning the shaft drops and the physical load on the athlete weakens. In order to reduce the effect of the residual magnetization of steel parts of the load device (hysteresis effect), which is especially manifested when receiving minimal loads, the parts of the body and the end sleeves are made of soft magnetic steel. The linearity of the adjusting characteristic of the electromagnet as a whole (together with the nodes and details of the load device) increases, and the range of smooth variation of the braking force expands. Thus, the determined voltage level of the regulated power source corresponds to the normalized amount of resistance to the athlete's effort spent on turning the shaft.

Регулируемый источник питани , в простом варианте, представл ет собой стабилизатор посто нного напр жени с регулируемым пороговым уровнем стабилизации . Требуемый в определенный момент уровень стабилизации устанавливаетс ли- .бо переключателем с ручным приводом, либо автоматически, отслеживанием задаваемых тренером рекомендуемых уровней тренировочной программы с помощью управл ющего блока, имеющего обратную св зь с тренирующимс спортсменом. Эта св зь осуществл етс применением пульсо- измерите ьной цепи, включающей пульсовый датчик с цифровым преобразователем и компаратор, выполненный в видеарифме- тического-логическогр устройства (АЛУ).The adjustable power source, in its simplest form, is a DC voltage regulator with an adjustable threshold level of stabilization. The required stabilization level at a certain time is established either by a manually operated switch or automatically, by monitoring the recommended training levels set by the trainer using the control unit that has feedback to the training athlete. This connection is carried out using a pulse-measuring circuit, including a pulse sensor with a digital converter and a comparator, made in a video-logical-logical device (ALU).

На фиг. 1 представлен общий вид нагрузочного устройства; на фиг.2 -. структурна схема управл ющего блока.FIG. 1 shows a general view of the load device; figure 2 -. control block diagram.

Нагрузочное устройство размещено в корпусе 1. На валу 2 устройства установлен узел вращени , который представл ет собой пару подшипников 3, ст нутых торцевыми втулками 4. Между подшипниками 4 расположен электромагнит 5. Внутренн полость подшипников заполнена магнитореологической смазкой б, котора 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- нитом гкой стали. Винты. 9, ст гивающиеThe load device is located in the housing 1. A rotation assembly is installed on the shaft 2 of the device, which is a pair of bearings 3, mounted with end sleeves 4. Electromagnet 5 is located between the bearings 4. The internal bearing cavity is filled with magnetorheological grease b, which usually evenly wets the rollers 7 and the surfaces of the outer and inner rings 8 of the bearing 3. All elements of the load device, except for shaft 2, rollers 7 and bearing rings (sleeves) 8, are made of a mild steel magnet. Screws. 9, stackers

5 торцевые втулки 4, крепежные корпусные издели 10, а также образующие внутреннюю полость подшипников дополнительные втулочные и корпусные кольца, в обмоточной части электромагнита (на фиг.15 end bushings 4, fastening hulls 10, as well as additional sleeve and body rings that form the internal cavity of the bearings, in the winding part of the electromagnet (in FIG.

0 обозначены позицией 11) аналогично указанным выше выполнены из магнитом гкой стали. Выводами 12 обмотка электромагнита 5 подключена к регулируемому источнику питани (управл ющему блоку) 13. На0 denoted by the position 11) similarly to the above, made of a magnet of soft steel. The leads 12 of the electromagnet winding 5 is connected to an adjustable power source (control unit) 13. On

5 выходе управл ющего блока 13 включен генератор (ГУН) управл ющих напр жений (фиг.2). Вход ГУН соединен с выходом АЛУ, на входы которого поданы сигналы с генератора опорного импульса (ГОИ) и пульсоиз0 мерительной цепи, состо щей из пульсового датчика(ПД), счетчика (Сч) и аналого-цифрового преобразовател (ЦП).5, the output of the control unit 13 includes a generator (VCO) of control voltages (Fig. 2). The input of the VCO is connected to the output of the ALU, whose inputs are signals from the reference pulse generator (GOI) and the pulse of the measuring circuit, consisting of a pulse sensor (PD), a counter (Midrange) and an analog-digital converter (CPU).

Нагрузочное устройство работает следующим образом. С помощью корпусногоThe load device operates as follows. Using corps

5 крепежа 10 нагрузочное устройство устанавливаетс , например, на раме велотрена- жера так, чтобы закрепленные на концах вала 2 педали составл ли педальный привод . Когда на обмотку электромагнита 5 не5 of the fastener 10, the load device is installed, for example, on the frame of the bicycle trainer so that the pedals attached to the ends of the shaft 2 comprise a pedal drive. When the winding of the electromagnet 5 is not

0 подано напр жение от регулируемого источника питани 13. магнитореологичеека смазка 6 снижает коэффициент трени при вращении вала 2, т.е. выполн ет роль обычной смазки. При подаче на обмотку электро5 магнита 5 напр жение от регулируемого источника питани 13 под действием магнитного пол электромагнита 5 магнитореологичеека смазка 6 загустевает, коэффициент трени при вращении вала 20 applied voltage from an adjustable power source 13. magnetorheological lubricant 6 reduces the coefficient of friction when the shaft 2 rotates, i.e. performs the role of a conventional lubricant. When applied to the winding of the electro5 magnet 5, the voltage from the regulated power source 13 under the action of the magnetic field of the electromagnet 5 magnetorheological lubricant 6 thickens, the coefficient of friction when the shaft rotates 2

0 увеличиваетс , а вместе в ним растет и физическое усилие спортсмена на проворачивание вала 2. Выбира уровень напр женности магнитного пол электромагнита 5 при помощи регулируемого источ5 ника питани 13, устанавливаетс требуемый тренировочный режим физического упражнени . При автоматическом отслеживании нагрузочного режима сигналы ПД, который закреплен на теле спортсмена (как правило на одной из конечностей), преобразуютс в Сч сначала в пр моугольные .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 достигаетс включением на выходе стробируемого Сч-интегрирующего фильтра. Затем временные пульсовые интервалы оцифровыва- юте в ЦП и поступают на вход АЛУ. На втором входе АЛУ в цифровом виде, аналогично указанному выше, имеетс сформированный в ГОИ эталонный (опорный) сигнал. АЛУ, включенное на вычитание, подает на ГУН управл ющие 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 управл ющее напр жение, снижает напр женность магнитного пол электромагнита 5 и облегчает режим тренировки.0 increases, and together with it, the athlete's physical effort to turn the shaft 2 grows. By choosing the level of magnetic field strength of the electromagnet 5 using an adjustable power supply 13, the required training mode of physical exercise is established. With automatic tracking of the load mode, the PD signals, which are fixed on the athlete's body (usually on one of the extremities), are first converted into Midrange into rectangular pulses corresponding to time pulse intervals, and to a rapid pulse (a greater number of pulse pulses due to a fixed time interval). sharp, for example, in 5 s) corresponds to a wider pulse interval, which is achieved by switching on the output of the gated MF-integrating filter. Then the time pulse intervals are digitized into the CPU and fed to the input of the ALU. At the second input of the ALU in digital form, similarly to the above, there is a reference (reference) signal generated in the GOI. The ALU included in the subtraction sends control signals to the VCO. Since the reference signal is always larger, for example, the pulse rhythm of 300 beats practically unattainable by the athlete, when the difference between the signals at the output of the ALU decreases, which corresponds to an increase in the load on the simulator, as well as the pulse interval, the VCO generates a lower control voltage , reduces the magnetic field strength of the electromagnet 5 and facilitates the training mode.

;/; /

& &

VV

юYu

Простота, установки нагрузочного устройства при минимальных габаритах и весе делает устройство универсальным средством и позвол ет расширить круг занимающихс путем включени ; его в тренажерные комплексы различных видов.The simplicity of installing the load device with minimal dimensions and weight makes the device a universal means and allows you to expand the circle of occupants by switching; him in training complexes of various kinds.

Claims

Claims of the invention A load device for sports simulators containing an adjustable power source, a shaft with a brake mechanism installed on it, characterized in that, in order to simplify the design, the brake mechanism is designed as bearings mounted on the shaft with end sleeves rigidly connected to the end bushings, and an annular electromagnet mounted between the bearings, which, together with the outer bearing holders, is attached to the body of the brake mechanism, with ohm brake housing and end sleeve made of soft magnet steel and the inner bearing cavity is filled with magnetorheological grease, the winding of the electromagnet is connected to an adjustable power supply.

5een

figure 1

FIG. 2