Устройство для испытаний протезов на усталость

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРОТЕЗОВ НА УСТАЛОСТЬ, содержащее элементы крепления протеза и нагружающее устройство с вставкой в приемную гильзу протеза, о т л ич ающее ся тем, что, ,с целью возможности регулирования параметров нагружения и движения протезов, нагружагацее устройство выполнено в виде зубчатой рейки и эксцентричного зубчатого колеса, установленного на валу электродвигателя, блока управления моментом э.лектродвигателя, датчика усилия, установленного на зубчатой рейке, задатчика управляющих сигналов и блока сравнения сигналов датчика усилия с управляющими сигналами, выход которого связан с входом блока управления моментом электродвигателя, при этом зубчатая рейка одним концом шарнирно соединена с вставкой в приемную гильзу протеза, а другим с помощью упру (Л гих элементов - с валом электродвигателя .

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) А 61 ) 1 08

) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3480612/28-13 (22) 06.08.82 (46) 23.01.84; Бюл. Р 3 (72) А,И.Петренко, Е.Н.Бажина и P.Ê.Ôåäîðîâ (71) Институт проблем прочности

АН Украинской ССР (53) 616-089.28/29 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 135591, кл, А 61 F 1/08, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

9 135675, кл. A 61 F 1/08, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 157824, кл. А 61 F 1/08, 1962. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ HCIIblTAHHH

ПРОТЕЗОВ НА УСТАЛОСТЬ, содержащее элементы крепления протеза и нагружающее устройство с вставкой в приемную гильзу протеза, о т л ич ающе е с я тем, что, с целью возможности регулирования параметров нагружения и движения протезов, нагружающее устройство выполнено в виде зубчатой рейки и эксцентричного зубчатого колеса, установленного на валу электродвигателя, блока управления моментом электродвигателя, датчика усилия, установленного на зубчатой рейке, задатчика управляющих сигналов и блока сравнения сигналов датчика усилия с управляющими сигналами, выход которого связан с входом блока управления моментом электродвигателя, при этом зубчатая рейка одним концом шарнирно соединена с вставкой в приемную гильзу Я протеза, а другим с помощью упругих элементов — с валом электродвигателя.

С::

1068117

35 двигателя 8. Зубчатая рейка 5 поджимается к эксцентричному зубчатому колесу б пружинами 9. Ренерсивный электродвигатель 8 связан с блоком

10 управления моментом электродвигателя. Блок 10 представляет собой тиристорный преобра онатель.

Вход блока 10 упранления 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.

Задатчик 12 управляющих сигналов вырабатывает электрические сигналы, которые поступают на вход блока 11 сравнения, туда же поступают .сигналы от датчика усилия 13 чере=- усилитель 14. Результирующий сигнал пос— тупает в блок 10 управления и от него на реверсивный электродвигатель 8, который работает н заторможенном режиме, создавая крутящий момент, с. oorâårñòâóþùïé уг.равляющему

Изобретение относится к области испытаний на усталость протезов конечностей человека, в частности к устройствам для испытаний протезон 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 С12.

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 i2l .

Данному устройству присущи те же недостатки.

Известно устройство для испытания протезов на усталость, содержащее нагружающее устройство, выполненное в виде кулачка и штанги с вставкой н 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 СЗ 1.

Однако н известном способе реализуется так называемое жесткое нагружение, т.е. нагружение по заданному перемещению, вследствие чего по истечении определенного времени происходит отклонение от заданных параметров нагружения изза падения жесткости отдельных элементов протеза в процессе нагру>кения, возвратно-поступательное дни>кение опорной площадки с помощью кривошипно-шатунного механизма ,обеспечивает нагру>кение 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 обеспе10

Зо чинают реальное напряженно-деформированное состояние :-)THx узлов при ходьбе инвалида на протезе.

Целью изобретения является возможность регулирования параметров нагружения и движения протезов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытания протезов на усталость, содержащем элементы крепления протеза и нагружающее устройство с вставкой ь приемную гильзу протеза, нагружающее устройство выполнено в виде зубча-. той рейки и эксцентричного зубчатого колеса, устанонленного на валу электродвигателя, блока управления моментом электродвигателя, датчика усилия, установленного на зубчатой рейке, задатчика управляющих сигналов и блока сравнения сигналов датчика усилия с управляющими сигналас ми, выход которого связан с входом блока управления моментом электродвигателя, при этом зубчатая рейка одним концом шарнирно соединена с встанкой в приемную гильзу протеза, а другим — с помощью упругих элементов — c валом электродвигателя.

На чертеже изображена схема устройства для испытания протеза на усталость.

Устройство состоит из элементов крепления протеза в виде опорной площадки 1 с упорами 2 и нагружающего устройства с вставкой 3, обтянутой эластичной прокладкой 4, выполненного н виде зубчатой рейки 5, шарнирно соединенной с вставкой 3, эксцентричного зубчатого колеса Ь, установленного на валу 7 электро1068117 сигналу. Крутящий момент на валу электродвигателя 8 преобразуется с помощью зубчатого колеса 6 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 рейке доводится до заданных значений в результате отработки электродвигателем

8 сигнала рассогласования, возникаю-. 1О щего на входе блока 10 управления моментом электродвигателя. Вследствие того, что вставка 3 контактирует,с поверхностью посадочной зоны гильзы протеза через эластич- 15 ную прокладку 4, в приемной гильзе протеза создается напряженно-деформированное состояние, эдекватное воздействию культи инвалида и его веса. 20

Помимо изменения величины усилия при испытаниях происходит одновременное изменение направления его действия в пределах 8 - 10 в профильной плоскости, что также имеет

ВНИИПИ, Заказ 11352/4

Тираж 688 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 место в реальных условиях. Зто достигается благодаря эксцентричности зубчатого колеса 6. Таким образам, 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 заданным усилиям, не зависящим от падения жесткости отдельных элементов протеза и сохраняющим заданные значения на протяжении всего процесса испытания, 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 про гезов и сделать рекомендации по их устранению и повышению усталостной прочности протезов модульной конструкции.