Пристрій для випробування протезів стегна на експлуатаційну міцність

Пристрій для випробувань протезів стегна на експлуатаційну МІЦНІСТЬ, ЯКИЙ МІСТИТЬ опорну пло щадку для розміщення протеза, що випробовується, на платформі з можливістю повороту навколо горизонтальної і вертикальної осей, механізм повороту опорної площадки, механізми осьового і ротаційного навантаження з спеціальною головкою для кріплення протеза, який відрізняється Даний винахід відноситься до медичної техніки, зокрема, до пристроїв і пристосувань, призначених для випробувань протезних виробів на експлуатаційну МІЦНІСТЬ, і може бути використаний для ресурсних і прискорених випробувань вказаних виробів при відпрацюванні нових конструкцій і матеріалів їх основних деталей Відомий пристрій для випробування протезів стегна на ДОВГОВІЧНІСТЬ (а с СРСР №157824, МПК A61F 2/76, 1963р), що містить платформу встановлену на роликах, яка приводиться в зворотньопоступальний рух за допомогою кривошипношатунного механізму Платформа служить опорою для випробуваного протезу, закріпленого на штовхачі, який встановлений в шарнірі з можливістю осьового переміщення і коливання в площині руху платформи Через штовхач, за допомогою ролика випробуваний протез підтискається натискною пластиною до платформи Зусилля притискання регулюється гвинтом Таким чином, величина сил, діючих на протез обумовлена затягненням пружини, а закон зміни їх на протезі у циклі навантаження визначається профілем натискної пластини тим, що він обладнаний електрогідравлічним приводом, що складається з насосної установки з привідними гідронасосами, які через електрогідравлічні підсилювачі з'єднані з силовими гідроциліндрами повороту опорної площадки, осьового і ротаційного навантаження, що сполучені з поршневими і штоковими порожнинами виконавчих гідроциліндрів, які в свою чергу зв'язані, ВІДПОВІДНО, з опорною площадкою і із зовнішньою і внутрішньою головками для кріплення протеза, а також системою дистанційного автоматичного керування, що містить задатчики форми, амплітуди і частоти повторень робочих циклів силового динамічного навантаження, які з'єднані з керованими електрогідравлічними підсилювачами Недоліком цього пристрою є невідповідність закону навантаження протеза під час випробувань (синусоїдальний закон навантаження) реальним умовам - відсутнє повне розвантаження, що відповідає переносу ноги Крім того, в даному пристрої ускладнене переналаштовування, що здійснюється заміною натискної планки - зміна закону навантаження, і кривошипу-зміна довжини кроку Відомий також пристрій для випробування протезів стегна (Клименко Н И Устройство циклового нагружения протезов бедра Протезирование и протезостроение М ,1960, вып III (УП), с 56-61) Навантаження протеза в цьому пристрої в опорний період кроку задається за допомогою шестиланкового механізму, що приводиться від електродвигуна через клинопасову передачу і редуктор Протез встановлюється на опорну дошку, при цьому точка його підвісу може зміщуватись по вертикалі, викликаючи стиснення пружини і забезпечуючи цим навантаження випробуваного протезу силою заданої величини Регулювання положення точки підвісу, тобто зусилля затягнення пружини навантаження, здійснюється за допомогою спеціа 00 ю о ю 50548 льного пристосування Переносний період кроку на даному стенді імітується за допомогою штанги, яка виходить із зачеплення з роликом в крайньому положенні опорної дошки і відключається разом з бедром під дією пружини До недоліків даного пристрою відноситься жорстка залежність (неможливість зміни) закону навантаження протезу в опорний період кроку від геометрії шестиланкового механізму, В цьому стенді не передбачено регулювання вигинаючого моменту в фронтальній площині і торсійного моменту За прототип обраний пристрій для випробувань протезів стегна на ДОВГОВІЧНІСТЬ (а,С СРСР №1477402, МПК A61F 2/76, бюл №17, 1989р), що містить електропривід, рухомий візок, що переміщується зворотньо-поступально за допомогою кривоішшно-шатунного механізму, притискний стержень з спеціальною головкою для кріплення протезу, опорну площадку, на яку опирається випробуваний протез і яка встановлена на платформі з можливістю повороту навколо горизонтальної і вертикальної вісей Така конструкція дає можливість створити в опорний період кроку торсійний момент (обертаючи опорну площадку навколо вертикальної осі) І вигинаючий момент в фронтальній площині (обертаючи опорну площадку навколо горизонтальної осі), а також дозволяє змінювати ці моменти Даному пристрою властиві основні недоліки аналогічні вищезгаданим, а саме, невідповідність законів навантаження протезу під час випробувань реальним умовам експлуатації, так як механізм створення сил навантаження не дозволяє їх відтворювати або змінювати, Крім того, в таких пристроях спостерігається викривлення заданої форми циклу навантаження, що викликається пружними недосконалостями випробуваного приладу В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для випробувань протезів стегна на експлуатаційну МІЦНІСТЬ, В якому шляхом введення нових елементів та зв'язків між ними, досягається відповідне корегування закону керування режимами навантаження Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для випробувань протезів стегна на експлуатаційну МІЦНІСТЬ, який містить опорну площадку для розміщення протезу, що випробовується, встановлену на платформі з можливістю повороту навколо горизонтальної і вертикальної вісей, механізм повороту опорної площадки, механізми осьового і ротаційного навантаження з спеціальною головкою для кріплення протезу, згідно з винаходом, введений електрогідравлічний привід, що складається з насосної установки з привідними гідронасосами, які через електрогідравлічні підсилювачі з'єднані з силовими гідроциліндрами повороту опорної площадки, осьового і ротаційного навантаження, що сполучені з поршневими і штоковими порожнинами виконавчих гідроциліндрів, які, в свою чергу, зв'язані, ВІДПОВІДНО, З опорною площадкою і зовнішньою та внутрішньою головками для кріплення протезу, а також системою дистанційного автоматичного керування, що містить задатчики форми, амплітуди і частоти повторень робочих циклів силового динамічного навантаження, які з'єднані з керованими електрогідравлічними підсилювачами Технічний результат, а саме компенсація викривлень, що вносяться пружними недосконалостями зразка, який випробовується, в форму робочого циклу, досягається за рахунок введення в пристрій задатчиків форми, амплітуди і частоти повтору робочих циклів силового динамічного навантаження і керованих електрогідравлічних підсилювачів, що призводить до ВІДПОВІДНОГО корегування закону керування режимами навантаження і дозволяє підвищити точність відтворення заданих законів навантаження На фіг 1 представлена конструктивна схема запропонованого пристрою, вид збоку, на фіг 2 цей же прилад, вид спереду, на фіг 3 зображена схема електрогідравлічного приводу вузлів динамічного навантаження, і на фіг 4 -система дистанційного автоматичного керування електрогідравлічним приводом Пристрій (фіг 1 і 2) містить опорну площадку 1, на яку встановлюється протез стегна 2, що випробовується зі стопою 3 Опорна площадка 1 встановлена на поворотному секторі 4, який з'єднаний силовим гідроциліндром 5 поворотоопорної площадки і керованим електрогідравлічним підсилювачем 6, На поворотному секторі 4 і опорній площадці 1 розміщені давачі повороту і зусиль, ВІДПОВІДНО 7 і 8, призначені для фіксування зміни кінематичних і динамічних параметрів Верхня частина протезу 2 закріплена в спеціальній головці 9, розташовані в цапфах 10, з можливістю коливань в сагітальній площині при коливанні стопи 3 На ЗОВНІШНІЙ головці 9 встановлено корпус силового гідроциліндра 11 осьового навантаження, що з'єднаний з керованим електрогідравлічним підсилювачем 12, а через важіль 13 зовнішня головка 9 взаємодіє з силовим гідроциліндром 14 ротаційного навантаження, який з'єднаний з керованим електрогідравлічним підсилювачем 15 Шток силового гідроциліндра 11 осьового навантаження взаємодіє із внутрішньою головкою 16, яка, в свою чергу, за допомогою системи шарнірів зв'язана із зовнішньою головкою 9 Електрогідравлічний привід (фіг 3) складається з насосної установки з трьома привідними гідронасосами 17, 18 і 19, які за допомогою напірних пдроліній зв'язані через керовані електрогідравлічні підсилювачі 6, 12, 15 з ВІДПОВІДНИМИ СИЛОВИМИ гідроциліндрами повороту опорної площадки 5, ротаційного навантаження 14 і осьового навантаження 11, Крім того, кожний керований електрогідравлічний підсилювач пдролініями сполучений з поршневими і штоковими порожнинами силових гідроциліндрів 5, 11, 14, а також зі зливною магістраллю, В кожній з напірних магістралей встановлені запобіжно-переливні клапани 20, 21, 22, а також манометри контролю тиску 23, 24, 25 Система дистанційного автоматичного керування електрогідравлічним приводом (фіг 4) містить задатчик форми, амплітуди і частоти повторень робочих циклів силового динамічного навантаження виконаний у вигляді персональної електронно-обчислювальної машини (ПЕОМ) 26 і мікропроцесорний контролер 27, який через циф 50548 роаналогові перетворювачі 28, 29, ЗО з'єднаний з керованими електрогідравлічними підсилювачами 6, 15, 12, призначеними для керування робочим циклом навантаження за допомогою силових гідроциліндрів 5, 14, 11 Силові І рухомі елементи запропонованої установки сполучені шляхом сімейства давачів повороту чи переміщень і зусиль 31, 32, 33, встановлених по кожному напрямку і з'єднаних через аналогоцифрові перетворювачі 34, 35, 36 з мікропроцесорним контролером 27 і ПЕОМ 26 Робота пристрою для випробування протезів стегна на експлуатаційну МІЦНІСТЬ виконується у ВІДПОВІДНОСТІ з заданою програмою і режимами навантажень Для створення циклічного навантаження з пульта ПЕОМ 26 за заданою програмою проводиться пуск насосної установки, в результаті чого привідні гідронасоси 17, 18, 19 нагнітають робочу рідину в напірній гідроліті, що з'єднують їх через керовані електрогідравлічні підсилювачі 6, 15, 12 з виконавчими силовими гідроциліндрами навантаження 5, 14, 11 На електронні блоки керу вання електрогідравлічними підсилювачами подаються керуючі електричні сигнали, що змінюються за заданою програмою, згідно якої відбувається зміна тиску в поршневих і штокових порожнинах силових гідроциліндрів 5, 14, 11, викликаючи цим їх ВІДПОВІДНІ переміщення або зміну зусилля навантаження При цьому буде циклічно відбуватись поворот коливання опорної площадки 1, де встановлена стопа 3 випробуваного протезу 2, а також його осьове і ротаційне навантаження Задаючи за допомогою ПЕОМ 26 і інших електронних вузлів різні режими навантаження, можна в широких межах змінювати частоту повторень циклічних навантажень у всіх напрямках В результаті цього можна буде імітувати реальні умови експлуатації протезів, проводити їх форсовані випробування при відпрацюванні їх конструктивних елементів і матеріалів основних деталей Плавні програмовані зміни вигинаючих і торсійних моментів в необхідних площинах дозволяють достовірно відтворювати навантаження, що мають місце в процесі ходьби ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71