CN103657031A - 速度滑冰力量训练器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速度滑冰力量训练器，包括主体支架、传动机构、侧蹬阻力施加装置、迎风阻力施加装置及计算机测控系统。本发明不仅能满足运动员模拟冰上实际比赛直道、弯道技术以及战术训练的要求，还能满足专项训练器械上调整外加阻力负荷的要求，运动员可以更科学地进行专项力量训练，提高其运动耐力水平。

Description

速度滑冰力量训练器

技术领域

本发明涉及一种力量训练器，尤其涉及一种速度滑冰力量训练器。

背景技术

速滑和短道速滑是我国冬季运动奥运金牌争夺重点项目，在冬季优势项目中表现突出，而近几年逐步完成了新老交替，尤其是年轻选手进步很快。速滑与短道速滑运动员要取得好成绩应将技术技巧和耐力能力相结合，超负荷的专项力量训练是实现耐力能力突破的关键。陆地训练期结合冰上技术、战术快速伸展骻、膝、踝三关节，脚跟最后用力阶段逐渐外展蹬冰，获取蹬冰加速度的反向阻力以及能长时间保持其动作循环在同一水平，并以实际比赛项目的技术动作程序步频、蹬动、时间等条件实施超负荷专项力量训练方法是获得专项力量耐力能力的必要手段和条件。

目前运动员的力量训练一般都将训练过程模拟冰上环境拆解为直道训练和弯道训练两部分，传统的训练方法为采用徒手的滑行滑跳或两个人配合训练（即两人腰上挂一条橡皮带，一人训练，一人配合）等方法，这种训练方法对运动员的力量提高较慢。随着科技的发展，专项训练器械应运而生，专项训练器械不仅要满足运动员循环模拟冰上实际比赛直道、弯道技术、战术训练要求，还要满足专项训练外加阻力负荷在器械上调整，更科学地进行专项力量训练，以提高专项力量耐力能力水平。然而，现有的专项训练器械由于机械与电子检测控制技术限制，综合性能还不高，大多存在以下问题：机械结构复杂、加载不方便、技术数据显示不直观；功能性单一，不能同时满足运动员直道与弯道训练的要求；在一个训练器械上无法完成程序步频、蹬动力量等超负荷专项技术动作力量训练。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种集多功能训练、显示于一体的速度滑冰力量训练器。

本发明所采用的技术方案为：

速度滑冰力量训练器，包括主体支架、传动机构、侧蹬阻力施加装置、迎风阻力施加装置及计算机测控系统；所述主体支架包括平行设置的上、下层框架，所述上层框架上设置有扶手和侧靠板，所述侧靠板与上层框架转动连接且侧靠板的底端分别通过复位弹簧与下层框架的端部相连；所述传动机构包括左带轮、右带轮及绕设在所述左、右带轮上的传送带，所述左、右带轮分别位于上述扶手的两侧且安装在上、下层框架之间；所述侧蹬阻力施加装置包括液压系统，所述液压系统包括安装在上述左带轮输出轴末端的液压泵以及为所述液压泵供给油液的油箱，所述油箱安装在主体支架上，油箱的外侧设置有油路集成块，所述油路集成块上安装有用于控制所述液压系统流量的电液比例节流阀；所述迎风阻力施加装置包括位于上述扶手正前方的风扇，所述风扇由调速电机驱动；所述计算机测控系统包括速度与力量检测机构和计算机控制机构，所述速度与力量检测机构包括用于转速检测的磁电式转速传感器和用于力量检测的压力传感器，所述磁电式转速传感器安装在与所述右带轮的输出轴的末端位置相对的主体支架上，所述压力传感器安装在上述电液比例节流阀的进油口处，所述磁电式转速传感器和压力传感器通过信号线与上述计算机控制机构相连，计算机控制机构用于控制调速电机的转速和电液比例节流阀的开度。

所述计算机控制机构包括配电柜及安装在所述配电柜上方的电脑显示器，所述配电柜内设置有工控计算机，所述工控计算机的主机箱内设置有多功能数据采集卡和模拟量输出卡，所述多功能数据采集卡通过信号线与上述磁电式转速传感器和压力传感器相连；所述配电柜内还设置有电机变频器、晶体管开关电源、比例放大器以及转换器，所述电机变频器的输入端与转换器的输出端相连，电机变频器的输出端与调速电机相连，转换器的输入端与工控计算机相连；所述比例放大器通过信号线与上述模拟量输出卡相连，比例放大器的输入端分别与晶体管开关电源、压力传感器和磁电式转速传感器相连，比例放大器的输出端与上述电液比例节流阀相连。

所述电脑显示器内设置有控制面板，所述控制面板上设置有侧蹬力调节旋钮、侧蹬力量曲线显示屏、风阻调节旋钮以及风速指针显示表。

所述液压泵为双向定量泵，上述油路集成块上还设置有四个单向阀，所述四个单向阀连接成桥式后形成四个端口，其中一个端口通过供油管与油箱连通且该端口与油箱之间设置有滤油器，一个端口与电液比例节流阀的进油口相连，另外两个端口分别连接双向定量泵的吸油口和出油口，所述电液比例节流阀的出油口通过回油管与油箱连通。

所述速度滑冰力量训练器还包括用于调节上述传送带的张紧结构，所述传送带为多楔带，所述张紧结构包括张紧螺栓和张紧螺栓定位板，所述张紧螺栓定位板垂直安装在下层框架的上端面上；所述左、右带轮均通过带轮座安装在上、下层框架间，所述带轮座安装在下层框架的上端面上，其中右带轮的带轮座的底板呈L型且该底板上设置有腰型孔和张紧螺栓定位孔，该底板通过穿设在所述腰型孔内的紧固螺栓安装在下层框架上。

所述控制面板上还设置有用于风速模式选择的模式开关，所述模式开关有两种，一种是风阻联动开关，另一种为风阻手动开关。

所述右带轮的带轮座上安装有外壳，上述右带轮的输出轴的末端位于该外壳内，右带轮的输出轴的末端安装有齿盘，上述磁电式转速传感器安装在所述外壳的内侧并与齿盘相接触。

所述侧靠板有两块，其分别位于上述扶手的两侧，所述扶手呈U型；所述上层框架上设置有挡板，所述挡板有两块，其分别位于上述侧靠板和扶手之间；所述上层框架上均布有多根支撑横梁，所述支撑横梁的上方设置有弧形支撑板，所述弧形支撑板位于上述两块挡板之间。

所述配电柜上方设置有用于支撑电脑显示器的显示器安装座，所述显示器安装座为万向转动球铰支座。

所述上层框架上设置有用于安装侧靠板的侧靠板座，每块侧靠板对应两个侧靠板座，侧靠板座上开设有转轴孔，对应同一块侧靠板的两个侧靠板座的转轴孔内穿接有活动销轴，侧靠板可绕所述活动销轴旋转；所述上、下层框架安装在两条支腿上，所述支腿呈U型。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明通过控制电液比例节流阀的节流口开度来调节施加的侧蹬力的大小，通过磁电式转速传感器测得的脉冲计数测量多楔带运动的速度，并按照不同的操作模式，设置与多楔带运动速度成比例的风扇转速以期接近实际运动员滑冰过程中的风阻情况；此外，本发明还可将其设置为与侧蹬力相同的单独风速调节模式，以满足运动员专项训练的需求。

2、本发明不仅满足了运动员模拟冰上实际比赛直道、弯道技术以及战术训练要求，还满足了专项训练外加阻力负荷在器械上的调整，运动员可以更科学地进行专项力量训练，提高专项力量耐力能力水平。

3、本发明结构简单，操作方便，制作成本较低，利用本发明可增加运动员的蹬动力量、步频与爆发力，即可用于直道训练又可用于弯道训练。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中主体支架的结构示意图。

图3为本发明中左带轮与双向定量泵的装配结构示意图。

图4为图3的A-A向剖视图。

图5为本发明中右带轮及齿盘的装配结构示意图。

图6为本发明中张紧结构的示意图。

图7图6的B-B向剖视图。

图8为本发明中液压系统的结构示意图。

图9为本发明中计算机控制机构的结构示意图。

图10为本发明中计算机测控系统的原理图。

其中，

1、主体支架  101、上层框架  102、下层框架  103、支腿  104、扶手  105、侧靠板  106、复位弹簧  107、侧靠板座  108、转轴孔  109、挡板  110、支撑横梁  111、弧形支撑板  2、传动机构  201、左带轮  202、右带轮  203、传送带  204、外壳  205、齿盘  206、圆螺母  207、止动垫圈  208、联轴器  3、侧蹬阻力施加装置  301、双向定量泵  302、油箱  303、泵座  304、电液节流比例阀  305、单向阀  306、滤油器  4、迎风阻力施加装置  401、风扇  402、调速电机  5、计算机测控系统  501、配电柜  502、显示器安装座  503、电脑显示器  504、工控计算机  505、多功能数据采集卡  506、模拟量输出卡  507、电机变频器  508、晶体管开关电源  509、比例放大器  510、转换器  511、磁电式转速传感器  512、压力传感器  6、张紧结构  601、张紧螺栓  602、张紧螺栓定位板  603、腰型孔  604、紧固螺栓

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图10所示，速度滑冰力量训练器，包括主体支架1、传动机构2、侧蹬阻力施加装置3、迎风阻力施加装置4及计算机测控系统5。

如图1及图2所示，所述主体支架1包括平行设置的上层框架101和下层框架102，所述上、下层框架安装在两条支腿103上，所述支腿103呈U型；所述上层框架101上设置有扶手104和侧靠板105，所述扶手104呈U型，所述侧靠板105有两块，其分别位于上述扶手104的两侧，侧靠板105与上层框架101转动连接且侧靠板105的底端分别通过复位弹簧106与下层框架102的端部相连，所述上层框架101上设置有用于安装侧靠板105的侧靠板座107，每块侧靠板105对应两个侧靠板座107，侧靠板座107上开设有转轴孔108，对应同一块侧靠板105的两个侧靠板座107的转轴孔108内穿接有活动销轴，侧靠板105可绕所述活动销轴旋转；侧靠板105可根据运动员不同大小的依靠力产生不同的旋转角度，运动员的依靠力量越大，其身体的倾斜角度也越大；侧靠板105的设置用于运动员的弯道训练，当不需要进行弯道训练时，侧靠板105可在复位弹簧106的作用下恢复到初始状态。

如图1、图3、图4、图5、图6及图7所示，所述传动机构包括左带轮201、右带轮202及绕设在所述左、右带轮上的传送带203，所述左、右带轮分别位于上述扶手104的两侧且安装在上、下层框架之间；所述速度滑冰力量训练器还包括用于调节上述传送带203的张紧结构6，所述传送带203为多楔带，所述张紧结构6包括张紧螺栓601和张紧螺栓定位板602，所述张紧螺栓定位板602垂直安装在下层框架102的上端面上；所述左、右带轮均通过带轮座安装在上、下层框架间，所述带轮座安装在下层框架102的上端面上，其中右带轮202的带轮座的底板呈L型且该底板上设置有腰型孔603和张紧螺栓定位孔，该底板通过穿设在所述腰型孔603内的紧固螺栓604安装在下层框架102上。本发明通过张紧螺栓601调节右带轮202在上、下层框架上的位置，并用紧固螺栓604使带轮位置固定，从而可以调节多楔带的张紧程度。

如图2所示，为限制运动员在直道训练时的左右滑行幅度，在上层框架101上设置挡板109，所述挡板109有两块，其分别位于上述侧靠板105和扶手104之间；运动员站在多楔带上训练时，为了防止多楔带因为运动员的重量而下垂，影响训练效果，在上层框架101上焊接三根错落的支撑横梁110，并在这三根支撑横梁110的上方设置弧形支撑板111，所述弧形支撑板111位于上述两块挡板109之间。

本发明中，传送带203优选多楔带，采用多楔带作为传送带，可增大传送带203与带轮间的接触面积，从而加大摩擦力，且多楔带可使载荷沿带宽分布均匀，提高传动能力；此外，多楔带所具备的传动振动小、散热快、运转平稳、传动比大、传动效率高等特点可优化速度滑冰力量训练器的使用性能，更好的满足运动员的训练需求。

如图2、图3及图8所示，所述侧蹬阻力施加装置3包括液压系统，所述液压系统包括安装在上述左带轮201输出轴末端的液压泵以及为所述液压泵供给油液的油箱302，上述下层框架102的左侧安装有泵座303，液压泵即安装在该泵座303上，所述油箱302位于下层框架102的下方且焊接在两支103腿间，油箱302的外侧设置有油路集成块，所述油路集成块上安装有用于控制所述液压泵流量的电液比例节流阀304；所述液压泵为双向定量泵301，所述双向定量泵301的泵轴与左带轮201输出轴通过联轴器208相连，油路集成块上还设置有四个单向阀305，所述四个单向阀305连接成桥式后形成四个端口，其中一个端口通过供油管与油箱302连通且该端口与油箱302之间设置有滤油器306，一个端口与电液比例节流阀304的进油口相连，另外两个端口分别连接双向定量泵301的吸油口和出油口，所述电液比例节流阀304的出油口通过回油管与油箱302连通。当运动员在多楔带上训练时，蹬动多楔带运动，通过左带轮201驱动双向定量泵301，油路上的电液比例节流阀304控制双向定量泵301的流量使其输出压力发生变化，从而调节了运动员的蹬动阻力。

如图1及图10所示，所述迎风阻力施加装置4包括位于上述扶手104正前方的风扇401，所述风扇401由调速电机402驱动；风扇401用于模拟运动员滑行运动过程中的空气阻力。

如图1、图5、图8、图9及图10所示，所述计算机测控系统5包括速度与力量检测机构和计算机控制机构，所述速度与力量检测机构包括用于转速检测的磁电式转速传感器511和用于力量检测的压力传感器512，上述右带轮202的带轮座上安装有外壳204，上述右带轮202的输出轴的末端位于该外壳204内，右带202轮的输出轴的末端安装有齿盘205，齿盘205通过止动垫圈207和圆螺母206实现其在右带轮202输出轴的末端的定位，上述磁电式转速传感器511即安装在所述外壳204的内侧并与齿盘205的安装间隙为1～4mm,所述磁电式转速传感器511与齿盘205的安装间隙最优先为2mm，所述压力传感器512安装在上述电液比例节流阀304的进油口处，所述磁电式转速传感器511和压力传感器512通过信号线与上述计算机控制机构相连，计算机控制机构用于控制调速电机402的转速和电液比例节流阀304的开度；所述计算机控制机构包括配电柜501，所述配电柜501上方设置有显示器安装座502，所述显示器安装座502为万向转动球铰支座，所述显示器安装座502上安装有电脑显示器503；所述配电柜501内设置有工控计算机504，所述工控计算机504的主机箱内设置有多功能数据采集卡505和模拟量输出卡506，所述多功能数据采集卡505通过信号线与上述磁电式转速传感器511和压力传感器512相连；所述配电柜501内还设置有电机变频器507、晶体管开关电源508、比例放大器509以及转换器510，所述电机变频器507的输入端与转换器510的输出端相连，电机变频器507的输出端与调速电机402相连，转换器510的输入端与工控计算机504相连；所述比例放大器509通过信号线与上述模拟量输出卡506相连，比例放大器509的输入端分别与晶体管开关电源509、压力传感器512和磁电式转速传感器511相连，比例放大器509的输出端与上述电液比例节流阀304相连。

所述电脑显示器503内设置有控制面板，所述控制面板上设置有侧蹬力调节旋钮、侧蹬力量曲线显示屏、风阻调节旋钮以及风速指针显示表；所述控制面板上还设置有用于风速模式选择的模式开关，所述模式开关有两种，一种是风阻联动开关，另一种为风阻手动开关；当选择风阻联动开关时，表示此时风扇401的风速的大小与当前的滑行速度也就是带轮的转速成比例，当选择风阻手动开关时，表示此时风扇401的风速大小可按风阻调节旋钮的设定值大小运行。

运动员在多楔带上训练时，蹬动多楔带运动，近而带动右带轮202转动，齿盘205随之转动，磁电式转速传感器511测得脉冲电流信号，该脉冲电流信号通过信号线传输至多功能数据采集卡505，工控计算机504通过标定和程序处理即可测得多楔带的速度值，并在电脑显示器503上予以显示。当运动员选择的是风阻联动开关时，上述速度值在工控计算机504内经过运算转化为一个等量的频率设定参数，该参数通过工控计算机504与电机变频器507通讯的方式传递，转换器510与电机变频器507通讯时进行数据转换，工控计算机504输出参数设定了电机变频器507的输出变频，从而实现了调速电机402的风扇转速与右带轮202的转速严格对应。

运动员在多楔带上训练时，压力传感器512测得液体压力信号通过信号线被传输至多功能数据采集卡505，经工控计算机504运算转换为侧蹬力在电脑显示器503上显示。而侧蹬力的加载是通过模拟量输出卡506输出电压信号到比例放大器509，并在比例放大器509上将信号功率放大并以电流的形式驱动电液比例节流阀304的比例电磁铁，不同的驱动电流可以得到不同的节流阀开度，进而得到不同的液压泵输出压力，从而实现了侧蹬力的加载。

需要说明的是，本发明中液压泵可安装在右带轮202的输出轴的末端，与之相对应的，齿盘205及磁电式转速传感器511则安装到左带轮201的输出轴上，张紧结构6也对应的安装在左带轮的带轮座上。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如主体支架1、上层框架101、扶手104、传动机构2、传送带203、圆螺母206、侧蹬阻力施加装置3、双向定量泵301、电液节流比例阀304、迎风阻力施加装置4、调速电机402、计算机测控系统5、配电柜501、显示器安装座502、工控计算机504、多功能数据采集卡505、晶体管开关电源508、压力传感器512、张紧结构6、张紧螺栓601等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.速度滑冰力量训练器，其特征在于：包括主体支架、传动机构、侧蹬阻力施加装置、迎风阻力施加装置及计算机测控系统；

所述主体支架包括平行设置的上、下层框架，所述上层框架上设置有扶手和侧靠板，所述侧靠板与上层框架转动连接且侧靠板的底端分别通过复位弹簧与下层框架的端部相连；

所述传动机构包括左带轮、右带轮及绕设在所述左、右带轮上的传送带，所述左、右带轮分别位于上述扶手的两侧且安装在上、下层框架之间；

所述侧蹬阻力施加装置包括液压系统，所述液压系统包括安装在上述左带轮输出轴末端的液压泵以及为所述液压泵供给油液的油箱，所述油箱安装在主体支架上，油箱的外侧设置有油路集成块，所述油路集成块上安装有用于控制所述液压系统流量的电液比例节流阀；

所述迎风阻力施加装置包括位于上述扶手正前方的风扇，所述风扇由调速电机驱动；

所述计算机测控系统包括速度与力量检测机构和计算机控制机构，所述速度与力量检测机构包括用于转速检测的磁电式转速传感器和用于力量检测的压力传感器，所述磁电式转速传感器安装在与所述右带轮的输出轴的末端位置相对的主体支架上，所述压力传感器安装在上述电液比例节流阀的进油口处，所述磁电式转速传感器和压力传感器通过信号线与上述计算机控制机构相连，计算机控制机构用于控制调速电机的转速和电液比例节流阀的开度。

2.根据权利要求1所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述计算机控制机构包括配电柜及安装在所述配电柜上方的电脑显示器，所述配电柜内设置有工控计算机，所述工控计算机的主机箱内设置有多功能数据采集卡和模拟量输出卡，所述多功能数据采集卡通过信号线与上述磁电式转速传感器和压力传感器相连；所述配电柜内还设置有电机变频器、晶体管开关电源、比例放大器以及转换器，所述电机变频器的输入端与转换器的输出端相连，电机变频器的输出端与调速电机相连，转换器的输入端与工控计算机相连；所述比例放大器通过信号线与上述模拟量输出卡相连，比例放大器的输入端分别与晶体管开关电源、压力传感器和磁电式转速传感器相连，比例放大器的输出端与上述电液比例节流阀相连。

3.根据权利要求2所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述电脑显示器内设置有控制面板，所述控制面板上设置有侧蹬力调节旋钮、侧蹬力量曲线显示屏、风阻调节旋钮以及风速指针显示表。

4.根据权利要求1所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述液压泵为双向定量泵，上述油路集成块上还设置有四个单向阀，所述四个单向阀连接成桥式后形成四个端口，其中一个端口通过供油管与油箱连通且该端口与油箱之间设置有滤油器，一个端口与电液比例节流阀的进油口相连，另外两个端口分别连接双向定量泵的吸油口和出油口，所述电液比例节流阀的出油口通过回油管与油箱连通。

5.根据权利要求1所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述速度滑冰力量训练器还包括用于调节上述传送带的张紧结构，所述传送带为多楔带，所述张紧结构包括张紧螺栓和张紧螺栓定位板，所述张紧螺栓定位板垂直安装在下层框架的上端面上；所述左、右带轮均通过带轮座安装在上、下层框架间，所述带轮座安装在下层框架的上端面上，其中右带轮的带轮座的底板呈L型且该底板上设置有腰型孔和张紧螺栓定位孔，该底板通过穿设在所述腰型孔内的紧固螺栓安装在下层框架上。

6.根据权利要求3所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述控制面板上还设置有用于风速模式选择的模式开关，所述模式开关有两种，一种是风阻联动开关，另一种为风阻手动开关。

7.根据权利要求2所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述右带轮的带轮座上安装有外壳，上述右带轮的输出轴的末端位于该外壳内，右带轮的输出轴的末端安装有齿盘，上述磁电式转速传感器安装在所述外壳的内侧并与齿盘相接触。

8.根据权利要求1所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述侧靠板有两块，其分别位于上述扶手的两侧，所述扶手呈U型；所述上层框架上设置有挡板，所述挡板有两块，其分别位于上述侧靠板和扶手之间；所述上层框架上均布有多根支撑横梁，所述支撑横梁的上方设置有弧形支撑板，所述弧形支撑板位于上述两块挡板之间。

9.根据权利要求2所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述配电柜上方设置有用于支撑电脑显示器的显示器安装座，所述显示器安装座为万向转动球铰支座。

10.根据权利要求8所述的速度滑冰力量训练器，其特征在于：所述上层框架上设置有用于安装侧靠板的侧靠板座，每块侧靠板对应两个侧靠板座，侧靠板座上开设有转轴孔，对应同一块侧靠板的两个侧靠板座的转轴孔内穿接有活动销轴，侧靠板可绕所述活动销轴旋转；所述上、下层框架安装在两条支腿上，所述支腿呈U型。

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