RU2060041C1

RU2060041C1 - Training equipment load development apparatus

Info

Publication number: RU2060041C1
Application number: RU93038349A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Шмелев
Original assignee: Евгений Николаевич Шмелев
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: sports equipment. SUBSTANCE: apparatus has cylindrical casing with return valve and piston. Rolling-over diaphragm is tightly attached on casing and piston by means of sealing rings so that fold is formed when diaphragm is turned inside out. Diaphragm is provided with corrugations whose slots are positioned at an angle with respect to generatrix of surface of revolution adjoining to this wall. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhanced reliability in operation. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к тренировочным устройствам, а более точно касается устройства, создающего нагрузку. The invention relates to training devices, and more specifically relates to a device that creates a load.

Наиболее успешно данное устройство может быть использовано в тренажерах вместо традиционных грузов, что позволяет существенно снизить вес снаряда, уменьшить габариты и повысить его комфортность. Most successfully, this device can be used in simulators instead of traditional loads, which can significantly reduce the weight of the projectile, reduce dimensions and increase its comfort.

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. Well-known training devices that use pneumatic cylinders to create a load. However, the closest to the invention in design and quite fully solves the problem of modeling the load created by the loads, is the device described in US patent N 4397462, class. A 63 B 21/00, 1983. This known device comprises a cylindrical housing with a piston located inside it, support elements for connecting the housing and the piston to the transmission links of the simulator, a reservoir, and an exhaust valve to reduce pressure in the reservoir.

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. The main disadvantages of this known device are the increased requirements for the accuracy of manufacturing the cylinder and piston, the presence of sufficiently large friction forces between the piston and the cylinder, which creates great difficulties in the operation of this device, the rather high volume of the device due to the presence of the compressor and reservoir to create a given level of pressure in the pneumatic cylinder .

Целью изобретения является устранение укакзанных недостатков. The aim of the invention is to eliminate the disadvantages indicated.

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. The basis of the invention is the task of developing a device for creating a load in the simulators, simulating the load to be lifted, which would be simple to manufacture, provide for the regulation of the created load in a wide range and would have small dimensions and weight.

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. The problem is solved in that in the proposed device according to the invention there is a rolling diaphragm sealed with its sealing rings respectively internal to the piston and external to the housing with the formation of a fold axially movable between the sealing rings of the diaphragm when it is turned out and on the diaphragm wall corrugations, the hollows of which are inclined at an angle to the generatrix of the surface of rotation adjacent to this wall, while between the side surface of the piston and the inside A gap is formed on the front surface of the housing, in which said fold of the diaphragm is located.

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. Due to the immobility of the sealing rings of the diaphragm relative to their attachment points, there is no need to use grease, as well as reduced requirements for precision manufacturing of the device body. This, in turn, makes it possible to produce a cylinder of a larger diameter without special difficulties and use a vacuum in a cavity bounded by the internal surface of the housing, the piston and the diaphragm, to create a loading force acting on the piston. The use of rarefaction makes it possible to maintain the pressure level in the said cavity constant during the stroke of the piston with the help of a pressure reducing valve, which in turn makes it possible to exclude the use of a compressor and an air tank.

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. Also, according to the invention, the diaphragm can be reinforced with threads or flexible monofilaments located in cavities adjacent to the side surface of the piston and the inner surface of the housing. The presence of reinforcing threads increases the stability of the corrugations in the areas of greatest bending, as well as the rigidity of the diaphragm.

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. In FIG. 1 shows the proposed device, front view, longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1, with a breakout; in FIG. 3 is the same as in FIG. 2, another embodiment of the diaphragm; in FIG. 4 is another embodiment of the proposed device, front view, longitudinal section, when the piston is in an intermediate position.

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. The proposed device contains a cylindrical housing 1 (Fig. 1), inside of which with the possibility of movement, both axial and rotational around its axis, a piston 2 is installed; the rolling diaphragm 3, hermetically attached by the internal sealing ring 4 to the piston 2, and the external sealing ring 5 to the housing 1, and forming a fold 6, which is axially movable between the rings 4 and 5 when the diaphragm 3 is turned out, and also a check valve 7 for regulating the pressure in cavity bounded by the inner surface 8 of the housing 1, the piston 2 and the diaphragm 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 α (фиг. 1) к образующей поверхности вращения, прилегающей к стенке диафрагмы. Величина угла α 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.Between the inner surface 8 of the housing 1 and the side surface 9 of the piston 2, a gap 10 is formed, inside which a fold 6 of the diaphragm 3 is placed. Corrugations 11 are made on the wall of the diaphragm 3 (FIG. 2, 3), the depressions 12 of which are located at an angle α (FIG. 1 ) to the generatrix of the surface of rotation adjacent to the diaphragm wall. The value of the angle α is selected depending on the size of the gap 10 from the condition of ensuring the reliability of the diaphragm 3 in the mode of displacement of air from the cavity and is approximately 20-45 ^about .

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. To increase the stability of the corrugations in the areas of greatest bending, as well as increase the rigidity of the diaphragm, the latter is reinforced with threads 13 (Fig. 3) or flexible monofilaments placed in the hollows 12 adjacent to the side surface 9 of the piston 2 and the inner surface 8 of the housing 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. To regulate the created load in the device there is a control valve 14 (Fig. 1) of the pressure reducing type, which provides a given level of pressure in the cavity. The pressure level is changed by adjusting the tension of the spring 15 of the valve 14 using the adjusting screw 16. The tension of the spring 15 is controlled using the arrow 17 attached to the end of this spring and moving along the scale 18, calibrated in accordance with the load created by the device.

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. In FIG. 4 shows an embodiment of the device, in which to reduce the initial volume of the cavity, the housing 1 has inside an additional cylindrical surface 19 that is not adjacent to the diaphragm 3, with a diameter close to the diameter of the side surface 9 of the piston 2. The piston 2 is connected to the housing 1 by telescopic rails 20, having helical grooves 21, and a return spring 22. When operating such a device, the guides 20 provide accurate axial movement and rotation of the piston 2 around the axis by the calculated angle to reduce the load on the diaphragm 3, and return The spring 22 provides a reliable return of the piston 2 to its original position.

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. The device has supporting elements 23 connecting the housing 1 and the piston 2 with the transmission links of the simulator (not shown) and allowing the piston 2 to be rotated relative to the housing 1.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При описании работы для удобства будут использованы следующие понятия. When describing the work, for convenience, the following concepts will be used.

Рабочая полость полость, ограниченная внутренней поверхностью корпуса, поршнем и диафрагмой. The working cavity is the cavity bounded by the internal surface of the housing, the piston and the diaphragm.

Исходное положение положение поршня и диафрагмы относительно корпуса, при котором объем рабочей полости минимален. The starting position is the position of the piston and diaphragm relative to the housing, at which the volume of the working cavity is minimal.

Рабочий ход движение поршня из исходного положения, при котором объем рабочей полости возрастает. Working stroke The movement of the piston from its initial position, at which the volume of the working cavity increases.

Обратный ход движение поршня в исходное положение. Reverse piston movement to the starting position.

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. When the piston 2 moves from its initial position (the beginning of the exercise), the air in the working cavity expands, as a result of which its pressure drops. This leads to an increase in the pressure force acting on the piston, as well as the force pressing the wall of the diaphragm 3 to the inner surface 8 of the housing 1 and the side surface 9 of the piston 2. When turning the diaphragm 3, the distance between the cavities 12 on the turned part decreases compared to the part of the wall, adjacent to the inner surface 8 of the housing 1, and since the deformation of the diaphragm 3 in the direction of the corrugations 11 is insignificant, the inverted part is twisted together with the piston 2 relative to the housing 1. After the pressure drops to the set level, the control valve 14 is activated, which keeps the pressure level in the working cavity constant during the further stroke of the piston 2. During the reverse stroke of the piston 2, the air in the working cavity is compressed, its pressure rises to a level that exceeds atmospheric so that the air leaves the working cavity through the check valve 7. When this pressure level is reached, the wall is pressed against the lateral surface 9 of the piston 2 and the inner surface 8 of the housing 1 near the fold 6 by elastic forces, and corrugations 11, due to their the inclined position does not allow the inverted part to come into contact with the part adjacent to the housing 1. During the reverse stroke, the inverted part together with the piston 2 rotates relative to the housing 1 and returns to its original position. Then the cycle repeats.

Claims

1. A device for creating a load in the simulators, comprising a cylindrical body with a check valve, a piston placed in the housing with the possibility of movement, and support elements for connecting the housing and the piston with the transmission link of the simulator, characterized in that it contains a rolling diaphragm, hermetically fixed with o-rings, respectively, internal to the piston, and external to the housing with the formation of a fold axially movable between the sealing rings of the diaphragm when it is turned out, and wall aperture formed corrugations, hollows are arranged at an angle to the generatrix of the surface of revolution adjacent to this wall, wherein between the side surface of the piston and the inner surface of the housing gap is formed to accommodate the diaphragm folds.

2. The device according to claim 1, characterized in that the diaphragm is reinforced with threads or flexible monofilaments located in hollows adjacent to the side surface of the piston and the inner surface of the housing.

3. The device according to claim 1, characterized in that it contains a control valve to create a given level of pressure in the cavity, limited by the inner surface of the housing, the piston and the diaphragm.