Комплексный стенд для тестирования велосипедистов

Страницы: 1 2 3

Для определения положения шатуна на окружности выполнена система (см. рис. 2), включающая в себя диск, закрепленный на ведущей шестерне и имеющий отверстия, расположенные через 30° по окружности, а также фотоэлектронное устройство, срабатывающее при прохождении мимо него отверстия диска. Для начала отсчета координат на диске сделано дополнительное отверстие, соответствующее положению правого шатуна в верхней «мертвой точке» — 0°. Данные с тензопедалей и устройства, регистрирующего положение шатуна на окружности, позволяют получать полную информацию о технике педалирования испытуемых.

В силоизмерительных элементах тензопедалей и тензовелодинамометра использованы полупроводниковые кремневые тензометры КТД2Б. Подбор и наклейка тензометров осуществлялись в соответствии с техническими условиями, разработанными отделом тензометрирования ВИСТИ.

Сборка тензометров на обоих приборах осуществлена по так называемой мостовой схеме (Б. В. Миненков, 1967).

Конструкция тензопедалей и тензовелодинамометра обеспечивает линейность динамических характеристик. Тарировка тензопедалей производилась по горизонтали от 1 до 50 кг, по вертикали — от 1 до 100 кг. Тензовелодинамометр тарировался от 1 до 120 кг. Погрешность измерений не превышает 5%.

Сигналы с тензопедалей, тензовелодинамометра и фотоэлектронного устройства, определяющего положение шатуна на окружности, в зависимости от задач исследования синхронно регистрируются на ленте шлейфного осциллографа К-121, выводятся на вектороэлектрокардиоскоп ВЭКС-01 и подаются на входы аналоговой вычислительной машины АВК-31 для последующей обработки.

Тензовелодинамометр применяется для регистрации суммарного полезного (тангенциального) усилия, развиваемого спортсменом на педалях.

Полезная мощность, развиваемая велосипедистом, может быть рассчитана по формуле:
где Fср.т — среднее тангенциальное (полезное) усилие, прилагаемое к шатунам за цикл;
l — длина окружности, описываемой педалью;
Т — время цикла.

Величина мощности в экспериментах регистрировалась тензовелодинамометром и рассчитывалась аналоговой вычислительной машиной АВК-31. При этом использовалась следующая вычислительная процедура:
где R — длина шатуна;
Т — период цикла педалирования;
Fт — сила, регистрируемая тензовелодинамометром;
dt — расстояние, пройденное шатуном за измеряемый отрезок времени. Эта формула получена при анализе кинематической схемы, представленной на рис. 3. При этом считалось, что круговая частота педалирования постоянна в течение всего цикла, так как расчеты показывают, что величина изменений круговой частоты в цикле при равномерном движении велосипедиста не. превышает 1%.

Данный подход использовался для получения зависимости скорости передвижения велосипедиста по треку от величины полезной мощности, развиваемой на педалях. С этой целью велосипед, оснащенный тензопедалями и тензовелодинамометром, был укомплектован радиотелеметрической системой «Спорт-4». Величина усилий в виде электрических сигналов передавалась через радиоканал, записывалась на магнитофоне «Брюль и Къер» и обрабатывалась на аналоговой вычислительной машине АВК-31. Полученная зависимость представлена на рис. 4.

На основе полученной зависимости производилась тарировка величины прижима ролика к валу велостенда. Конструкция этого узла представлена на рис. 5. Во время педалирования на стенде путем изменения усилия стяжным винтом добивались равенства полезной мощности, развиваемой велосипедистом на педалях, значениям, полученным при движении по треку. После тарировки были сняты годографы усилий при педалировании на велостенде и треке. Анализ полученных данных указывает на то, что разработанный велостенд обеспечивает воспроизведение естественных режимов педалирования не только по мощности, но и по характеру динамических усилий на педалях.

Для точного определения расстояния, условно проезжаемого велосипедистом на стенде, длина окружности роликов выполнена равной 0,3333 м, что составляет 0,001 от длины полотна трека. Подсчет числа оборотов ролика позволяет определить условно пройденное расстояние с точностью до 0,3 м. С этой целью на велостенде установлен фотоэлектрический датчик.