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        鞋類減震試驗機(jī)測試功能多樣化研究

        2022-03-07 03:59:10韓健健胡勇杰高軍
        關(guān)鍵詞:鞋類試驗機(jī)沖擊

        韓健健 胡勇杰 高軍

        (1.廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院,廣東廣州 510670;2.東莞市恒宇儀器有限公司,廣東東莞 523000)

        研究顯示,人在負(fù)重的狀態(tài)下徒步行走,每公里約走600步~700 步,這就意味著每步行一公里,一只腳要承受600次~700 次的重力沖擊[1],若是激烈的運(yùn)動,其沖擊力將更大。一名體重約為100 kg 的籃球中鋒員,在一場48 min 的比賽中要起跳約300 次,每次落地其前腳掌將承受約四倍體重的重量,全場比賽累計受力高達(dá)1176000 N。如果穿著的鞋沒有良好的減震系統(tǒng)來緩沖這種沖擊,會使人的雙腳感到疲憊不堪,無法保持速度和耐力,同時會對大腦造成沖擊,對健康造成損傷[2-3]。因此,鞋類減震性能,是影響其舒適安全性的一個非常重要的指標(biāo)。

        鞋類減震性能備受國內(nèi)外相關(guān)從業(yè)者的關(guān)注,各類減震方法的開發(fā)也是層出不窮,這也導(dǎo)致了國際上鞋類減震性能測試方法的多樣性,如美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM F 1976:99《運(yùn)動鞋緩沖性能沖擊試驗方法》[4]和英國標(biāo)準(zhǔn)SATRA TM 479《質(zhì)量沖擊吸收測試儀》[5],采用的沖頭及傳感器不一樣,且與國內(nèi)也有差異,從而出現(xiàn)減震試驗設(shè)備不兼容的情況,導(dǎo)致鞋類研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和檢測機(jī)構(gòu)往往需要根據(jù)具體的試驗方法來購買對應(yīng)的試驗機(jī),多種試驗機(jī)的配置,也顯著增加了鞋類研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和檢測機(jī)構(gòu)的運(yùn)行成本,且造成極大的資源浪費(fèi)。

        鑒于此,本文研究通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,致力于滿足國內(nèi)外系列減震標(biāo)準(zhǔn)測試要求的多功能一體機(jī)的研發(fā),解決國內(nèi)外同類產(chǎn)品測試標(biāo)準(zhǔn)不兼容的技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)測試功能多樣化的技術(shù)創(chuàng)新。

        1 研發(fā)內(nèi)容

        研究通過綜合分析國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用的減震設(shè)備,及其對傳感器種類和沖擊頭的形狀尺寸的要求,開發(fā)出適用于各類沖錘連接的沖擊桿,并通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)同時滿足GB/T 30907-2014《膠鞋 運(yùn)動鞋減震性能試驗方法》[6]、GB/T 38012-2019《鞋類 整鞋試驗方法 緩震性能》[7]、GB/T 38018-2019《鞋類 鞋底試驗方法 抗疲勞性能》[8]、ASTM F 1976、SATRA TM 142《質(zhì)量沖擊吸收測試》[9]等,國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)測試要求的多功能一體機(jī)的研發(fā),解決國內(nèi)外同類產(chǎn)品測試標(biāo)準(zhǔn)不兼容的技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)測試功能多樣化的技術(shù)創(chuàng)新。

        2 研發(fā)過程及討論

        在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中,我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)和美國標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)用到了力傳感器,而英國標(biāo)準(zhǔn)(SATRA)則使用加速度傳感器,同時相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對沖錘尺寸的要求也各有不同,例如GB/T 24152 和ASTM F 1976 標(biāo)準(zhǔn)要求沖擊頭直徑為45 mm、邊緣倒角半徑為1.0 mm(如圖1 所示),SATRA TM 142 標(biāo)準(zhǔn)要求沖擊頭尺寸為直徑45 mm、頂部圓弧半徑為37.5 mm(如圖2 所示),而GB/T 38012 標(biāo)準(zhǔn)則要求前掌沖擊頭尺寸為85 mm×50 mm、球冠高度5 mm;后跟沖擊頭尺寸為直徑50 mm、球冠高度5 mm(如圖3 所示)。

        圖1 沖擊頭1

        圖2 沖擊頭2

        圖3 沖擊頭3

        所以,不同標(biāo)準(zhǔn)對傳感器的種類,以及沖擊頭的形狀尺寸等要求都不盡相同。為了提高設(shè)備的適用性,滿足更多客戶對鞋類減震性能的檢測需求,擴(kuò)大設(shè)備檢測性能的多樣性,本研究對設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,使其能滿足不同標(biāo)準(zhǔn)對傳感器和沖擊頭以及其它性能的需求。且使其更換簡單,操作方便。相應(yīng)沖錘的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4、圖5、圖6 所示。

        圖4 為符合GB/T 24152 和ASTM F 1976 標(biāo)準(zhǔn)的沖錘結(jié)構(gòu)圖,圖5 為符合SATRA TM 142 標(biāo)準(zhǔn)的沖錘結(jié)構(gòu)圖,圖6為符合GB/T 38012 標(biāo)準(zhǔn)的沖錘結(jié)構(gòu)圖。各種標(biāo)準(zhǔn)的沖錘都能與設(shè)備的沖擊連桿連接(如圖7 所示),且各種沖錘連接頭的內(nèi)孔尺寸都相同,所以能非常方便的進(jìn)行更換。

        圖4 沖錘結(jié)構(gòu)1

        圖5 沖錘結(jié)構(gòu)2

        圖6 沖錘結(jié)構(gòu)3

        多功能試驗機(jī)內(nèi)部部件連接方式如圖7 所示,當(dāng)需要進(jìn)行不同標(biāo)準(zhǔn)測試時,只需將相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的沖錘更換并與連桿連接牢固即可,其操作十分簡單方便,然后選擇對應(yīng)的程序便能滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的測試,極大地提高了本機(jī)的多用性能,使其能滿足更多客戶的檢測需求。

        圖7 多功能試驗機(jī)內(nèi)部部件連接方式

        同時,根據(jù)測試要求,研究結(jié)合軟件設(shè)計,實(shí)現(xiàn)測試結(jié)果輸出的多樣化。

        3 結(jié)論

        研究開發(fā)的減震試驗機(jī),同時滿足GB/T 30907-2014、GB/T 38012-2019、GB/T 38018-2019、ASTM F 1976、SATRA TM 142 等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)測試要求,實(shí)現(xiàn)了鞋類減震試驗機(jī)測試功能的多樣化。

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