Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Жесткость обуви при изгибе в системе показателей свойств рациональности конструкции и качества обуви 8
1.1. Потребительские свойства обуви и их роль в формировании качества изделия 8
1.2. Изгибная жесткость обуви как один из показателей рациональности конструкции 12
1.3. Инструментальные методы контроля физиологического состояния опорно-двигательного аппарата человека 27
1.4. К вопросу совершенствования методов контроля качества продукции обувного производства 34
1.5. Методы и приборы для оценки изгибной жесткости обуви 36
Выводы 52
ГЛАВА 2. Разработка метрологических средств измерения и оценки изгибной жесткости обуви 54
2.1. Разработка метода исследования угловых перемещений низа обуви в процессе ходьбы 54
2.2. Обоснование параметров работы прибора с учетом биомеханики взаимодействия системы "стопа - обувь" при различных условиях ее функционирования 61
2.2.1. Исследование динамики изгиба обуви в процессе ходьбы 62
2.2.2. Исследование влияния высоты каблука на угол изгиба низа обуви 68
2.2.3. Исследование влияния изгибной жесткости обуви на угловые перемещения низа, обуви при ходьбе 72
2.3. Кинематический анализ работы приборов для измерения изгибной жесткости обуви 76
2.4. Устройство и работа прибора для определения изгибной жесткости обуви 82
Выводы 91
ГЛАВА 3. Биомеханические аспекты ходьбы детей в обуви различной изгибной жесткости 93
3.1. Стенд для проведения биомеханических исследований ходьбы 94
3.2. Методика исследования опорно-двигательного аппарата детей при ходьбе 99
3.3. Обработка результатов эксперимента 102
3.4. Физиологическая характеристика ходьбы детей в обуви различной изгибной жесткости 108
Выводы 133
ГЛАВА 4. Исследование влияния различных факторов на формирование изгибной жесткости обуви 135
4.1. Выбор и обоснование методов исследования 138
4.2. Установление связей между свойствами материала и усилиями изгиба образцов и обуви, измеряемыми различными методами 143
4.3. Влияние жесткости деталей низа на формирование изгибной жесткости обуви 148
4.4. Влияние толщины деталей низа на изменение ее изгибной жесткости 156
4.5. Построение обобщенных функций для оценки изгибной жесткости обуви 166
4.6. Опытно-промышленная апробация результатов исследования и рекомендации по снижению изгибной жесткости детской обуви 173
Выводы 178
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РАБОТЕ 180
ЛИТЕРАТУРА 183
ПРИМЕЧАНИЯ 204
- Потребительские свойства обуви и их роль в формировании качества изделия
- Разработка метода исследования угловых перемещений низа обуви в процессе ходьбы
- Стенд для проведения биомеханических исследований ходьбы
- Выбор и обоснование методов исследования
Потребительские свойства обуви и их роль в формировании качества изделия
Наиболее целесообразный путь повышения качества - управление им. Но для того чтобы планировать, контролировать и стимулировать повышение качества, необходимо прежде всего надежно оценивать характеризующие его свойства.
Любое изделие характеризуется широким диапазоном свойств, поскольку находится во множестве связей с другими объектами. Поэтому категория качества не может быть определена как полная совокупность его свойств, а только тех, которые связаны со способностью удовлетворять определенные потребности как отдельных членов общества, так и общества в целом [з].
Согласно ГОСТ 15467-79 [4] под качеством продукции принято понимать совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
Высокий уровень требований, предъявляемый потребителями к качеству обуви обуславливает необходимость совершенствования всей совокупности процессов по ее изготовлению от проектирования до реализации. Улучшение качества обуви составляет одну из самых существенных проблем которой в настоящее время уделяется много внимания в обувной промышленности [5].
Прежде чем оценивать качество обуви и тем более управлять им, необходимо определить те свойства и показатели свойств, которые следует принимать во внимание для его оценки. Однако, кроме полноты и надежности, информация о "единичных11 показателях качества должна обладать еще одним важным свойством: она должна иметь количественную форму, как наиболее удобную для использования в современных системах управления [б].
В настоящее время формируется новая область науки, занимающаяся изучением методов количественной оценки качества, которая получила название квалиметрии. В квалиметрии качество рассматривается как некоторая иерархическая совокупность свойств, важных для потребителя данного изделия.
Как отмечается в работах [7-9 ] в настоящее время назрела потребность разработки методики расчета комплексного показателя качества обуви различных видов, по которому могло бы осуществляться сравнение их уровней качества. Основные направления при разработке такой методики:
- научно-обоснованный выбор свойств (показателей качества), которые необходимо учитывать при определении качества обуви различного назначения;
- оценка весомости важнейших свойств;
- разработка научно-обоснованных норм единичных показателей качества обуви;
- определение формулы расчета комплексного показателя качества, позволяющей объективно определять уровень качества обуви [8].
В связи с этим необходимо проведение исследований на каждом уровне. Имеется ряд работ [10-161 по изучению и систематизации свойств обуви. И хотя единого мнения в оценке значимости отдельных свойств обуви и их месту в классификационной структуре у различных авторов нет, однако все они в классификации свойств, влияющих на качество, выделяют группу свойств, характеризующих функционирование системы "стопа-обувь" и обеспечивающих рабо 10 тоспособность и жизнеобеспечение человека в этой системе.
Среди комплекса свойств, формирующих и влияющих на качество обуви наряду с техническими, экономическими и эстетическими в особую группу выделены эргономические свойства, предусматривающие обеспечение соответствия функциональным и психофизиологическим особенностям человека [17-21]
Часто для оценки соответствия обуви эргономическим требованиям употребляются термины "комфортность", "удобство". Однако в содержание этих понятий и потребители, и изготовители обуви вкладывают неодинаковый смысл: зачастую они отражают различный комплекс потребительских свойств изделия и, вследствие большой емкости, трудно определить их конечное содержание.
При оценке потребительских свойств качества обуви необходимо пользоваться более конкретными показателями характеризующими либо единичные свойства изделия, либо определенную совокупность свойств. Необходимо, чтобы наиболее важные свойства, определяющие возможность изготовления качественной обуви, отвечали обоснованным нормативным требованиям. При этом необходимо установить уровень допускаемых значений показателей единичных свойств изделия, их абсолютные значения.
Разработка метода исследования угловых перемещений низа обуви в процессе ходьбы
В результате силового взаимодействия системы "стопа-обувь" и в процессе ходьбы имеет место её изгиб в области пучков.
Известен ряд методов и средств, применяемых для определения угловых перемещений сегментов конечностей тела человека и угла изгиба обуви в процессе её эксплуатации [46, ІЗІ-ІЗб] . Основными методами исследования процесса переката стопы и обуви по жесткому основанию являются оптические методы. Однако их применение для изучения биомеханики локомоций - длительный и трудоемкий процесс, точность результатов зависит в конечном итоге от квалификации исследователя, качества изображения, методов измерения и т.д. К тому же при перекате низа обуви по жесткому основанию при ходьбе имеет место изменение положения мгновенных центров вращения подошвы и радиусов её кривизны [44] . Все это затрудняет определение реальных угловых перемещений низа обуви по материалам кинофотосъемки, поскольку связано с проведением касательных к ходовой поверхности подошвы. При этом возникают трудности в сопоставлении результатов измерения с другими биомеханическими параметрами, поскольку информация записывается на разные типы носителя. Применение потенциометрических гониометров для регистрации углов изгиба обуви не представляется возможным из-за несовершенства их конструкции, громоздкости, нелинейной зависимости выходного сигнала от угловых перемещений низа, явлением параллакса к несовпадения), возникающего между осями звеньев устройств и осью вращения подошвы. Точность измерения невелика вследствие деформации элементов конструкции в результате сложного пространственного переката низа обуви по жесткому основанию. Установка указанных устройств на урезе подошвы обуви приводит к её повреждению.
С целью повышения точности измерения, сокращения времени проведения исследований, расширения технологических возможностей применения разработано съемное тензометрическое устройство для измерения угловых перемещений низа обуви - тензогониометр ( рис.2.1., 2.2.).
Стенд для проведения биомеханических исследований ходьбы
Любое исследование функций человеческого организма связано с анализом его физиологического состояния и требует применения ряда физиологических методик. Наиболее универсальной методикой для определения характера силового взаимодействия системы "стопа-обувь" в процессе ходьбы является электромиография (ЭМГ). Однако, при всех больших возможностях электромиографии, ее нельзя рассматривать как универсальную. Для полноценного анализа движения необходимо сочетание ЭМГ с одновременной регистрацией механического эффекта. Простейшие механограммы дают возможность сопоставлять картину возбуждения мыщц с фазами движения. Сочетание ЭМГ с электрогониометрией (ЭГМ) и подографией позволяет произвести необходимый анализ координации двигательного акта и сопоставление его внутренней и внешней структуры.
Для изучения влияния изгибной жесткости обуви на организм человека был создан стенд, предусматривающий проведение одновременных исследований временных, пространственных и энергетических составляющих ходьбы человека. Схема измерительного стенда изображена на рис. 3.1. Общий вид стенда показан на рис.3.2.
Измерительный стенд представляет собой настил, покрытый металлической дорожкой длиной 10 м, размещенные на повесном тросе (с помощью подвижных блоков) коммутирующие провода, одни концы которых соединены с главным разъемом, вторые - с распределительной панелью, и связанный с распределительной панелью комплекс измерительной аппаратуры.
Подключение регистрирующих датчиков к измерительной аппаратуре осуществляется посредством главного разъема/закрепленного на поясе испытуемого.
Регистрация временных характеристик ходьбы осуществляется методом подографии. С этой целью на экспериментальном образце обуви, через слой микропористой резины толщиной 0,5 мм крепятся металлические контактные датчики. Датчики размещены на ходовой поверхности каблука, в области внутреннего и наружного пучков, носка и через систему коммутирующих проводов соединены с сопротивлениями различной величины, которые, в свою очередь, подключены к мосту постоянного тока М0-62. В процессе ходьбы испытуемых в обуви по металлической дорожке происходит последовательное замыкание электрической цепи контактными датчиками через сопротивления ( R.= 1,3 Ом, R2= 2,7 Ом, R3= 1,5 Ом, R4= 3,6 Ом). Возникающий при этом разбаланс моста МО-62 сопровождается изменением тока в диагонали моста и это изменение регистрируется осциллографом H-II5.
Выбор и обоснование методов исследования
В качестве объекта для исследования была выбрана детская обувь: полуботинки с настрочными берцами, клеевого метода крепления, размера 185, артикул Д640225-І0-05 ЧД, фасон колодки 3II2I6, изготовленные по типовой технологии и отвечающие ГОСТ 179-74 "Обувь механического производства".
Исследования проводились для Могилевской опытно-экспериментальной фабрики детской обуви, весь ассортимент выпускаемой продукции которой составляет только обувь клеевого метода крепления. Целью работы являлась разработка соответствующих рекомендаций по снижению изгибной жесткости готовой обуви.
Исходя из постановки задачи исследований, основные этапы работы проводились в следующей последовательности:
1. Исследование механических свойств исходных материалов;
2. Установление возможных связей между механическими свойствами материалов и усилиями их изгиба, определяемымис помощью различных методов;
3. Изучение связей между жесткостью образцов деталей низа и изгибной жесткостью обуви;
4. Исследование возможностей оценки изгибной жесткости обуви с помощью системы деталей, имитирующих низ обуви;
5. Изучение степени влияния жесткости различных деталей низа на формирование изгибной жесткости обуви;
6. Установление влияния толщины деталей низа на изгибную жесткость обуви;
7. Изучение взаимодействия между усилиями изгиба деталей низа обуви и ее изгибной жесткостью;
8. Промышленная апробация результатов исследования.
Оценка результатов исследования на этапах 1-4 производилась с помощью методов корреляционного анализа. Для этапов 5-6 наиболее приемлемыми являются математические методы планирования и анализа эксперимента.
Материалы деталей низа соответствовали наиболее часто применяемым для детской обуви на Могилевской обувной фабрике. Кроме того, ставилась задача обеспечить в исходных материалах значительные различия их механических свойств.
В качестве материала подошвы были выбраны чепраки по ГОСТ 1010-78 категории 3,6-4,0 Могилевского кожевенного-комбината, пористая резина "Малыш" ТУ І7-2І-І7І-77 Кишиневского завода резинотехнических изделий. Материал стельки - полы и воротки по ГОСТ 1903-78 категории 2,6-3,0 Могилевского кожевенного комбината. Простилка - ватин, картон простилочный по ГОСТ 9542-75.
Отбор проб для исследования механических свойств материалов из кожи и подготовка образцов производились по ГОСТ 938-75. Испытания образцов проводились по ГОСТ 938.11-69 "Кожа. Методы испытаний". Отбор проб и определение механических характеристик образцов из резины осуществлялись по ГОСТ 7926-75 "Резина для низа обуви. Правила приемки. Методы испытаний". В результате проведения механических испытаний определялись: разрывная нагрузка Р (Н), предел прочности при растяжении б С"/м2) , относительное удлинение при напряжении 9,8 10"ь Н/мг, модуль упругости Е ( Па ), жесткость при растяжении Д ( Н )
Определение изгибающих усилий образцов материалов низа осуществлялось согласно ГОСТ 9187-74 "Картон обувной. Метод определения жесткости и изгибостойкости при статическом изгибе". Согласно ГОСТ 9178-74 образцы для испытаний имели форму полоски размерами 30 х 150 мм.
Для оценки жесткости деталей низа обуви, из указанных материалов, с помощью других методик подготавливались образцы размером 80 х 200 мм, имитирующие эти детали. При обосновании размеров образцов исходили из усредненных поперечных ( сечение 0,68 Д) и продольных размеров стельки и подошвы в готовой обуви размера 185.
Образцы для всех указанных видов испытаний и детали для обуви выкраивались из близлежащих участков материалов. Причем, для повторных опытов последовательность их раскроя сохранялась.
Похожие диссертации на Разработка рациональной конструкции низа детской обуви на основе изучения биомеханики ходьбы
