鞋类减震试验机测试功能多样化研究

2022-03-07韩健健胡勇杰高军

轻工标准与质量 2022年1期

韩健健胡勇杰高军

（1.广东产品质量监督检验研究院，广东广州 510670；2.东莞市恒宇仪器有限公司，广东东莞 523000）

研究显示，人在负重的状态下徒步行走，每公里约走600步～700 步，这就意味着每步行一公里，一只脚要承受600次～700 次的重力冲击[1]，若是激烈的运动，其冲击力将更大。一名体重约为100 kg 的篮球中锋员，在一场48 min 的比赛中要起跳约300 次，每次落地其前脚掌将承受约四倍体重的重量，全场比赛累计受力高达1176000 N。如果穿着的鞋没有良好的减震系统来缓冲这种冲击，会使人的双脚感到疲惫不堪，无法保持速度和耐力，同时会对大脑造成冲击，对健康造成损伤[2-3]。因此，鞋类减震性能，是影响其舒适安全性的一个非常重要的指标。

鞋类减震性能备受国内外相关从业者的关注，各类减震方法的开发也是层出不穷，这也导致了国际上鞋类减震性能测试方法的多样性，如美国标准ASTM F 1976：99《运动鞋缓冲性能冲击试验方法》[4]和英国标准SATRA TM 479《质量冲击吸收测试仪》[5]，采用的冲头及传感器不一样，且与国内也有差异，从而出现减震试验设备不兼容的情况，导致鞋类研发生产机构和检测机构往往需要根据具体的试验方法来购买对应的试验机，多种试验机的配置，也显著增加了鞋类研发生产机构和检测机构的运行成本，且造成极大的资源浪费。

鉴于此，本文研究通过优化结构设计，致力于满足国内外系列减震标准测试要求的多功能一体机的研发，解决国内外同类产品测试标准不兼容的技术瓶颈，实现测试功能多样化的技术创新。

1 研发内容

研究通过综合分析国内外相关标准采用的减震设备，及其对传感器种类和冲击头的形状尺寸的要求，开发出适用于各类冲锤连接的冲击杆，并通过结构优化和系统集成，实现同时满足GB/T 30907-2014《胶鞋运动鞋减震性能试验方法》[6]、GB/T 38012-2019《鞋类整鞋试验方法缓震性能》[7]、GB/T 38018-2019《鞋类鞋底试验方法抗疲劳性能》[8]、ASTM F 1976、SATRA TM 142《质量冲击吸收测试》[9]等，国内外标准测试要求的多功能一体机的研发，解决国内外同类产品测试标准不兼容的技术瓶颈，实现测试功能多样化的技术创新。

2 研发过程及讨论

在相关标准中，我国国家标准（GB）和美国标准（ASTM）用到了力传感器，而英国标准（SATRA）则使用加速度传感器，同时相关标准中对冲锤尺寸的要求也各有不同，例如GB/T 24152 和ASTM F 1976 标准要求冲击头直径为45 mm、边缘倒角半径为1.0 mm（如图1 所示），SATRA TM 142 标准要求冲击头尺寸为直径45 mm、顶部圆弧半径为37.5 mm（如图2 所示），而GB/T 38012 标准则要求前掌冲击头尺寸为85 mm×50 mm、球冠高度5 mm；后跟冲击头尺寸为直径50 mm、球冠高度5 mm（如图3 所示）。

图1 冲击头1

图2 冲击头2

图3 冲击头3

所以，不同标准对传感器的种类，以及冲击头的形状尺寸等要求都不尽相同。为了提高设备的适用性，满足更多客户对鞋类减震性能的检测需求，扩大设备检测性能的多样性，本研究对设备机械结构进行了优化设计，使其能满足不同标准对传感器和冲击头以及其它性能的需求。且使其更换简单，操作方便。相应冲锤的结构示意图如图4、图5、图6 所示。

图4 为符合GB/T 24152 和ASTM F 1976 标准的冲锤结构图，图5 为符合SATRA TM 142 标准的冲锤结构图，图6为符合GB/T 38012 标准的冲锤结构图。各种标准的冲锤都能与设备的冲击连杆连接（如图7 所示），且各种冲锤连接头的内孔尺寸都相同，所以能非常方便的进行更换。