Нагрузки испытывающие детали верха при работе обуви. Определение усилия, передаваемые человеком на верх обуви.

Содержание

1. Нагрузки, испытывающие детали верха при работе обуви. Определение усилия, передаваемые человеком на верх обуви..............................................3

2. Проектирование модели полуботинок «лоафер»………………………..........9

Список литературы………………………………………………………………..15

Нагрузки испытывающие детали верха при работе обуви. Определение усилия, передаваемые человеком на верх обуви.

Значительным нагрузкам при движении чело­века подвергается союзка обуви, находя­щаяся над плюснефаланговым сочленением стопы. При переносе опоры стопы на пучки союзка сильно изгибается. При сгибании стопы на материале верха обуви образуются складки, направленные перпендикулярно про­дольной линии стопы или под углом 85—120° к ней.

Если бы сопротивление материала верха обуви растяжению было относительно мало, стопа распрямилась бы полностью, а верх обуви потерял бы форму, приданную ему колодкой. Однако материал верха обуви обладает определенной жесткостью, поэтому удлинение его в поперечном направлении под действием стопы будет меньше и в обычной обуви стопа несколько сжата. Верх обуви приформовывается к стопе примерно за 2— 3 недели носки; далее союзка лишь незна­чительно растягивается в поперечном на­правлении. Следует также отметить, что союзка достаточно вытянутей при формовании заготовки верха обуви усаживается после съема с колодки на 4—5 % в поперечном направлении.

В зависимости от сопротивления материала растяжению стопа распрямляется (увели­чивается в обхвате) в большей или меньшей степени. Поэтому обувь из плотного мате­риала делают несколько шире стопы. Материалы, обладающие большим удлине­нием (например, шеврет, а также некоторые ткани), при многократных воздействиях стопы сильно вытягиваются, поэтому наруж­ные детали верха обуви из таких материалов укрепляют плотной межподкладкой и под­кладкой. На берцах и голенищах, подвергаю­щихся повторным изгибам, появляются складки. Так как эти изгибы невелики, а обувь неплотно облегает ногу, возникают крупные складки, которые не распрямляются. При выборе материала наружные и внут­ренние детали рассматривают совместно как систему, выполняющую одинаковую работу. Наружная деталь из кожи обычно имеет несколько большую прочность, чем внутрен­няя деталь из ткани, и несколько большее удлинение при разрыве.

В процессе эксплуатации обуви изнаши­ваются от трения детали подкладки, особенно в области пятки и мизинца. Сильно исти­раются и открытые (наружные) края деталей обуви, так как они плотно прилегают к стопе, а иногда даже вдавливаются в мягкий покров стопы (например, наружный край союзки туфель или чересподъемный ремень). Кроме того, эти участки деталей имеют возможность перемещаться по стопе, что вызывает их истирание. Поэтому края деталей подкладки должны быть изготовлены из натуральных или искусственных кож. Допускается также обстрачивание краев деталей тесьмой.

В зависимости от характера силового взаимодействия стопы и обуви различают закрытые и открытые сечения, в котором происходит взаимодействие верха обуви с тыльной поверхностью стопы соответственно в носочно-пучковом и пяточном отделах, а также область следа, где взаимодействуют плантарная поверхность стопы и стелька. Для сечений этих типов составлены математические модели силового взаимодействия стопы и соответствующих деталей верха и низа обуви.

Сечения обуви и стопы, расположенные в пределах 0, 41-0, 8Д от наиболее выпуклой точки пятки, относятся к сечениям закрытого типа.

В дальнейшем сечения, удаленные от наиболее выпуклой точки пятки на расстояние, измеренное в долях длины стопы Д, будут обозначаться этими долями, например сечение 0, 18Д.

Для сечений закрытого типа удельное давление q, МПа, определяют по формуле:

Где N- суммарная сила взаимодействия стопы с обувью;

R - радиус кривизны поверхности на участке сечения;

α - угол обхвата стопы обувью на участке сечения;

b - ширина условно выделенного участка верха, прилегающего к рассматриваемому сечению стопы (b = 0, 025 - 0, 03м);

X - составляющая сила, учитывающая деформацию тканей стопы под действием обуви;

Y - составляющая сила, учитывающая деформацию верха обуви.

Суммарную силу N взаимодействия стопы с обувью вычисляют по формуле

Где Q – поперечная сила взаимодействия верха обуви и стопы;

G₀ – вес обуви(для мужского полуботинка в фазе ходьбы «стопа на весу» G₀ = 0, 5H, для всех остальных фаз – G₀ = 0);

S – сила напряжения передней группы мышц, предотвращающая поворот стопы вперед при пяточном толчке, Н (для мужской стопы в фазе «пяточный толчок» S = 2H, для всех остальных фаз S =0);

Т – изгибающая сила (для фазы «носочно-пучковый толчок» Т = 4, 5Н, для всех остальных фаз Т = 0);

f – коэффициент трения скольжения внутренних деталей верха о стопу. Для кожаной подкладки f = 0, 3, для текстильной f = 0, 35.

Составляющую силу X, учитывающую деформацию тканей стопы под действием обуви, рассчитывают по формуле

Где В – коэффициент относительной деформации ткани стопы.

Составляющую силу Y, учитывающую деформацию верха обуви, находят по формуле

Где А- коэффициент относительного удлинения материалов верха обуви (для системы, состоящей из полукожника и тик-саржи, А =3, 45, n =0, 75).

Для определения относительной деформации , %, стопы обувью служит формула

Где А – коэффициент относительного удлинения системы материалов верха обуви (для системы, состоящей из полукожника и тик-саржи, А = 3, 45, n=0, 75).

Для определения относительной деформации φ, %, стопы обувью служит формула

Где О_с – обхват стопы, м;

- обхват внутренней формы обуви, м.

На величину поперечной силы Q взаимодействия верха и стопы влияет фаза ходьбы и относительная деформация стопы φ. В. П. Лыба определил зависимость силы Q от этих факторов.

Зависимость поперечной силы Q, Н, от относительной деформации φ, %, и фазы ходьбы

Коэффициент B относительной деформации тканей стопы обувью и показатель степени m для различных фаз ходьбы.

Радиусы кривизны R и углы α охвата участков сечений закрытого типа мужской стопы (Д=270мм, О_н.п.=251мм)

2. Проектирование модели полуботинок «лоафер»