автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Разработка методики расчета распорной жесткости верха обуви

1 б МА? 1503

На правах рукописи

ЛИННИК АЛЛА ИВАНОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАСПОРНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВЕРХА ОБУВИ

Специальность 05.19.06 - "Технология обувных и кожевенно-галантерейных изделий"

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998 г.

Работа шпошкяа в Московской государственной академии легкой . прсмыаигеинэст

Научные руководители:

доктор технических паук, профессор Фуккн В.Д.

кандидат технических наук, доцент Гсрба'гт'к В.Е.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Александров СП.

кандидат технических наук,

Феркаковский В.М.

Ведущее предприятие:

НПО "ЦНИИКГГ1. Москва

Заяц .та состоится

_час на

заседания дасссртадионного совета Д 053.32.03 при Московской государственной академии литой продогашекиостк' по адресу: I! 3806, г. Москва, ул.Садовнктеская,33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАЛП.

!Н

Автореферат разослан

1958 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

' Костыяеба В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях конкуренции на рынке товаров народ» ного потребления повышенным спросом пользуются те товары, которые в большей степени удовлетворяют потребности покупателей, а качество продукции становится решающим фактором, определяющий желание потребителей приобрести её.

Одной из составляющих интегрального понятия комфортности обуви является её раейорная жесткость, отражающая взаимодействие тыльной и боковой поверхностей стопы и системы верха обуви в процессе ее эксплуатации. Высокая распорная жёсткость является причиной значительного удельного давления на стопу, что вызывает не только ощущение раздражения на -уровне сенсорного восприятия, но и болевые ощущения, а также заболевания стоп. Однако, несмотря на важность этого показателя качества обуви, он практически не исследован, а существующие методы и средства его измерения имеют существенные недостатки. ' Отсутствуют также научно-обоснованные рекомендации по рациональному подбору материалов для составления пакетов верха обуви различного назначения, не выявлены взанмо-свя1и между свойствами материалов заготовки и распорной жёсткостью обуви, не изучены конструктивные и технологические факторы, влияющие на распорную жёсткость. Все это.затрудняет решение проблемы проектирования и изготовления высококачественной обуви.

Цель работы. Разработка научно-обоснованного метода проектирования рационального пакета верха обуви по показателю "распорная жёсткость" , а также методов и средств оценки данного показателя:

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- уточнение номенклатуры эргономических показателей качества обуви и определение их значимости;

- нее, .едование деформации верха обуви в статике и динамике;

• разработка конструкции прибора и методики измерения распорной жёсткости обуви;

- анализ существующих методов оценки жёсткости материалов верха обуви и выявление наиболее информативных;

- комплексное исследование жёсткости материалов и систем, имитирующих верх обуви;

- исследование влияния технологических факторов на жёсткость систем материалов;

- исследование свойств новых разработанных материалов для межподкладки и подкладки обуви и разработка технологии их применения;- установление зависимости жёсткости пакета верха обуви от свойств

применяемых материалов;

- разработка методики рациональной комплектации пакета верха обуви по показателю распорной жёсткости.

Объекты и методы исследования. Весь комплекс исследоватй проведен на образцах обуви мужского и женского ассортимента и на пакетах верха, состоящих из различных материалов, отличающихся структурой и свойствами.

Решение поставленных задач осуществлялось на основе принципов системного подхода с использованием методов математического моделирования, экспертных оценок, классификации, метода главных компонент, тензо-метрирования, инструментальных методов исследования свойств материалов и обуви, При этом использовались как стандартные методики, так и специально разработанная измерительная аппаратура и методики. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием методов математической статистики с помощью ЭВМ.

Научная новизну работы заключается в следующем:

- уточнены критерии оценки эргономических свойств обуви и определена весомость эргономических показателей;

- установлены характер и величина деформации верха обуви при взаимодействии со стопой в статике и динамике;

- разработаны методика и приборы для определения показателя

"- яспорная жёсткость", новизна которых подтверждена выдачей патента Ро-сийской Федерации;

• разработана методика комплексного исследования ма сериалов и пакетов материалов, имитирующих верх обуви;

.' ■* - впервые получены данные об изменении жёсткости материалов и их систем при различных видах растяжения;

• выявлены наиболее информативные показатели, характеризующие жёсткость материалов верха, межподкладки и подкладки обуви, а также систем материалов, имитирующих верх обуви;

- получена математическая модель зависимости между комплексным относительным показателем системы и комплексными показателями жёсткости материалов, входящих в систему;

• установлено влияние режимов формования на жёсткость систем с верхом из натуральных и синтетических кож;

- впервые разработана методика расчета распорной жёсткости, позволяющая уже на стадии проектирования прогнозировать этот важный показа-^ль качества обуви.

Практическая значимость работы заключается в разработке:

- инструментального метода оценки распорной жёсткости обуви;

- методики комплексной оценки жёсткости материалов верха обуви и их систем; ,

- методики учета влияния режимов формования на жёсткость систем материалов верха обуви;

- алгоритма расчета распорной жёсткости обуви;

- предложений и рекомендаций по использованию новых подкладочных и межподкладочных материалов, обладающих повышенной деформационной способностью;

- огг'шальных технологических режимов изготовления обуви с верхом повышенной эластичности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертацион-

ной работы докладывались и получили положительную оцежу на: международной научной конференции "Новое в технике и технологии текстильной промышленности (Витебск, 1994 г.), международной конференции "Проблемы промышленной экологии и комплексной утилизации отходов производства" (Витебск, 1995 г.), научно-технических конференциях ВГТУ в 1995,1996 годах.

Предложения и рекомендации по использованию разработанных новых подкладочных и межподкладочных материалов, а также технологические режимы их применения пройти широкую производственную проверку и внедрены на обувных предприятиях Республики Беларусь: Барановическая опытно-Экспериментальная обувная фабрика, Витебская обувная фабрика "Красный Октябрь", Могилевская опытно-экспериментальная обувная фабрика, Бобруйская обувная фабрика, экспериментально-опытное предприятие ВГТУ, что позволило наряду с социальным эффектом, выраженном в повышении удобства обуви, получить реальный экономический эффект в размере 117,800 тыс. рублей (по ценам 1990 г.).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (101 наименование) и приложений.

_ Работа изложена на 236 страницах, включающего 35 рисунков, 25_таб-лнц. Прг тожение представлено на 73 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Р<| введении обоснована актуальность теми, определены цели и задачи исследований.

В первой главе проведен анализ литературы и нормативно-технической документации, посвященных вопросам оценки качества обуви.

Показано, что в работая как отечественных, так и зарубежных ученых отсутствует единое мнение о классификации свойств обуви. В большинстве работ рассматриваются только комплексные показатели качества, при этом отсутствует единое мнение даже по этому вопросу.

Та же картина наблюдается и при анализе нормативно-технической документации по вопросам оценки уровня качества обуви. Существенным не-до татком действующих НТД является ограниченный круг объективных показателей качества, предусмотренных в них.

Базируясь на общих принципах оценки качества промышленных товаров разработана развернутая классификационная структура показателей качества бытовой обуви, которая содержит пял. уровней.

Уточнена трактовка единичных показателей физиологического соответствия системы "стопа-обувь", учитывая, что некоторые из них не нашли еще широкого применения при оценке качества обуви.

Разработ;, чая иерархическая структурная схема показателей качества бытовой обуви была использована как база для определения номенклатуры эргономических показателей качества женской и мужской обуви.

С помощью экспертных оценок установлена значимость эргономических показателей качества мужской и женской обуви. При этом для эргономической оценки качества модельной обуви экспертами отобрано 15 показателей для женской и 13 для мужской обуви.

Показано,'что распорная жесткость верха является одним из важных показателей, определяющих удобство обуви. Однако, несмотря на это, она мало изучена, не включена в стандарты по оценке качества обуви, отсутствуют методы и средства для ее количественного измерения.

Вторая глава посвящена вопросам разработки новых метрологических средств измерения и оценки распорной жесткости обуви.

Анализ литературы, посвященной оценке распорной жесткости обуви, показал, что существующие методы и средства измерения этого показателя имеют существенные недостатки и не отражают реальной картины взаимодействия верха обуви со стопой.

Учитывая это, были обоснованы исходные требования к прибору для измерения распорной жесткости обуви. Поскольку главным требованием к прибору выдвигалось моделирование реальной картины взаимодействия

•■■'"''•'г'- .

стты с верхом обуш в области шзасйефаягнгового о&чяенення, возникла необходимость т/чата характера и величины деформации верха обуви рютчиых впдов н консгрукинй, изготовленных из различных материалов, как в статике, так н в дшшмикс. Для измерения деформации союзки использовались фояычжые теизодягшхн, которые непосредственно наклеивались на обувь, н П-образные схобы с иаклсекныки проволочными тензодатчнкз-Ш1. Одновременно с записью показаний дагагасов, фиксирующих деформацию союзки, производилась запись подограммы и показаний отметчика врз-

Прсведешое исследование показало, что при силовом взаимодействии

п. . ла обуви со стопой союзка в области плюснефалангового сочленения испытываем; сложные двухосные деформации с различной степенью двухосное ш. Причем, в поперечном направлении происходит только растяжение союзки и величина деформаций меняется от 1,0% до 7,0% в зависимости от фазы шага, а в продольном направлении происходит как деформация сжатия. так и растяжения, и величина ее меняется от (-i%)+(-2%) до (+3,0%) +(+6,0%). Максимальное значение деформации союзки в области пучков наблюдается в фазу "перекат через передний отдел". . ; . : . -

Установлено, что как при опоре на всю сгопу, так и в фазу "перекат через передний отдел" в области пучков происходит растяжение близкое к двухосному симметричному. При этом величина деформации союзки в области внутреннего пучка выше, чем в области наружного. ■•;•'..'.'. " На величину деформации союзки большое влияние оказывает жёсткость материалов верха обуви. Так, деформация верха обуви из "эластичной кожи + трикотаж + трикотаж" в 1,7 раза больше'деформации верха обуви, изготовленной из "жесткой кожи' + бязь + ткань Заря". . ) Разработаны два варианта приборов для измерения распорной жесткости обуви, новизна одного из которых подтверждена выдачей патента. Приборы позволяют испытывать мужскую и -конскую обувь различного вида, назначения и высоты каблука. Разработана методика измерения распорной жесткости обуви. Для оценки распорной жесткости верха обуви предложен показатель, который определяется отношением распорного усилия Р к величине приращения поперечных размеров обув» ДШсу« в сечении 0,7 Д (область наибольшей деформации союзки). : ;

Разработана форма и размеры деформирующих элементов прибора, позволяющие получить характер распределения деформаций аналогичный при взаимодействии верха обуви со стопой. .

Проведенные испытания 28 различных образцов отечественной и импортной обуви показали, что в зависимости от пакета материалов верха, вида обуви, конструкции заготовки, формы носочной части распорная жест-

кость колеблется в широких пределах - от 4,211/мм до 18,8 Н/мм.

Установлено, что одним из решающих факторов, определяющих распорную жесткость как в женской, так и в мужской обуви, является жесткость материалов.входящихв заготовку. Так, распорная жесткость женских туфель типа "лодочка", изготовленных из пакета "эластичная кожа + трикотаж + трикотаж", в 1,8 раз меньше, Чем туфель из пакета "жесткая кожа + бязь + , ткань Заря". ■'';■;/ ::[-:• , .

; '.'•:. ■'■ Третья глава посвящена исследованию жесткости материалов верха обуви и их систем. ■ ".- V

: При изготовлении обуви и ее эксплуатации материалы, входящие» заготовку Ьерха обуви, подвергаются деформации. В зависимости от характера деформации существуют и различные методы оценки жесткости материалов. Проведенный анализ методов оценки жесткости обувных материалов показал, что она характеризуется большим количеством показателей, выраженных в различных единицах. Все это затрудняет проведение сравнительной оценки жесткости материалов различной структуры, составляющих заготовку верха обуви. ^

Учитывая, что жесткость материалов и систем характеризуется большим количеством различных показателей, предложено для сокращения размерно. ехм признакового пространства и выявления наиболее информативных показателей. использовать метод главных компонент. С этой целью проведено экспериментальное исследование жесткости широкого круга материалов верха обуви и их систем: натуральные кожи, искусственные и синтетические : кожи различных структур, применяемые на детали верха, а также текстильные материалы, широко используемые в качестве межяодкладки и подкладки вобуви, -.'./.р:''';';^ - »_

Учитывая, что большинство традиционных текстильных материалов, ;:: используемых в отечественной промышленности в качестве межподкладки и подкладки в обуви, имеют низкую деформационную способность, что увеличивает ее распорную жесткость, совместно с кафедрами прядения натураль-

имя я химических волокон и технологии трикотажного производства ВГТУ были разработаны новые трншгажнь&е и тхш&аые иЗ^одклздбчше и под* юг донные матери, .ы, которые при высокой прочности имеют удлинение в 2-10 раз больше удлинения традиционных подкладочных и межподкладочных тканей.

Для проведения исследований были шфшш методики, основанные на различных вкш деформации и наиболее часто применяемые для исследования натуральных, искусственных кож и гекстаяьнш иатерпадоэ (одасосисе, двухосное симметричное, двухосное растяжение сферическим пуансоном, изгиб на ПЖУ-12М).

Установлено, что характер изменения жесткости в процессе раствжшш зависит как от сгрухтурц материала, так и от метода наштанда. При одао-осном растяжении жесткость натуральных г-чк и тезсстлышх материалов с увеличением относительного удлинения во.', встает. У большинства ИКиСК и нетканого иглопробивного материала жесгеостъ в начальный момент растяжения резко возрастает, а затем снижается. При этом характер измздешы жесткости в значительной степени зависит от направления раекроя образцов.

При двухосном симметричном растяжении характер изменения жесткости для натуральных кож одинаков: с увеличением относительного удлинения жесткость резко увеличивается. У синтетических кож, большинства тканей и трикотажных полотен в начале растяжения жесткость резко возрастает, а затем уменьшается и стабилизируется. Исключение составляют нетканый материал и тик-саржа, жесткость которых а процессе растяжения возрастает. ,

При двухосном растяжении сферическим пуансоном характер изменения жесткости у всех материалов аналогичен характеру изменения жесткости при двухосном симметричном растяжении. Исключение составляет характер изменения жесткости у нетканого межподкладочного материала, жесткость которого уменьшается, а у трикотажных полотен жесткость плавно возрастает.

Тот факт, что характер изменения жестксн < у разных материалов в

процессе растяжения не одинаков, приводит к тому, что жесткость на начальной и конечной стадиях растяжения сильно отличается. Так, если при одноосном растяжении в продольном направлении жесткость у СК-8 при е = 5% примерно в два рай выше, чем у яловки, то при е = 40% жесткость яловки примерно в 2 раза больше, чем у СК-8. Следовательно, ддя сравнения различных материалов по жесткости как при одноосном, так и при двухосном растяжении необходимо характеризовать жесткость как на начальной стадии растяжения, гак и на конечной. Предложено определять жесткость на начальной стадии при е = 10% как и при одноосном, гак и при двухосных видах растяжении, т.к. это примерно те деформации, которые возникают при формовании заготовки, и при е = 0,75 еР, учитывая, что этот показатель характеризует состояние близкое к разрушению.

Установлено, что все ИК и СК, кроме безосновных, а также текстильные подкладочные и межподкладочные материалы обладают значительной ани-ютропнен жесткости. При одноосном растяжении максимальная жесткость у большинства исследуемых матчэиалов наблюдается в продольном направлении, минимальная у ИК на тканевой, СК на смешаной основе и у тканей - в диагональном направлении, у натуральных кож, СК на негпсаной основе, у трикотажных и нетканых материалов - в поперечном направлении.

При Двухосном растяжении жесткость большинства исследуемых материалов выше* чем при одноосном. Как при двухосном симметри'Г'см растяжении, так и при растяжении полусферой минимальной жесткостью среди ИК и СК обладает порвайр, а наибольшая наблюдается у барекса I виниба-на, т.е. там, где в структуре материала имеется ткань. У натуральных кож при двухосном симметричном растяжении жесткость приближается к жест-, кости ИК и СК на тканевой и смешаной основах и в 1,5-2,0 раза выше жесткости СК на нетканой основе, а при растяжении полусферой наоборот, жесткость большинства НК при е = 10% приближается к жесткости СК на нетканой основе. Жесткость текстильных материалов при двухосном, симметричном растяжении в 1,5-8,0 раз выше, чем при двухосном растяжении сфериче-

ск'ш пуансоном и в 2-10 раз выше по сравнению с максимальным значением жесткости при одноосном растяжении.

Показано, что испытание жесткости на изгиб па приборе ПЖУ-12М и метод консоли не подходят для обувных текстильных материалов ввиду их малой жесткости. Для исследования негибкой жесткости обувных текстильных материалов предложен метод плоской петли по ГОСТ 28790-90 (ИСО 5979-82). '

Установлено, что распределение материалов по степени жесткости при различных методах испытания различно. Так. среди исследуемых материалов для наружных деталей верха обуви наибольшей жесткостью при одноосном растяжении при с = 10% и направлении раскроя 0° обладают ИК и СК на тканевой и смешано» основах (виннбан и барекс), при двухосном симметричном растяжении и растяжении сферическим пуансоном - бычок и барекс, при изгибе на приборе ПЖУ-12М - барекс и яловка. Из исследуемых текстильных материалов наибольшей жесткостью при одноосном растяжении при е = 10% и направлении раскроя 0"обладает ткань "Заря", при двухосном с. мметричном растяжении - тик-саржа арт. 4330, при двухосном растяжении сфеоичедаш пуансоном - термобязь. Наименьшая жесткость при всех методах испытания у трикотажных полотен.

Наряду с исследованием жесткости материалов, составляющих заготовку, проведено комплексное исследование жесткости систем материалов, имитирующих верх обуви. Исследование жесткости проводилось при одноосном, двухосном симметричном растяжении, двухосном растяжении сферическим пуансоном и при изгибе на приборе ПЖУ-12М по методикам, аналогичным пр!" испытании материалов. Всего исследовалось 27 различных систем.

Анализ характера изменения жесткости систем материалов при одноосном и двухосном растяжении показал, что у систем с традиционными под-кладочнь: и и межподкладочными материалами (ткань "Заря", тик-саржа, бязь) жесткость как при одноосном, так и при двухосном симметричном растяжении и растяжении сферическим пуансоном р!езко возрастает с увеличе-

нием деформации. У систем же, где в качестве подкладки использовался экс- -пер)(ментальный трикотаж, а в качестве межподкладкн нетканый материал и трикотаж, жесткость в процессе растяжения возрастает плавно и на конечной стадии растяжения стабилизируется.

Установлено, что жесткость систем материалов зависит от жесткости всех составляющих, входящих в систему. Влияние жесткости комплектующих на жесткость системы различно при разных методах испытания. При этом, применение трикотажных подкладочных и межподкладочных материалов снижает жесткость системы по сравнению с жесткостью системы с традиционными материалами (бязь,-ткань "Заря") при одноосном растяжении в среднем в 7 раз, при двухосном растяжении в 2-3 раза и при исследовании на приборе ПЖУ-12М в среднем в 2,5 раза.

Учитывая, что жесткость обувных материалов и систем характеризуется одновременно значениями нескольких количественных показателей, определяемых по различным методикам, и тот факт, что : ,;адашш материалов по степени жесткости при использовании этих показателей неодинакова, необходимо выявить наиболее информативные показатели, т.е. снизить размерность признакового пространства.

Для выявления наиболее информативных показателей, характеризующих жесткость материалов и систем, в работе был использован метод главных компонент. Главные компоненты представляют собой новое множество исследуемых признаков Л1', ... Рп>, каждый из которых получен в результате некоторой линейной комбинации непосредственно измеренных на объектах исходных признаков х">, х'2'... х'п). Они упорядочены по степени рассеяния в изучаемой совокупности объектов: первый признак обладает наибольшей степенью рассеяния, т.е. наибольшей дисперсией.

При формировании матриц данных "объекты-признаки" для материа-юв наружных деталей верха учитывалось 9 признаков, для текстильных материалов - 8 и для систем материалов - 7.

Выделение наиболее информативных показателей (рис.2) осуществля-

лось но оценке изменения относительной доли дисперсии, вносимой каждой компонентой в суммарную дисперсию всех признаков Д,<">

а—для материалов наружных детален верха, б — для текстильных подкладочных и межподкладочных материалов, в — для систем материалов.

Установлено, что для материалов верха обуви и систем наиболее информативными являются жесткость при двухосном растяжении сферическим пуансоном при е = 10% и жестеость при одноосном растяжении при в = 10%. Однако, для более полной характеристики жесткости материалов предложе-

во для наружных деталей верха обуви определять дополнительно жесткость яри двухосном симметричном растяжении при с = 0,75б р и жесткость на приборе ПЖУ-12М; для текстильных материалов для подкладки и межподкладки - жеспсость при двухосном симметричном растяжении при е = 10% и модуль текущей конечнг'4 жесткости при одноосном растяжении; для систем иатериалсв - жесткость при двухосном симметричном растяжении при е = 10% и на приборе ПЖУ-12\Л

Четвертая глава посвящена разработке методики расчета распорной ¡кеслсосш верха обуви.

Предложено жеспсость единичных материалов и систем верха обуви характеризовать относительными показателями, рассчитанными на основе наиболее информативных единичных показателей жесткости, установленных зля них с использованием метода главных компонент; При этом значимость гого или иного единичного показателя, т.е. коэффициент их весомости определяется по относительной величине вклада соотне»стсующей главкой компоненты в дисперсию всех признаков.

Учитывая, что единичные показатели имеют различные размерности узя расчета комплексных показателей были определены относительные по-сазатели, которые рассчитываются но формуле

= .....N.

' ' 01«

-Дс значение показателя, характеризующего жёсткость 1-го материала;

П|мх - максимальное значение этого же показателя жёсткости.

Расчет комплексного показателя К» осуществлялся на основе средневзвешенного геометрического показателя:

' К.-ПКГ.

к !

где тк- коэффициент весомости единичных показателей.

Получена математическая модель зависимости между комплексным по-сазателем жесткости системы К« и комплексными показателями жесткости

•' ■■•'г—.'' 15 ; ;

материалов верха К», межподкладки КМЛ и подкладки К«:

Кс = 0.59К, + Ь,27Ки„+0.38К11 л';" . -

Все коэффициенты уравнения значимы, так как имеют уровень значимости Р < 0,05. Модель информационно способна, так как коэффициент множественной корреляции равен 0,98. ; ■

Учитывая, что в процессе формования заготовки верха обуви на колодке, а также в процессе влажно-тепловой обработки материалы изменяют свои физико-механические свойства, Что влияет в итоге на распорную жесткость верха обуви были проведены исследования влияния режимов формования на жесткость материалов верха и систем.

Исследования показали, что процесс формования оказывает существенное влияние на жесткость материалов верха обуви и на жесткость систем, имитирующих заготовку. У синтетических кож и систем сними она снижается, а у НК и систем с ними увеличивается. Причем, если жесткость образцов из СК-8 и систем с ними уменьшается на всех стадиях обработки, то у образцов из И К и систем с ними после увлажнения и вытяжки она уменьшается, а после термофиксации формы увеличивается.

Установлено, что между наиболее информативными единичными показателями жёсткости систем материалов до обработки и после формования существует тесная линейная зависимость. Тесная корреляционная связь наблюдается также и между комплексными показателями жёсткости систем до обработки и после неё. . , ! ,

Для установления связи между жесткостью систем матфиалов, имитирующих верх обуви, и распорной жесткостью готовой обуви на эксперимен-тальногопытном предприятии ВГТУ было изготовлено 10 пар мужских полуботинок из различных по жесткости материалов верха. Наряду с этим были проведены исследования жесткости аналогичных систем материалов и определялся комплексный показатель жесткости материала. Изготовленная обувь нспытывалась на разработанном приборе для определения распорной жесткости обуви. Получена аналитическая зависимость показателя распор-

ной жёсткости Др. от комплексного показателя Ксф., характеризующего жесткость системы материалов после формования. Коэффициент корреляции 11 = о,л ,, -V / :

10,88 - 24,09Кс.+ +21,ЗОКс^ Разработанные методика и алгоритм расчета распорной жёсткости обуви позволяют уже на стадии конструкторско-технологической подготовки производства прогнозировать распорную жёсткость верха обуви, имея данные о жёсткости материалов для наружных, внутренних и промежуточных аеталей, составляющих заготовку.

; В пятой главе представлены результаты исследования по совершснство-замию технологии изготовления обуви с верхом повышенной эластичности.

Ранее было показано, что самой низкой распорной жесткостью обладает збувь, у которой в качестве материала верха использовались эластичные <ожн. а в качестве подкладки и межподкладки разработанные нами экспериментальные трикотажные полотна.

Вместе с тем, при производственной апробации трикотажных полотен зтмечались определенные трудности при раскрое и сборке заготовок: непро-зубание последних слоев, разница в линейных размерах по слоям, большие этходы при раскрое, при сострачивании трикотажной подкладки с кожпод-сладкон происходит сильное вытягивание и драпируемость трикотажа, по-[вление складок и т.д. .

Установлено, что оптимальным количеством слоев в настиле при рас-срое на прессах Г10ТГ-40 резаками фирмы "ВОНЬЕЯ" 32 х 2 мм на выру-ючной плите из ПВХ твердостью 98 усл. ед. является: для хлопкополиэфир-юго трикотажного полотна без термопокрытия - 12 слоев; для хлопкополи->фирного трикотажного полотна с термопокрытнем - 20 слоев; для экспериментальной ткани из комбйнированной пряжи - 15 слоев. При этом отклоне-ше линейных размеров выкроенных деталей по слоям в реальном производстве не превышает 1 мм, детали имеют качественный срез, отсутствуют трудности в осуществлен™ процесса раскроя.

Решался также вопрос оптимизации ширины трикотажных полотен с целью снижения отходов, возникающих из-за некратности линейных размеров деталей и ширины настила. Учитывая возможность вязального оборудования предложено изготавливать основогдаальное трикотажное полотно шириной 570 см при. ориентации деталей подкладки под союзку под уг лом 45° к петельному ряду.

Разработана технология соединения деталей из трикотажного полотна и кожлодкладки. Соединение деталей предложено осуществлять по одному из вариантов: соединение деталей узла подкладки ниточными швами при соответствующей регулировке швейной машины (уменьшение высоты расположения транспортирующего ролика над игольной пластиной до величины приблизительно равной 1/3 толщины сшиваемых образцов, замены транспортирующего ролика с глубокими зубчиками на ролики с мелкими, устранение несоответствия скорости перемещения материалов по отношению к скорости перемещения иглы): предварительное склеивание деталей узла подкладки с последующим сострачиванием на машине; соединение деталей узла подкладки клеевыми швами.

Уточнены технологические режимы операции "предварительное формование союзки" при использовании в качестве межподкладки под вытяжные союзки сапог разработанных трикотажных полотен.

Учитывая, что снижение распорной жесткости обуви при использование в качесгве подкладки и межподкладкн материалов с повышенными деформационными свойствами может привести к снижению ее формоустойчнвосп и ухудшению внешнего вида, было проведено исследование влияния режимов формования и последующей термофиксацпи на формоустойчивость верха обуви. Изучение влияния степени увлажнения (Х|), относительного удлинения (X:) и времени термофиксашш (Хз) проводилось с использованием метода математического планирования эксперимента. В качестве параметр: оптимизации был выбран коэффициент формоустойчивости: К = (Д!«.-г/лиш>100%.

Получены математические зависимости формоустойчивости систем материалов от указанных факторов.

Для системы "опоек + теань арт. 7322 + трикотаж" уравнение имеет вид: У = 78,58 + 4,4 X! + 3,5 Х2 + 0,5 Хз - 0,85 X ¡X; + 0,99 Х.Хз --2,5 ХгХз + 2,1 Х| X; Хз.

Для системы "опоек + ткань арт. 7322 + ткань экспериментальная" уравнение имеет вид:

У = 76,91 + 3,3 Х| + 0,51 Хг + 0,93 Хз - 2,86 X ¡X: + + 0,54 Х1Х3 + 1,68 ХзХз - 2,1 X! Х2 Хз.

Значимость коэффициентов уравнений регрессии и адекватность полученных моделей подтверждены по критерию Стьюдента и Фишера с уровнем значимости 0,95.

На рис. 3,4 представлены кривые равных значений формоустойчивости. Их анализ позволяет определить оптимальные режимы формования верха обуви повышенной эластичности.

п

?

е

» «5 ггая

Рис. 3. Кривые равных значений формоустойчивости у: 1,2,3 — относительное удлинение е=25%, Г.2',3' —-е=35%; [,Г — у=83%, 2,2' — у=80%, 3,3' — у=78%

Рис. 4. Кривые равных значений формоустойчивости:

1,2,3 — относительное удлинение с=15%, Г,2 ,3'—е=19%;

1,1" — у=82%, 2,2' — у=80%, 3,3' — у=78%

Для систем, где в качестве подкладки используются трикотажные полоша для обеспечения формоустойчивости в пределах 78-85% относительное удлинение должно быть 25-35%, степень увлажнения 7-11% и врем* термофиксации 25 мин, а для систем, где в качестве подкладки использовалась ткань из комбинированных нитей - относительное удлинение 15-19%, степень увлажнения ) 0-15%. время термофиксацин 25 мин.

Разработанные текстильные материалы и технология их применения получили хорошие отзывы у специалистов, промышленности и внедрены на предприятиях: Барановической и Могилсвской опытно-экспериментальных фабриках, Бобруйской обувной фабрике, Витебской обувной фабрике "КрасныйОктябрь", экспериментально-опытном предприятии ВГТУ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

[.Анализ литературы и нормативно-технической документами;!, посвященной оценке качества обуви, показал отсутствие едш+ого недаода при рассмотрении этого вопроса.

Разработана развернутая иерархическая структурная схема -показателей качества бытовой обуви. Уточнена трактовка показателей фшиояогеческого соответствия системы "стопа - обупь". Обоснована номенклатура зргокомиче-скнх показателей хачества женской и мужской модельной обув» к определена

их весомость: Показано, что распорная жесткость верха является одним из важнейших показателей, определяющих удобство обуви.

2. Установлено, что существующие методы и средства измерения распорной жёсткости верха обуви имеют существенные недостатки и не отражают реальной картины взаимодействия верха обуви со стопой.

С целью более точного моделирования взаимодействия стопы с верхом збуви проведено исследование характера и величины деформации союзки раз-шчных видов и конструкций обуви в статике и динамике. Показано, что союз-;а в области плюснефалангового сочленения испытывает сложные двухосные деформации с различной степенью двухосности. В поперечном направлении |роисходнт только растяжение союзки и величина деформации колеблется от ,9 ДО 7.0% в зависимости от фазы шага, а в продольном направлении наблюдете« как деформация растяжения, так и сжатия и величина её меняется от •1,0%) + (-2.0 %)до (+3,0%) + (+6,0 %).

Максимальные значения деформации союэха испытывает в фазе"перекат ерез передний отдел". При, этом в области пучков происходит растяжение низкое х двухосному симметричному.

3. Разработаны методика и приборы для измерения распорной жёсткости грх& обуви, новизна одного из которых подтверждена выдачей патента. Уставлено, что величина распорной жёсткости верха обуви в основном зависит от ёсткости материалов, составляющих заготовку.

4. Показано, что для оценки жёсткости различных по природе, химн-тасому составу И строению материалов применяются различные методы пепы-ния, использующие различные приборы, размеры и формы образцов, схемы и ж»« нагружения и т.д., что затрудняет сравнение жёсткости различных ма-риалов, составляющих заготовку,

Не стандартизированы методы определения жёсткости обувных матер и а-В при двухосных видах растяжения, несмотря на то, что как при формовании, * и в процессе носки в союзке вознихает в основном двухосное растяжение с »личной степенью двухосности.

5. Разработаны новые трикотажные и тканевые межподкладочные и под-

кладочные материалы, главным достоинством которых является высокая деформационная способность по сравнению с традиционными текстильными материалами. используемыми в обувной промышленности. Исследованы физико-механические и гигиенические свойства новых материалов. Показано, что они удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к подкладочным-и мёжпод-кладочным материалам.

6. Проведено экспериментальное исследование жёсткости широкого круга мстерихлов верха обуви и их систем с использованием методик, основанных на различных видах деформации.

Установлено, что как при одноосном, так и при двухосном растяжении жОсткость всех исследуемых материалов и систем изменяется в процессе растяжения. Определен характер изменения жёсткости материалов различных струк-

XV» и их систем при различных методах испытания. Показано, что применение

■ •

разработанных новых подкладочных и межподкладочных материалов значительно снижает жёсткость систем по сравнению с традиционными материалами.

Принимая во внимание, что жёг кость у различных материалов на начальной и конечной стадиях растяжения сильно отличается, предложено определять жёсткость на начальной стадии при е = 10%, так как это примерно те деформации, которые возникают при формовании заготовки и при носке обуви, а на конечной стадии - при с = 0,75е ¡>, учитывая, что этот показатель не зависит от деформационной способности материала и характеризует состояние близкое к разрушению.

7. Установлено, что распределение материалов по степени жёсткости при различных методах испытания различно, что вызывает необходимость выделения наиболее информативных показателей, для характеристики их жёсткости.

С использованием метода главных компонент проведено сокращение признакового пространства и выявлены наиболее информативные показатели, всесторонне характеризующие жёсткость материалов и систем, составляющих заготовку верха обуви.

8. Предложено жёсткость материалов и их систем оценивать комплекс-

ными относительными показателями, рассчитанными на основе наиболее информативных единичных показателей.

Получена математическая модель зависимости между комплексным показателем жесткости системы и комплексными показателями жёсткости материалов, входящих а неё.

Показано, что процесс формования оказывает существенное влияние как на жесткость материалов верха обуви, так и на жёсткость систем, имитирующих заготовку.

Получены регрессионные зависимости между комплексными показателями жёсткости систем материалов до и после формования, что позволяет учитывать влияние режимов формования на жёсткость систем материалов.

9. Установлена и математически выражена зависимость показателя распорной жёсткости от комплексного показателя, характеризующего жёсткость системы материалов с учетом формования.

Разработаны методика и алгоритм расчета распорной жёсткости обуви, что позволяет уже на стадии конструкторско-технологмческой подготовки производства прогнозировать распорную жёсткость, имея данные о жесткости материалов, составляющих заготовку верха обуви.

10. Разработаны оптимальные технологические режимы изготовления обуви с верхом повышенной эластичности.

Широкая производственная апробация разработанных рекомендаций позволила значительно повысить удобство обуви за счет снижения ее распорной жесткости и с5 материалоемкость, что в итоге обеспечивает как со-

циальный; за счет повышения качества обуви, так н экономический эффект, за счет снижения её материалоемкости.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Горбачик В.Е., ЛиПншс А.И. Комплексная оценка уровня качества обуви. Серия "Обувная промышленность". Обзорная, информация,- М.; ЦНИИТЭИлегпром, 19$1.- Вып. I, 60 с.

2. Фукин В А., Горбачик В.Е., Линник А.И. Жёсткость обувных мате

риалов при одноосном и двухосном растяжении. Межвузовский сборник научных трудов /'Формование и формоустойчивость материалов н изделий легкой промышленности". М., 1996, с. 6-10.

3. Фукин В.Л., Горбачик В.Е., Линник А.И. Исследование жёсткости текстильных материалов. Межвузовский сборник научных трудов ''Созершенствование конструкции и технологии изделий из kcskh". Витебск: 1996, с. 38-43.

4. Горбачик В.Е., Загайгора К.А., Машша З.Г., Лннннк А.И. Особенности технологии изготовления обуви с трикотажной подкладкой. Межву-

/

зовский сборник научных трудов "Совершенствование технологии кожи, меха и изделий из кожи". М„ 1993, с. 86-90,

5. Горбачик В.Е., Макснна З.Г., Загайгора К.А., Лннннк А.И. Снижение отходов обувных материалов за счет оптимизации ширины. Тезисы докладе». Международная конференция "Проблемы промышленной экологии м комплексная утилизация отходов производства". - Витебск: 1995, с. 100.

6. Горбачик В.Е„ Загайгора К.А., ФЛаксина З.Г., Линник А.И. Исследование формоустойчивости верха обуви повышенной эластичности. - Совершенствование технологических процессов, оборудования и организации производства в легкой промышленности и машиностроении. - Сб. ст. - Мн.: Уншерсттэцкае, 1994, с 163-169.

7. Горбачик В.Е., Загайгора К.А., Максина З.Г., Линник А.И. Оценка качества кож* для верха обуви. - Совершенствование технологических процессов, оборудования и организация производства в легкой промышленности и машиностроении. Сб. ст.: Мн.: Уюверсггэцкае, 1994, с 158-163.

8. Фукин В.А., Горбачик В.Е., Линник А.И. Исследование деформации верха обуви при силовом взаимодействии со стопой в сгатгасе и дишмккс. -Совершенствование конструкции и технологии изделий из кожи. Межвузовский сборник научных трудов. Витебск: 1996, с. 44-47.

9. Горбачик Б.Е., Загайгора К.А., Максина З.Г., Линник А.И. Оценка механических свойств натуральных кож. - Сборник научных трудов ВГТУ. Ч. 1, -Витебск: ВГТУ, 1995, с. 111-114.