УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗГИБНОЙ ЖЕСТКОСТИ ГОТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБУВИ

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к устройствам для определения изгибной жесткости готовых конструкций обуви.
Известно устройство для определения величины изгибной жесткости, принцип действия которого основан на определении величины усилия, необходимого для изгиба конструкции обуви в пучковой части на угол 25°, что соответствует углу изгиба при ходьбе. /«Методы испытаний обувных материалов и обуви» (ВЕМ) 1 часть изд. Гизлегпром, М. 1954 г. стр.431/.
Наиболее близким по техническим признакам является устройство для определения изгибной жесткости, предусмотренное ГОСТом 9718-67. Обувь испытывают с помощью разрывной машины, оснащенной специальным приспособлением, при опускании подвижного штока машины со скоростью 60 мм. в минуту. Устройство состоит из приспособления для фиксации задней части обуви, приспособлений для задания усилия и регистрации деформации носочной части обуви. Для определения величины жесткости на изгиб, усилие, выраженное в КГс, измеренное по шкале нагрузок при третьем изгибе обуви, делится на ширину подошвы по месту изгиба.
Недостатком известного устройства является низкие производительность и достоверность проводимых измерений, так как показатель жесткости, определяемый в квазистатическом режиме для одной и той же полупары, отличается от величины жесткости, определяемой в статическом режиме, и является условным. Отличие показателей жесткости растет с увеличением скорости силового воздействия подвижного штока разрывной машины. Устройство не позволяет получить информацию о величине интегрального значения вязкого трения, меру энергетических затрат мышц ног при деформации исследуемой конструкции обуви и других важных деформационных показателей.
Целью изобретения является повышение оперативности и достоверности определения изгибной жесткости, а так же расширения возможности получения других деформационных показателей, характеризующих удобство эксплуатации обуви.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения изгибной жесткости готовых конструкций обуви, содержащее приспособление для закрепления образца обуви, приспособления для задания и регистрации деформации изгиба, отличающееся тем, что приспособление для задания деформации изгиба выполнено в виде электромагнита и двух сменных постоянных магнитов, обеспечивающих резонансный режим колебаний образца, закрепленных в носочной части конструкции обуви, а
приспособление для регистрации деформации изгиба в резонансном режиме, выполнено в виде фотоэлектрического датчика.
Общий вид устройства представлен на рис.1. Устройство содержит массивное основание 1, переходящее в штангу 2 круглого сечения диаметром 30 миллиметров. В верхней части штанги 2 расположен кронштейн 3, снабженный зажимом 4, который служит фиксатором задней части обуви. Зажим 4 можно перемещать в прорези кронштейна 3 и фиксировать винтом 5. В левой части кронштейна расположен прилив с отверстием, через которое проходит верхняя часть штанги 2. С помощью винта 5 кронштейн 3 крепится к штанге 2 с возможностью перемещения кронштейна 3 вдоль штанги 2. В зажим 4 крепится исследуемый образец обуви 6, в носочной части которого крепится постоянный магнит 7, выполненный из ферромагнитного материала. Ниже под магнитом 7, симметрично его боковой поверхности, на основании 1 закреплен электромагнит 8 с ферритовым сердечником. Симметрия расположения магнита 7 и расстояние относительно сердечника электромагнита 8, при замене образцов обуви, должны быть постоянны. Левее электромагнита 8 закреплен фотоприемник 9 с внутренним фотоэффектом выполненный в виде элемента солнечной батареи. Напротив фотоэлемента 9, за электромагнитом, расположена миниатюрная лампа накаливания 10, причем геометрический центр фотоприемника 9, левая часть плоскости магнита 7 и расположение нити накаливания лампы 10 должны совпадать. К катушке электромагнита 8 подключен генератор стандартных сигналов Г-3-110, частота сигналов которого может изменяться в широком диапазоне с дискретностью 0,01 герца. К фотоприемнику подключен цифровой вольтметр В7-27, фиксирующий в динамическом режиме значение ЭДС, возникающей при подключении лампы накаливания к источнику питания.
Работа устройства.
При прохождении по катушке электромагнита 8 синусоидального тока, поступающего от генератора стандартных сигналов, вокруг сердечника электромагнита 8 возникает переменное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 7, в результате чего постоянный магнит 7 вместе с носочной частью образца обуви 6 будет совершать колебательные движения. При этом проекция светового потока, возникающая от плоскости постоянного магнита 7, будет изменять свое положение на плоскости фотоэлемента 9, вследствие чего на фотоэлементе 9 будет возникать переменная ЭДС, величину которой измеряет цифровой вольтметр. В данном случае, образец обуви 6 вместе с постоянным магнитом 7, представляют собой резонансную систему, обладающую жесткостью К и
1
1
массой m+m, где m величина распределенной массы, m известная масса магнита 7.
2
При изменении частоты сигнала задающего генератора от 0 в большую сторону, амплитуда колебаний системы будет расти и достигнет максимума при резонансе, а затем начнет убывать. В этом случае ЭДС на фотоприемнике прямо пропорциональна амплитуде деформации. Таким образом становится возможным снять амплитудно-частотною характеристику исследуемого образца обуви 6. Заменив массу магнита 7 на несколько меньшую известную массу магнита m, получим вторую резонансную кривую. Пример резонансных кривых для образца обуви №5 при различных массах магнитов 7, представлен на рис.2.
В таблице 1 представлены результаты определения деформационных показателей девяти образцов готовых конструкций обуви.
Отличие предлагаемого устройства по сравнению с устройством предусмотренным ГОСТом 9718-67 заключается в иной форме исполнения приспособления для задания образцу обуви деформации, что соответствует критерию «новизна».
Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность и достоверность определения величины изгибной жесткости, а также получить широкий спектр других важных деформационных показателей готовых конструкций обуви.
Таблица 1.
№
ν<sub>0</sub> гц
ω<sub>0</sub> рад/с
Δν гц
Q
δ
Т с<sup>-1</sup>
β c<sup>-1</sup>
Т с
К н/м
Δm кг
r Па·с
1
20,40
128,1
1,85
11,0
0,29
0,05
5,82
0,17
27,40
0,17
1,97
2
9,0
56,5
1,28
7,0
0,45
0,11
4,03
0,25
4,66
0,15
1,18
3
11,70
73,5
1,05
11,1
0,28
0,09
3,32
0,30
10,50
0,19
1,29
4
13,50
84,8
1,75
7,7
0,41
0,07
5,50
0,18
9,30
0,13
1,42
5
16,60
104,3
1,30
12,8
0,25
0,06
4,10
0,24
5,10
0,05
0,39
6
19,30
121,2
1,65
11,8
0,27
0,05
5,17
0,19
7,20
0,05
0,51
7
15,30
96,1
1,15
13,3
0,24
0,07
3,63
0,28
8,40
0,09
0,66
8
14,40
90,4
0,50
28,8
0,11
0,07
1,58
0,63
7,0
0,09
0,27
9
9,0
56,5
1,85
4,9
0,65
0,11
5,82
0,17
1,10
0,03
0,40
ν<sub>0</sub> - частота колебаний
ω<sub>0</sub> - циклическая частота
Δν - полуширина амплитудно-частотной характеристики
Q - добротность механической системы
δ - декремент затухания
Т - период колебаний
β - коэффициент затухания
т - время релаксации
К - коэффициент жесткости
Δm - распределенная масса
r - коэффициент вязкого трения
tgφ - тангенс угла механических потерь