劉國亮，鄧成亮

（1.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東廣州510102；2.國家皮革制品質(zhì)量檢驗中心（廣東），廣東廣州510110）

前言

勾心，是鞋的重要組成部分，是“架起”鞋前掌著力點和后跟中心的橋梁，在穿著時，使成鞋在三維立體空間內(nèi)保持總體設(shè)計時固有的形態(tài)不發(fā)生變化[1]。用于制作勾心的材料很多，其中較好地增加鞋的穩(wěn)定性和增強腰窩部位強度的是鋼（鐵）勾心，20世紀(jì)60年代起，隨著我國機械化生產(chǎn)的推廣，鞋類制造行業(yè)開始廣泛使用鋼（鐵）勾心[2]。

近年來，隨著人們生活水平提高，消費者對皮鞋、皮涼鞋等鞋子的需求越來越大，同樣的，對作為鞋子的主要支撐的勾心而言，對其性能要求越來越高。而在針對所有鋼勾心的性能測試中，縱向剛度是衡量勾心安全質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前，我國主要有GB/T 3093.34-2008《鞋類勾心試驗方法縱向剛度》[3]和 QB/T 1813-2000《皮鞋勾心縱向剛度試驗方法》[4]兩個規(guī)定了鋼勾心縱向剛度測試的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在各類檢測機構(gòu)的鞋類產(chǎn)品日常檢測中，針對鋼勾心的剛度測試也主要是用這兩個方法。

目前國內(nèi)鋼勾心縱向剛度影響因素的研究，主要集中在測試過程中的因素對測試結(jié)果的影響，如劉顯奎等[5]以及趙振普[6]從不同的角度，介紹了縱向剛度試驗方法中的影響因素，王家宏[7-8]開展了后夾具、前端夾持位置和儀器結(jié)構(gòu)對縱向剛度測試結(jié)果影響的研究，雷大鵬等[9]通過大量檢測數(shù)據(jù)的分析比較了鋼勾心的參數(shù)對縱向剛度的影響，較少涉及鋼勾心自身因素對剛度影響的研究。

本文通過研究鋼勾心自身因素，即筋高、厚度、蹺度和筋寬對剛度的影響，為提高鋼勾心剛度以及鋼勾心的選取提供參考。

1 試驗

1.1 試驗儀器

皮鞋勾心縱向剛度試驗儀，GT-7050，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司；游標(biāo)卡尺，（0～150）mm，分度值 0.02mm，上海量具刃具廠有限公司。

1.2 試驗材料

質(zhì)地均勻的I型鋼勾心（原始寬度均為14mm），厚度為 1.0mm，1.2mm，1.4mm 共3種；筋高（筋高是指勾心加強筋頂點到勾心背面底部的垂直距離，如圖1所示）為0mm，0.5mm，1.0mm，1.5mm，2.0mm，2.5 mm 共 6 種；蹺度[9]為 0，0.06，0.09，0.12 共4種，每種鋼勾心3根。

圖1 鋼勾心截面測量示意圖

1.3 試驗方法

依據(jù)QB/T 1813-2000《皮鞋勾心縱向剛度試驗方法》[4]，每根樣品測試3，取9次測試的平均值作為測試結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

由于鋼勾心寬度較為固定，一般為14mm左右，而且從雷大鵬等[9]的文獻可知寬度對剛度的影響不大，因此，本文不對寬度進行探討，僅從筋高、厚度、蹺度三個主要自身因素及力臂長度進行討論。

圖2 筋高與剛度的關(guān)系

圖3 厚度與剛度的關(guān)系

圖4 蹺度與剛度的關(guān)系（力臂66mm）

圖5 蹺度與剛度的關(guān)系（力臂55mm）

2.1 筋高的影響

選取厚度為 1.0、1.2、1.4 mm，蹺度為0的鋼勾心，力臂長度66 mm，分別測試0 mm，0.5 mm，1.0 mm，1.5 mm，2.0 mm和2.5 mm筋高下的剛度，測試結(jié)果見圖2所示。

由圖2可知，筋高對剛度的影響顯著，筋高在0～1.5 mm時，呈線性關(guān)系，且隨筋高的增加剛度也隨之增長，此時的增長斜率較為平緩，當(dāng)筋高增加到2.0 mm時，勾心剛度急劇增加，增長率達80%以上，而當(dāng)筋高繼續(xù)增加到2.5時，勾心剛度的增長又趨于平緩，從以上分析可知，隨著筋面高度的增加，鋼勾心剛度值也增大，而且這種增長在筋高1.5 mm～2.0 mm之間呈跳躍式增長，而后繼續(xù)增長。另外，三種不同厚度的鋼勾心在筋高與剛度的關(guān)系上增長趨勢一致，但是在筋高1.5 mm以后，剛度逐漸接近。同樣的，不同蹺度條件下，同樣表現(xiàn)去這樣的趨勢。

2.2 厚度的影響

鋼勾心樣品有3種厚度，分別是1.0 mm，1.2 mm和1.4 mm。同樣在力臂66 mm、蹺度為0時，不同筋高下的測試結(jié)果見圖3。

由圖3可知，在其他因素相同的情況下，厚度與鋼勾心剛度的關(guān)系在筋高1.5mm以下時，厚度對剛度有影響，即厚度越厚，剛度值越高，但筋高在2.0 mm以上時，厚度對剛度幾乎無影響，即厚度越后，剛度值基本無變化，也就是說筋高超過2.0 mm時，對剛度起決定作用的是筋高，厚度的影響很小。總而言之，在筋高較小時，厚度與剛度呈正相關(guān)；但當(dāng)筋面高度達到一定程度時，鋼勾心厚度大小對縱向剛度值的影響基本無影響。

2.3 蹺度的影響

選取厚度為1.4 mm，筋高1.0 mm和1.5 mm，力臂55 mm和66 mm的試驗條件進行測試，其測試結(jié)果見圖4和圖5。

從圖4和圖5可以看出，蹺度對勾心剛度也有影響，隨著蹺度增加，剛度先增加，蹺度為0.09時，剛度達到最大值，而后隨蹺度增大而減小，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是力臂的測量方式導(dǎo)致的，勾心標(biāo)準(zhǔn)中對力臂長度的測量是這樣規(guī)定的：“測量后夾具前邊緣與前夾具后邊緣之間的距離，勾心上、下表面各測一次，取平均值作為力臂長度”，見圖6，也就是說標(biāo)準(zhǔn)中測量出來的力臂長度是后夾具與前夾具直接的直線距離，當(dāng)蹺度為0時，力臂長度與勾心實際長度相同，而當(dāng)蹺度大于0時，勾心實際長度大于力臂長度，蹺度越大，勾心越彎曲，實際長度比力臂長度更長；從勾心的受力情況（見圖7）可以看出，當(dāng)蹺度為0時，加載砝碼產(chǎn)生的力與勾心測試點的法向夾角α=0，勾心產(chǎn)生的分力f=0，則砝碼產(chǎn)生的力全部作用在測試點上，當(dāng)蹺度大于0時，α大于0，勾心產(chǎn)生的分力f也大于0，即有一部分砝碼產(chǎn)生的力被彎曲勾心的分力抵消，則撓度逐漸變小，剛度逐漸變大，當(dāng)蹺度大于一定值以后，即勾心彎曲到一定程度后，α繼續(xù)增大，而勾心分力f又逐漸變小，則撓度逐漸變大，剛度又隨之逐漸變小。

2.4 筋寬的影響

測試過程中發(fā)現(xiàn)力臂長度對剛度的影響較大，通過對勾心的觀察和測量發(fā)現(xiàn)，勾心的截面形狀并不是一層不變的，而是隨著力臂的增加不斷變化，取標(biāo)稱筋高1.5 mm、蹺度 0.06、厚度 1.4 mm 的勾心，測量其筋高、筋寬、勾心寬度、剛度值，力臂與筋高、筋寬、勾心寬度、剛度之間的尺寸關(guān)系見表1。

通過表1可知，隨著力臂的增加，勾心寬度先減小后增加，筋高先增加后減小，筋寬和剛度則逐步增加，這與王家宏[8]得出的結(jié)論一致。將筋高放大10倍，筋寬放大2倍，剛度縮小100倍后，其與力臂的關(guān)系見圖8和圖9。

從圖8可知勾心寬度與筋高呈負相關(guān)，即筋高增加是以勾心寬度的縮小來實現(xiàn)的，由圖9可知，力臂與筋寬呈正相關(guān)，剛度與筋寬亦呈正相關(guān)，且力臂在30 mm以下時無法確定筋高和筋寬誰對剛度起主要作用，而力臂在30 mm以上時筋寬對剛度的增加起了決定性的作用，整體上而言，力臂增加，筋寬增加，剛度也增加。

表1 力臂與筋高、筋寬、勾心寬度、剛度之間的關(guān)系

圖8 力臂與寬度、筋高的關(guān)系

圖9 力臂與筋寬、剛度的關(guān)系

3 結(jié)論

通過對勾心筋高、厚度、蹺度及筋寬的分析，得出如下結(jié)論：

1)筋高對勾心剛度的影響顯著，可通過增加筋高提高勾心剛度，同時可通過測量筋高判定勾心的大致剛度值；

2)在筋高1.5 mm以下時，可通過增加厚度來提高勾心剛度；

3)一定蹺度范圍內(nèi)，勾心剛度與蹺度呈正相關(guān)，對于高跟鞋可適當(dāng)提高蹺度增加勾心剛度；

4）力臂越長，筋寬越大，剛度越大，從而導(dǎo)致同一條勾心在不同位置的剛度不同，因此，需在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定力臂長度。

∶

[1]張俊華.楊文杰.皮鞋勾心的作用與設(shè)計[J].中國皮革；2003.32(2)∶114-115.

[2]林芳.黃秋蘭.陳競新.等.皮鞋鋼勾心縱向剛度檢測標(biāo)準(zhǔn)的對比及其測量不確定度分析[J].西部皮革，1671-1602(2010)∶11-0047-04.

[3]GB/T 3093.34-2008,鞋類勾心試驗方法縱向剛度[S].

[4]QB/T 1813-2000,皮鞋勾心縱向剛度試驗方法[S].

[5]劉顯奎,閆宏偉,李偉明,等.鋼勾心縱向剛度檢測方法中影響因素的研究 [J].中國皮革,2012(18)∶137-140.

[6]趙振普.勾心抗彎剛度測試中影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素[J].科技探索,2013(11)∶132.

[7]王家宏.后夾具對勾心抗彎剛度測試的影響探討[J].中國皮革,2011(16)∶73-75.

[8]王家宏,張志樂,張素璇.儀器結(jié)構(gòu)對勾心縱向剛度測試結(jié)果的影響 [J].中國皮革,2016(02)∶50-53.

[9]雷大鵬,劉強,毛小慧,等.影響鋼勾心縱向剛度的因素及其機制 [J].中國皮革,2014(22)∶117-121.