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运动鞋主要性能对鞋底受力的影响
来源: 广州市美尔杰鞋材有限公司 发布时间: 2019-02-26




  众所周知,鞋底与鞋面不同之处,就是它要承载一个人全身的体重,在跑步等快速运动时,甚至要受到约2~4倍体重的压力。不仅如此,还要求它能具备耐磨性、避震性、弹性、防滑性、抗扭伤性、舒适透气性,软硬度适宜,重量轻和耐挠曲等功能。那么如何才能达到这么多的要求呢?这就必须要求制鞋从运动鞋的定位上进行受力分析,通过检测分析手段,为鞋底设计提供依据。现就运动鞋几个主要性能对鞋底受力的影响进行分析,供业界人士参考。

  1.耐曲挠性
  运动鞋的耐折性是消费者优先考虑的要素,也是国内质量监督部门十分注重的一个物性指标,其测试方法是GB/T3903.1 1994的国家标准,在鞋底跖趾关节处割口5mm长,以每秒约4次的折挠频率进行测试,要求极其苛刻。所以,鞋底设计生产时,应考虑鞋底弯折沟的厚度和底材的韧性。一般弯折沟的设计均以圆弧形为主,可避免应力集中,起分散弯折力和延伸力的作用,同时,在弯折沟背面应以加强筋的方式加厚至2.0mm以上。
  2.耐磨性
  在国内还处于较低消费水平的现阶段,运动鞋的耐穿性无疑是消费者最关心的,其中除鞋底的耐折性外,能否耐磨也是耐穿性的决定因素之一。
  1周边磨耗
  一般情况下,鞋底周边(前掌、中腰、后跟)边缘向内10~15mm是受磨最多的部位,但其受磨程度小于鞋头和后跟。其原因是,大拇指、小拇指和脚跟三点是主要的受力部位。
  2鞋头磨耗
  鞋头受磨程度小于后跟,鞋头外侧受磨小于鞋头内侧。其原因是,走路或跑步时,都是后跟先着地,脚提离地面时,大拇指最后提起且向前推进并产生摩擦力。
  3后跟磨耗
  后跟是受磨耗的主要部位,据统计:80%以上人的脚是以脚后跟外侧先着地,又因脚在起步、落地时,均是朝向内心偏移,所以其外侧受磨程度大于内侧。
  4耐磨设计
  根据以上的受磨分析,一些受磨功能要求高的运动鞋(如:球鞋),就须选用耐磨性能好的橡胶做大底,如采用意大利超强耐磨的vibra橡胶底。或者在鞋头内侧和后跟外侧,特意设计耐磨的橡胶贴片,目前最佳的测试方法是以SATRATM174-94进行DIN测试评估。
  3.止滑性
  在进行篮球运动时常常有急停、急转动作,此时要求运动鞋(如:蓝球鞋)具有较高止滑性,否则,不仅会引起一场精采赛事的失利,还可能会造成运动员受伤。
  然而,在鞋底其他方面条件不变的条件下,耐磨耗性和止滑性却是成反比的,耐磨耗性越好,就意味着止滑性下降;止滑愈佳,则其耐磨性就差。
  所以应通过大量的测试对比,找到耐磨耗性和止滑性最佳的结合点,来进行设计生产。当然,还要从运动鞋的功能上去考虑鞋底纹路的设计,从而确定耐磨耗性和止滑性之间的最佳平衡点。
  4.透气性
  透气性不仅只限于鞋面,鞋底同样也要求有透气性。因为在正常穿用运动鞋时,人足部皮肤的温度可达到34~35℃;而在激烈运动时,其温度将达到43~49℃;此外,大底纹路设计越粗糙、愈复杂,与地面摩擦力就愈大,热度也愈高。
  因此,鞋底透气性的设计是非常必要的,但同时要考虑其防水性,一般是在气窗处涂抹一层能透气的防水胶,或采用美国wL.GORE公司的GORETE×材料。
  5.支撑力
  支撑力是一个比较复杂的问题,具体说就是通过运动鞋紧缩厚实的设计,来保证脚对人体强有力的支撑。这种紧缩的设计,可以克服脚向四周分散力量,从而保证向上的支撑力。
  一般采用硬支撑片(如TPU片)从鞋腰延伸至后跟,插人中底或在大底与中底之间,对人脚起平稳支撑、固定的作用,也可防止运动中的扭伤。
  6.避震性
  人在负重的状态下徒步行走,每公里约走600~700步。这就意味着每步行一公里,一只脚要承受600~700次的重力冲击,若是激烈运动,则其冲击力就更大。
  有人做过统计,一个人在跑步时,脚触地的瞬间,受到地面的冲击力将达到人体重量的2~4倍。如果鞋没有良好的减震系统来缓解这种冲击,一定会使双脚感到疲惫不堪,还会对大脑造成冲击。一般情况下,采用具有一定弹性的中底(如EVA、PU)或在大底后跟嵌入具有弹性的垫片(如EVA、PU),以减少冲击力。
  同时,可以达到能量回输的效果(能量回输是指鞋底在冲击到地面之后,借由受压变形的弹性体将动能吸收,稍后,在它离地之前,因弹性体形状的回复而将能量还给穿着者,使穿着者跑得更快、跳得更高)。
  7.抗扭伤性
  人的脚是由26块骨骼组成。人的行走过程是一个很复杂且科学的骨骼和肌肉协调运动的过程,脚从触地到抬离地面,受到一个向上的冲力和向前的摩擦力,在脚触地的瞬间,受到一个很大的冲力,在抬离地面前,需要对地面施加一定作用力以得到向前的摩擦力。
  在这一过程中,分析人脚的运动过程是这样的:80%以上人的脚是以脚后跟外侧先着地,此时脚后跟轴线略向外偏斜,着地时脚受到一个很大的冲力,它自然地向内翻转,以分散地面冲击造成的对脚关节的伤害,最后脚后跟轴线从向外偏斜位置转到垂直地面位置;在抬离地面前,各相关肌肉群及关节收缩紧张,以提供对地面的作用力,此时脚后跟轴线由垂直地面位置又转到外斜位置,以提供作用力。
  在这一过程中,通常会出现两种情况:过度翻转和翻转不够。如果脚落地后向内翻转时,脚后跟轴线过了垂直面向内斜,那么在脚离地时,它来不及调整到外斜位置,使肌肉骨骼未能做好充分准备,易造成运动扭伤为了克服脚弓下塌的扁平足易出现运动扭伤的问题,鞋底一般设计成双密度的弹性体,在鞋底后跟内侧位置,设计一相对密度高的材料,以抵抗人脚过度翻转而造成的扭伤。
  另一种情况是常发生在高脚弓的人身上的翻转不够的现象。由于高脚弓人的脚关节一般比较僵硬,在脚落地时,往往不能完全翻转到垂直位置,不足以化解地面对脚及各关节的冲击,而易造成扭伤,有此类脚的人,往往在其整个鞋外侧,磨损比较厉害,后跟避震好和符合脚型的鞋楦是其最佳的选择。
  当然,也可从结合鞋垫的设计上,来增强抗扭力和减轻疲劳感。
  8.轻量化
  轻量化是直接影响运动鞋舒适性的因素之一,也是运动员能否最佳发挥的一个关键因素。因为运动员在运动时体能消耗很大,要求尽量减少体重外的负荷,其中运动鞋是主要的考虑因素,要在保证运动鞋功能的基础上,尽量减轻鞋重量,让运动员步履轻盈。
  国外早已对运动鞋重量规定了上限,国内近年来也大量采用PU.EVA.MD和射出EVA等发泡弹性体作为中底,或采用发泡橡胶作为鞋底,对底材定出了较规范的密度要求,据调查:有时一双还不足400g的运动鞋,却已经具有很好的柔韧性。


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