ПРУЖИННЫЙ БЛОК "СМАРТ СПРИНГ"

Полезная модель относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности к производству мебели, и может быть использована для изготовления пружинных блоков для матрасов и мягкой мебели.
Известен пружинный блок, выполненный из пружин с верхней и нижней зонами поддержки, между которыми сформирована зона сжатия, при этом верхняя и нижняя зоны поддержки образованы соответствующими витками концов пружин в плоскости, перпендикулярной их оси, зона сжатия имеет биконусную конструкцию, а концы витков пружин верхней зоны поддержки имеют радиус меньший максимального радиуса витков зоны сжатия, при этом, концы витков пружин нижней зоны поддержки имеют радиус, равный максимальному радиусу витков зоны сжатия [RU 54741, U1, А47С 23/04, 27.06.2006].
Недостатком пружинного блока относительно низкая устойчивость при горизонтальных нагрузках.
Известен также пружинный блок, содержащий независимые пружины, помещенные в отдельные мешочки из нетканого полотна и установленные вплотную друг к другу, причем, независимые пружины выполнены из пружин с верхней и нижней зонами поддержки, между которыми сформирована зона сжатия, при этом, верхняя и нижняя зоны поддержки образованы соответствующими витками концов пружин в плоскости, перпендикулярной их вертикальной оси, а верхние и нижние поверхности мешочков, в которые помещены независимые пружины, приклеены соответственно к верхнему и нижнему слоям нетканого полотна с размерами, соответствующими размерам независимого пружинного блока [RU 64489, U1, А47С 17/00, 10.07.2007].
Недостатком пружинного блока являются сниженные потребительские качества, что вызвано относительно высоким уровнем скрипа ввиду взаимодействия соседних пружин.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пружинный блок [RU 112605, U1, A47C 23/04, 20.01.2012], выполненный из пружин с верхней и нижней зонами поддержки, между которыми сформирована зона сжатия, имеющая биконусную конструкцию, при этом, верхняя и нижняя зоны поддержки образованы соответствующими витками концов пружины в плоскости, перпендикулярной ее оси, а биконусная конструкция зоны сжатия образована усеченными конусами, причем, отношение диаметров их нижнего основания к верхнему составляет 1,2…1,3.
Данное устройство наиболее близко по технической сущности и числу общих признаков к заявленной полезной модели в силу чего принято в качестве ближайшего аналога.
Недостатком данного устройства является, то, что пружина биконусной формы, в том числе и с использованием формы усеченных конусов при сжатии в вертикальном направлении не имеет четкой осевой направленности в виду разности диаметров витков в зоне сжатия, это создает возможность деформации пружины в горизонтальных направлениях из-за низкой осевой устойчивости, а, следовательно, разрыва материала мешочка, в который обычно помещается пружина, или обивки матраса из набора пружинных блоков, что может привести к травмированию пользователя.
Еще одним недостатком данного устройства, как и предыдущего аналога, являются сниженные потребительские качества ввиду относительно высокого уровня скрипа матраца, вызванного трением витков соседних пружин, поскольку они касаются, по крайней мере, в двух зонах - в верхней и нижней зонах поддержки.
Дополнительно к этому в известных пружинных блоках для матрасов возможно проявление относительно высокого уровня остаточной деформации пружины, что снижает сроки эксплуатации матрасов.
Задача на решение, которой направлена предложенная полезная модель, заключается в повышении осевой устойчивости пружинного блока при одновременном повышении потребительских качеств при снижении уровня скрипа ввиду использования пружинного блока в матрасе из набора пружинных блоков, а также повышение сроков эксплуатации.
Требуемый технический результат заключается в том, что, в пружинном блоке, содержащем пружины с верхней и нижней зонами поддержки, между которыми сформирована зона сжатия, при этом, верхняя и нижняя зоны поддержки образованы соответствующими витками концов пружины в плоскости, перпендикулярной ее оси, зона сжатия имеет бочкообразную форму, а шаг навивки витков пружины в центральной части зоны сжатия пружины имеет величину 3/6÷3/4 шага навивки в зоне вторых витков зоны сжатия, при этом, диаметр витков пружины в зонах поддержки составляет 3/4÷4/5 от диаметра среднего витка зоны сжатия пружины, число витков пружины составляет 6÷8, а пружина выполнена из высокоуглеродистой стальной проволоки с содержанием титана от 0,005% до 0,01%, прошедшей нормализацию.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что число витков зоны сжатия пружины равно 4÷6. Данное количество, как подтвердили результаты испытаний, обеспечивает симметричность пружины, давая возможность эксплуатации обеих горизонтальных сторон такой конструкции для сидения и лежания.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в пружинном блоке используются пружины, прошедшие нормализацию в горизонтальном положении при температуре 280÷350°C в течении 50÷200 мс с последующим естественным охлаждением при комнатной температуре. Проведенные испытания при различных режимах нормализации показали, что такой режим является лучшим для обычных условий эксплуатации пружин.
На Фиг.1 - пружинный блок.
На Фиг.2 - пружина.
Пружинный блок содержит пружины 1 с нижней 2 и верхней 3 зонами поддержки, между которыми сформирована зона 4 сжатия.
Нижняя 2 и верхняя 3 зоны поддержки образованы соответствующими витками концов пружины в плоскости, перпендикулярной ее оси, а зона сжатия 4 имеет симметричную бочкообразную форму.
Пружина 1 выполнена из высокоуглеродистой стальной проволоки с содержанием титана от 0,005% до 0,01% с последующей нормализацией в горизонтальном положении при температуре 280÷350°C в течение 50÷200 мс с последующим естественным охлаждением при комнатной температуре. Диаметр витков пружины 1 в нижней 2 и верхней 3 зонах поддержки составляет 3/4÷4/5 от диаметра среднего витка 5 зоны сжатия пружины, число витков пружины составляет 6÷8, а шаг навивки витков пружины в центральной части 6 зоны сжатия пружины имеет величину 3/6÷3/4 шага навивки в зоне вторых витков 7 и 8 зоны сжатия.
В частном случае диаметр витков в нижней 2 и верхней 3 зонах поддержки составляет 45 мм, диаметр среднего витка 5 зоны сжатия составляет 60 мм, при этом шаг навивки пружины в зоне 6 составляет 40 мм, а в зоне 7 и 8 составляет 60 мм. Пружины 1, используемые в пружинном блоке, проходят нормализацию в горизонтальном положении при температуре 280÷350°C в течении 50÷200 мс с последующим естественным охлаждением при комнатной температуре.
В результате нормализации стальная проволока с добавлением титана приобретает однородную структуру и мелкозернистость, что позволяет обеспечить низкую величину остаточной деформации пружины до значения 2÷3%, а, следовательно, значительно увеличить срока эксплуатации пружинного блока.
Предложенные параметры пружины и режимы ее нормализации подтверждены опытным путем как оптимальные и наиболее экономичные.
Бочкообразная форма пружины позволяет обеспечить полное сложение витков пружины один в один при полном сжатии за счет разности значений диаметров всех витков пружины и, следовательно, исключить скрип, вызванный контактом витков самой пружины, а при наборе пружинных блоков для изготовления матрасов соседние пружины контактируют только средними пружинами зоны сжатия, что также уменьшает скрип, вызванный взаимодействием витков пружины. Она имеет четкую осевую направленность при сжатии за счет большого диаметра среднего витка зоны сжатия и симметричном расположении остальных рабочих витков, что снижает возможность деформации пружины в горизонтальном направлении и соответственно исключает возможность разрыва мешочков при размещении в них пружин.
За счет увеличение шага навивки двух крайних (первых) витков под верхней 3 и над нижней 2 зонами сжатия, в отличие от постоянного шага навивки пружины при постоянном диаметре проволоки, удается добиться увеличения величины жесткости пружины на 5÷10%.
Известно, что жесткость пружины определяется жесткостью витков ее составляющих, при этом, жесткость витка определяется шагом его навивки. Увеличение шага навивки приводит к прямо пропорциональному увеличению жесткости витка (следовательно, и пружины в целом), за счет роста силы упругости. Разница в шаге навивки в рассматриваемой зоне пружины между предлагаемой моделью и близким аналогом, как показали измерения, составляет 5÷10% (в зависимости от высоты пружины в свободном состоянии), что позволяет говорить о повышении жесткости пружины в предлагаемой модели на 5÷10% (а следовательно, несущей способности пружинного блока).
Используется пружинный блок следующим образом.
Наиболее употребительно использование пружинного блока - набор поля из отдельных пружин с образованием основы матраса, в котором они предварительно помещаются в мешочки и закрепляются вплотную друг к другу. Пружины в мешочках устанавливаются вплотную друг к другу в удерживающую конструкцию с обивкой, например, из декоративной ткани. Матрас выдерживает необходимый вертикальные нагрузки, что достигается соответствующим расчетом толщины, числа витков и материала пружин (той или иной маркой прутковой стали). При выполнении пружин 1 бочкообразной формы из стальной проволоки с добавлением титана обеспечивается низкая величина остаточной деформации пружины до значения 2÷3%, а, следовательно, значительно увеличивается срок эксплуатации пружинного блока. Бочкообразная форма пружины позволяет обеспечить полное сложение витков пружины один в один при полном сжатии за счет разности значений всех витков пружины и, следовательно, исключить скрип, вызванный контактом витков самой пружины, а при наборе пружинных блоков для изготовления матрасов соседние пружины контактируют только средними пружинами зоны сжатия, что также уменьшает скрип, вызванный взаимодействием витков пружины. Пружина имеет четкую осевую направленность при сжатии за счет большого диаметра среднего витка зоны сжатия и симметричном расположении остальных рабочих витков, что снижает возможность деформации пружины в горизонтальном направлении и соответственно исключает возможность разрыва мешочков при размещении в них пружин.
За счет увеличение шага навивки двух крайних первых витков под верхней и над нижней зонами сжатия, в отличие от постоянного шага навивки пружины при постоянном диаметре витков проволоки, удается добиться увеличения величины жесткости пружины на 5÷10%. Известно, что жесткость пружины определяется жесткостью витков ее составляющих, при этом жесткость витка определяется шагом его навивки. Увеличение шага навивки приводит к прямо пропорциональному увеличению жесткости витка (следовательно, и пружины в целом), за счет роста силы упругости. Разница в шаге навивки в рассматриваемой зоне пружины между предлагаемой моделью и близким аналогом, как показали измерения, составляет 5÷10% (в зависимости от высоты пружины в свободном состоянии), что позволяет говорить о повышении жесткости пружины в предлагаемой модели на 5÷10% (а следовательно, несущей способности пружинного блока).
Таким, образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, связанный с повышением осевой устойчивости пружинного блока при одновременном снижение уровня скрипа при использовании пружинного блока в матрасе из набора пружин предложенной конструкции и повышении сроков эксплуатации.