独立袋里的弹簧是什么样的你知道吗?

独立袋里的弹簧是什么样的你知道吗?

现在床垫讨论区的话题越来越有工匠精神了,可喜可贺,看来床垫工业有救啦......

床垫用独立袋装弹簧系统中所采用的个体弹簧,几乎无一例外的都是螺旋弹簧。在床网的研发、设计过程中,会根据力学设计要求和床垫成品应用场景需求的不同,选择不同的弹簧形态,他们分别是:圆柱螺旋弹簧和变径螺旋弹簧。值得注意的是,几乎没有在同一弹簧系统中同时使用这两种不同形态弹簧的成功范例,因为这样做的力学设计冗杂繁琐,且缺乏现实意义。

螺旋弹簧是最典型的弹簧结构,严格来说是由十七世纪英国博物学家、发明家胡克老爷子发明的,所以在英国很多会应用到螺旋弹簧的专业人士会把螺旋弹簧成为Hooke coil(胡克弹簧)。

可千万不要小看罗伯特·胡克这位老爷子,他就是传说中艾萨克·牛顿脚下的那位巨人,在力学、光学、天文学等多方面都有重大成就,被誉为英国的“双眼和双手”。若不是胡老爷子情商爆低,加上牛顿凭借《自然哲学的数学原理》的神助力,英国皇家科学院老大的交椅是轮不到牛顿的。

胡克最早发明的是圆柱螺旋弹簧,这种弹簧无论是在压缩、拉伸或扭转,都能够体现出胡克定律中理想弹性体的特征。

这种弹簧的优点在于压缩性表现在弹性极限内的形变量(压缩量)非常平均,力学表现稳定。作为床垫用弹簧时,搭配合适的垫层设计,可以获得丰富的适用性。

床垫对于不同使用者或同一使用者身体变化的兼容性是床垫的【适用性】(Adaptability Index)

但是,胡克弹簧作为床垫用弹簧时,对于压力的感应比较单调(直线性),也就是说承托较小的重量时提供较小的支撑力,承托较大重量时提供较大的支撑力,用在较硬床垫上时,可能会使体重较重的使用者的实际体感比指标体感要软,给人“缺乏支撑力”的错觉。另一种形态的螺旋弹簧便成为了一种选择,那就是变径弹簧。变径弹簧即弹簧的口径与腰径不同,或大或小。

腰径更小的螺旋弹簧对于压力的反馈更加敏锐,例如Sealy 的开放式弹簧,但这种形态的弹簧用作独立袋装弹簧系统时,床网整体稳定性非常差,不可用;

另一种是腰径比口径大的螺旋弹簧形态,就是我们最常见的独立袋装弹簧系统中的弹簧,有很多名字:鼓形弹簧、纺锤弹簧、橄榄形弹簧等等。但很多弹簧工业中的人还是喜欢用它本来的名字“Marshall Coil”,我叫他马修弹簧。

这种弹簧能够提供那种“遇重则硬”的“智慧”,但从力学表现上来说,这种弹簧在压缩与拉伸两种不同的荷载下,时会呈现出截然相反的力学表现。用在床垫上时,人们可感知的是:当承托人翻身等较大的肢体动作时,动态支撑力(回弹力)不及圆柱弹簧。

总而言之,每一种弹簧都有各自不同的特点,都各自有各自的优缺点。没有弹簧的“好坏”差异,只有使用得是否恰当的区别。

有没有再一次发现:“床垫的设计、研发、选材与制造,需要力学、材料学、人体工程学和医学等多学科,及制造业管理的知识基础和能力基础。”

我是爱唠叨的咖啡匠,无论是一张舒适的床,还是一杯香浓的咖啡,都是为了每天清晨优雅的醒来之后,不会感到困倦,保持充沛精力一整天。

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