一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构的制作方法

1.本实用新型涉及绳轮技术领域，具体为尼龙绳轮


背景技术：

2.曳引系统是电梯的主要系统之一，起到输出动力、传递动力，驱动轿厢运行的功能。其中绳轮是曳引系统的重要组成部分，轿厢和对重通过曳引钢丝绳缠绕绳轮实现上下运行和悬挂，绳轮组件的设计关系到电梯振动、异响等情况，由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，会因绳轮寿命过短、钢丝绳脱槽等问题造成安全事故。因此绳轮的结构优化设计对用户体验和电梯安全运行有重要意义。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，包括尼龙绳轮、轴承组件和连接轴；所述尼龙绳轮通过轴承组件与所述连接轴连接；
5.所述尼龙绳轮沿着周向间隔划分为功能填充区域和非功能填充区域；
6.所述尼龙绳轮的功能填充区域填充了多孔结构，所述多孔结构为带有中心支撑的立方晶格结构，所述带有中心支撑的立方晶格结构的孔隙率为50％。
7.在一较佳实施例中，所述功能填充区域为尼龙绳轮板间的扇形区域；所述非功能填充区域为相邻两个扇形区域之间的区域。
8.在一较佳实施例中，对尼龙绳轮的功能填充区域进行填充多孔结构，应用多孔材料提高绳轮的强度和刚度等机械性能，同时使得绳轮的冲击性能的进一步提高，减少电梯事故的发生。
9.在一较佳实施例中，所述带有中心支撑的立方体晶格结构的孔隙率为50％，其晶格胞元大小为20mm,晶格杆件直径尺寸为6mm。
10.在一较佳实施例中，所述尼龙绳轮材料为mc尼龙，其杨氏模量为1020mpa，泊松比为0.47，密度为1.152g/cm3，热膨胀系数为10.5
×
10-5
1/℃。
11.在一较佳实施例中，所述轴承组件的材料为轴承钢。
12.在一较佳实施例中，所述连接轴的材料为45钢。
13.相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：
14.该尼龙绳轮的立方晶格优化结构，在尼龙绳轮的肋板区域的内部填充了立方晶格的多孔结构，利用晶格结构具有轻质、高强度比、稳定等优点，来减轻绳轮质量、节省材料以及优化绳轮结构力学性能；尼龙绳轮使用mc尼龙材料，使绳轮进一步具有高抗压强度、自润滑、耐磨损、吸振、减噪等多种优越性能。从而很大提高绳轮的抗压强度，抗冲击性能和耐磨损性能，而且还能减轻绳轮质量、节省材料，使绳轮满足工程需要。
附图说明
15.图1是本实用新型的优选实施例的尼龙绳轮模型装配图正视图；
16.图2是本实用新型的优选实施例的尼龙绳轮模型装配图侧视图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
20.本实施例提供了如图1-图2所示的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，包括尼龙绳轮1，轴承组件2和连接轴3；所述尼龙绳轮1通过轴承组件2与连接轴3连接。所述尼龙绳轮1沿着周向间隔设置有功能填充区域和非功能填充区域，所述功能填充区域填充了多孔结构4。本实施例中，所述功能填充区域为扇形的区域，而非功能填充区域为两个功能填充区域之间剩余的区域。
21.之所以将尼龙绳轮划分为功能填充区域4和非功能填充区域，是因为通过有限元分析，可发现尼龙绳轮肋板间的6个扇形区域结构应力分布均匀且应力值较低，不是绳轮的主要作用区域，因为其不与绳子和轴承直接接触，所以将尼龙绳轮的这部分区域划分为功能填充区域，尼龙绳轮的剩余部分区域划分非功能填充区域。
22.确定了需要对功能填充区域进行填充后，还需要对尼龙绳轮的6个扇形功能填充区域结构进行结构优化设计，由于多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔振、隔热等优点，所以对尼龙绳轮的6个功能填充区域进行填充多孔结构，应用多孔材料提高绳轮的强度和刚度等机械性能，同时使得绳轮的冲击性能的进一步提高，减少电梯事故的发生。
23.经过分析，对尼龙绳轮填充的多孔结构为立方晶格结构，首先对尼龙绳轮的功能填充区域进行4种立方晶格结构，4种立方晶格结构的拓扑形状分别为常规立方体晶格，带有中心支撑的立方体晶格，带有底部中心的立方体晶格和带有侧交叉支撑的立方体晶格。
24.然后对立方晶格结构进行晶格拓扑参数设计，将立方晶格结构的孔隙率控制为50％，其中晶格胞元大小为20mm,晶格的杆件直径为6mm。
25.尼龙绳轮的材料选用mc尼龙，利用mc尼龙具有的高抗压强度、自润滑、耐磨损、吸
振、减噪等多种优越性能，来进一步提升尼龙绳轮的抗压强度，减振性能已经耐摩擦性能。
26.mc尼龙的材料性能分别为选用2种材料属性，分别为材料属性1：杨氏模量为1020mpa，泊松比为0.47，密度为1.152g/cm3，热膨胀系数为10.5
×
10-5
1/℃。以及材料属性2：杨氏模量为1020mpa，泊松比为0.47，密度为1.152g/cm3，7
×
10-5
1/℃。
27.轴承材料为轴承钢，杨氏模量为207000mpa，泊松比为0.29，密度为7.80g/cm3，热膨胀系数为1.25
×
10-51/℃；轴材料为45钢，杨氏模量为210000mpa，泊松比为0.30，密度为7.85g/cm3，热膨胀系数为1.159
×
10-51/℃。
28.对上述不同尼龙绳轮的材料属性，不同立方晶格拓扑形状的尼龙绳轮进行有限元分析。对比结果的应力、位移分布情况，关注应力集中、变形、应力位移峰值等指标,可以发现，带有侧交叉支撑的立方体晶格的绳轮板的变形量和所受应力都是最大，带有中心支撑的立方体晶格的绳轮板的变形量和所受应力都是最小。因此可得出性能最优的绳轮板间晶格结构为带有中心支撑的立方体晶格结构。且最佳的mc尼龙的材料属性为材料属性1：杨氏模量为1020mpa，泊松比为0.47，密度为1.152g/cm3，热膨胀系数为10.5
×
10-5
1/℃。
29.其中所述有限元分析步骤为：使用ug建立不同立方晶格拓扑形状的尼龙绳轮模型,在ansys workbench中导入绳轮模型后，设置两种mc尼龙，轴承和45钢的材料属性参数，网格设为c3d4四面体，大小为根据模型大小自动划分。
30.其中载荷边界条件为设置工作环境温度为50℃；在绳轮底部两侧分别施加底端最大，两侧最小的三角函数分布方式的变量函数载荷；反绳轮轴与轴承接触位置上方施加轴承载荷，为正弦分布；在轴两端卡口位置施加位移约束，限制其xyz三个方向的自由度，然后分析进行分析求解。
31.该尼龙绳轮的立方晶格优化结构，在尼龙绳轮的肋板区域的内部填充了立方晶格的多孔结构，利用晶格结构具有轻质、高强度比、稳定等优点，来减轻绳轮质量、节省材料以及优化绳轮结构力学性能；尼龙绳轮使用mc尼龙材料，使绳轮进一步具有高抗压强度、自润滑、耐磨损、吸振、减噪等多种优越性能。从而很大提高绳轮的抗压强度，抗冲击性能和耐磨损性能，而且还能减轻绳轮质量、节省材料，使绳轮满足工程需要。
32.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

技术特征：
1.一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，包括尼龙绳轮、轴承组件和连接轴；所述尼龙绳轮通过轴承组件与所述连接轴连接；所述尼龙绳轮沿着周向间隔划分为功能填充区域和非功能填充区域；所述尼龙绳轮的功能填充区域填充了多孔结构，所述多孔结构为带有中心支撑的立方晶格结构，所述带有中心支撑的立方晶格结构的孔隙率为50％。2.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，所述功能填充区域为尼龙绳轮板间的扇形区域；所述非功能填充区域为相邻两个扇形区域之间的区域。3.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，对尼龙绳轮的功能填充区域进行填充多孔结构，应用多孔材料提高绳轮的强度和刚度。4.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，所述带有中心支撑的立方体晶格结构的孔隙率为50％，其晶格胞元大小为20mm,晶格杆件直径尺寸为6mm。5.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，所述尼龙绳轮材料为mc尼龙，其杨氏模量为1020mpa，泊松比为0.47，密度为1.152g/cm3，热膨胀系数为10.5
×
10-5
1/℃。6.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，所述轴承组件的材料为轴承钢。7.根据权利要求1所述的一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，其特征在于，所述连接轴的材料为45钢。

技术总结
本实用新型提出一种尼龙绳轮的立方晶格优化结构，包括尼龙绳轮，轴承组件和连接轴；所述尼龙绳轮划分为功能填充区域和非功能填充区域，所述尼龙绳轮的功能填充区域填充了多孔结构，所述多孔结构为带有中心支撑的立方晶格结构，所述带有中心支撑的立方晶格结构的孔隙率为50％，所述尼龙绳轮的材料为MC尼龙。绳轮组件的设计关系到电梯振动、异响等情况，由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，会因绳轮寿命过短、钢丝绳脱槽等问题造成安全事故。本实用新型所述的尼龙绳轮的立方晶格优化结构，可以显著优化绳轮力学性能，提高绳轮的抗压强度，抗冲击性能和耐磨损性能，而且还能减轻绳轮质量、节省材料，使绳轮满足工程需要。满足工程需要。满足工程需要。


技术研发人员：朱志彬 黄宏波 黄学斌 徐火力 赖跃阳 刘晓颖 刘长煌 黄启斌
受保护的技术使用者：福建省昇阳泰机电工程有限公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/7/23