[發明專利]一種工程機械鏈軌節的硬度場設計方法

有效

• 申請號: 201810028963.0
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108256200B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 盧曦;劉漢光;劉曉輝
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;B62D55/20;C21D9/00;G06F119/14
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種工程機械鏈軌節的硬度場設計方法，包括以下步驟：步驟一，根據摩擦副零件的接觸應力特征，確定支重輪輪體與鏈軌節的硬度比范圍；步驟二，根據鏈軌節的結構尺寸、材料特性以及磨損極限后鏈軌節的側面部分的彎曲強度要求，運用有限元軟件進行彎曲強度分析，確定磨損極限和硬化層深度；步驟三，根據鏈軌節的材料的端淬曲線確定表面硬度；步驟四，根據鏈軌節在工況環境下的耐磨性要求、抗疲勞性要求和抗沖擊性要求以及鏈軌節的材料特性和材料的熱處理工藝，確定芯部硬度；步驟五，根據述鏈軌節的踏面部分和鏈軌節的側面部分的硬化層深度的分布要求以及述鏈軌節的材料的端淬特性，確定硬度梯度分布。

技術領域

本發明涉及機械設計領域，具體涉及一種工程機械鏈軌節的硬度場設計方法。

背景技術

履帶鏈軌節作為履帶行走裝置的重要組成零件，常處于惡劣的工作環境，所受載荷復雜多樣。在履帶底盤工作過程中，鏈軌節踏面和支重輪輪體發生微動、滾動和滑動摩擦。鏈軌節的磨損失效是其主要的失效形式之一。鏈軌節磨損主要取決于工作現場的磨料種類及鏈軌節工作面的硬度和硬化層深度，鏈軌節設計時要求工作面要有足夠的硬度和硬化層深度。鏈軌節承受的沖擊載荷可以通過鏈軌節的芯部韌性來抵抗，鏈軌節磨損后，彎曲強度下降。

鏈軌節的硬度是通過材料的熱處理來滿足耐磨性和強度要求，鏈軌節整體調質確保芯部的硬度和強度要求，以抵抗使用過程中的沖擊；表面淬火等熱處理提高表面和次表面硬度確保鏈軌節的耐磨性能。為了滿足鏈軌節的強度和耐磨性能，除合理選用材料和各種制造工藝，鏈軌節材料的熱處理特性和鏈軌節的熱處理強化工藝至關重要。

現有的鏈軌節硬度設計是通過材料的熱處理特性確定鏈軌節表面硬度、硬化層深度和芯部硬度。鏈軌節熱處理工藝方法過多的注重金屬材料的性能與其成分、內部組織結構之間的關系和變化規律，在鏈軌節熱處理工藝要求制定過程中，主要通過同類產品進行類比確定，沒有把鏈軌節磨損、磨損鏈軌節的耐磨性以及磨損后強度要求有機的耦合起來。這樣的設計是基于材料熱處理特性的被動設計過程，而不是基于鏈軌節使用要求的主動設計過程，無法實現硬度梯度要求。因此，現有的鏈軌節硬度設計方法無法根據使用要求定量實現鏈軌節的熱處理設計要求。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種工程機械鏈軌節的硬度場(包括任意點和任意截面的硬度)設計方法。

本發明提供了一種工程機械鏈軌節的硬度場設計方法，鏈軌節的踏面部分與支重輪輪體的軸徑部分相互接觸形成摩擦副，鏈軌節的側面部分與支重輪輪體的輪緣部分相互接觸形成摩擦副，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟一，根據摩擦副零件的接觸應力特征，確定支重輪輪體與鏈軌節的硬度比范圍；步驟二，根據鏈軌節的結構尺寸、材料特性以及磨損極限后鏈軌節的側面部分的彎曲強度要求，運用有限元軟件進行彎曲強度分析，確定鏈軌節的磨損極限和硬化層深度；步驟三，根據鏈軌節的材料的端淬曲線確定鏈軌節的表面硬度；步驟四，根據鏈軌節在工況環境下的耐磨性要求、抗疲勞性要求和抗沖擊性要求以及鏈軌節的材料特性和材料的熱處理工藝，確定鏈軌節的芯部硬度；步驟五，根據鏈軌節的踏面部分和鏈軌節的側面部分的硬化層深度的分布要求以及鏈軌節的材料的端淬特性，確定鏈軌節的硬度梯度分布。

在本發明提供的工程機械鏈軌節的硬度場設計方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，支重輪輪體與鏈軌節的硬度比在1.0-1.1之間。

在本發明提供的工程機械鏈軌節的硬度場設計方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，鏈軌節的踏面部分和鏈軌節的側面部分的磨損極限均不超過8mm；硬化層深度不超過15mm。

在本發明提供的工程機械鏈軌節的硬度場設計方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，鏈軌節的表面硬度為52～56HRC。

在本發明提供的工程機械鏈軌節的硬度場設計方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟四中，鏈軌節的芯部硬度為25～36HRC。