[发明专利]一种工程机械链轨节的硬度场设计方法

说明书

本发明提供了一种工程机械链轨节的硬度场设计方法，包括以下步骤：步骤一，根据摩擦副零件的接触应力特征，确定支重轮轮体与链轨节的硬度比范围；步骤二，根据链轨节的结构尺寸、材料特性以及磨损极限后链轨节的侧面部分的弯曲强度要求，运用有限元软件进行弯曲强度分析，确定磨损极限和硬化层深度；步骤三，根据链轨节的材料的端淬曲线确定表面硬度；步骤四，根据链轨节在工况环境下的耐磨性要求、抗疲劳性要求和抗冲击性要求以及链轨节的材料特性和材料的热处理工艺，确定芯部硬度；步骤五，根据述链轨节的踏面部分和链轨节的侧面部分的硬化层深度的分布要求以及述链轨节的材料的端淬特性，确定硬度梯度分布。

技术领域

本发明涉及机械设计领域，具体涉及一种工程机械链轨节的硬度场设计方法。

背景技术

履带链轨节作为履带行走装置的重要组成零件，常处于恶劣的工作环境，所受载荷复杂多样。在履带底盘工作过程中，链轨节踏面和支重轮轮体发生微动、滚动和滑动摩擦。链轨节的磨损失效是其主要的失效形式之一。链轨节磨损主要取决于工作现场的磨料种类及链轨节工作面的硬度和硬化层深度，链轨节设计时要求工作面要有足够的硬度和硬化层深度。链轨节承受的冲击载荷可以通过链轨节的芯部韧性来抵抗，链轨节磨损后，弯曲强度下降。

链轨节的硬度是通过材料的热处理来满足耐磨性和强度要求，链轨节整体调质确保芯部的硬度和强度要求，以抵抗使用过程中的冲击；表面淬火等热处理提高表面和次表面硬度确保链轨节的耐磨性能。为了满足链轨节的强度和耐磨性能，除合理选用材料和各种制造工艺，链轨节材料的热处理特性和链轨节的热处理强化工艺至关重要。

现有的链轨节硬度设计是通过材料的热处理特性确定链轨节表面硬度、硬化层深度和芯部硬度。链轨节热处理工艺方法过多的注重金属材料的性能与其成分、内部组织结构之间的关系和变化规律，在链轨节热处理工艺要求制定过程中，主要通过同类产品进行类比确定，没有把链轨节磨损、磨损链轨节的耐磨性以及磨损后强度要求有机的耦合起来。这样的设计是基于材料热处理特性的被动设计过程，而不是基于链轨节使用要求的主动设计过程，无法实现硬度梯度要求。因此，现有的链轨节硬度设计方法无法根据使用要求定量实现链轨节的热处理设计要求。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种工程机械链轨节的硬度场(包括任意点和任意截面的硬度)设计方法。

本发明提供了一种工程机械链轨节的硬度场设计方法，链轨节的踏面部分与支重轮轮体的轴径部分相互接触形成摩擦副，链轨节的侧面部分与支重轮轮体的轮缘部分相互接触形成摩擦副，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，根据摩擦副零件的接触应力特征，确定支重轮轮体与链轨节的硬度比范围；步骤二，根据链轨节的结构尺寸、材料特性以及磨损极限后链轨节的侧面部分的弯曲强度要求，运用有限元软件进行弯曲强度分析，确定链轨节的磨损极限和硬化层深度；步骤三，根据链轨节的材料的端淬曲线确定链轨节的表面硬度；步骤四，根据链轨节在工况环境下的耐磨性要求、抗疲劳性要求和抗冲击性要求以及链轨节的材料特性和材料的热处理工艺，确定链轨节的芯部硬度；步骤五，根据链轨节的踏面部分和链轨节的侧面部分的硬化层深度的分布要求以及链轨节的材料的端淬特性，确定链轨节的硬度梯度分布。

在本发明提供的工程机械链轨节的硬度场设计方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤一中，支重轮轮体与链轨节的硬度比在1.0-1.1之间。

在本发明提供的工程机械链轨节的硬度场设计方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤二中，链轨节的踏面部分和链轨节的侧面部分的磨损极限均不超过8mm；硬化层深度不超过15mm。

在本发明提供的工程机械链轨节的硬度场设计方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤三中，链轨节的表面硬度为52～56HRC。

在本发明提供的工程机械链轨节的硬度场设计方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤四中，链轨节的芯部硬度为25～36HRC。