盖巍巍，席亚兵

三一重型装备有限公司 辽宁沈阳 110027

掘进机履带板传递驱动力并承受设备机身重力，其工作环境恶劣，载荷变化剧烈。目前履带板主要采用合金材料制造，制造方法主要有锻造和铸造，但是锻造履带板比铸造的成本高 10 余倍，故铸造履带板的使用更为广泛。

现有某型号掘进机履带板在使用过程中发生了销耳断裂故障，该履带板采用的是铸造工艺，使用环境为硬岩工况，岩石硬度为F8～F9，掘进机在进尺至245 m 时发现履带板销耳断裂，为准确地找出故障原因，在履带板返厂后对其进行了化学成分和机械性能检验，从设计参数、产品质量及使用工况 3 个方面进行了分析，根据分析结果找出故障原因，并制定改进对策，为履带板的设计、制造及故障分析提供了借鉴和帮助。

1 设计参数

履带板轮廓尺寸为 720 mm×275 mm×120 mm，铸件主体壁厚为 90 mm，最小壁厚为 15 mm，销耳厚度为 17 mm，履带板左右两侧各有一个销孔，考虑浇注过程中的流动性，尽量将履带板的壁厚做到均匀过渡[1]，履带板材料为 ZG30CrMnSi。

1.1 履带板受力状况

履带板工作过程中受到拉力F1、掘进机重力G1以及地面摩擦力F23 种力的作用[2]。

掘进机重力G=1 200 000 N，行走部输出转矩T=220 000 N·m，驱动轮节圆直径D=965 mm，掘进机行走部单侧支重轮数量b=10 个。驱动轮的拉力F1、履带板承受掘进机重力G1以及地面摩擦力F2的计算公式如下：

驱动轮的拉力

F1=2T/D=2×220 000/0.965=4.56×105N，履带板承受掘进机重力

G1=G/2b=1 200 000/2×10=6×104N，地面摩擦力

F2=0.1G/2=6×104N。

1.2 履带板有限元分析

在Creo 中创建履带板三维模型，将模型简化并导入 ANSYS 软件中。设置履带板材料为 ZG30CrMnSi，泊松比为 0.3，弹性模量为 206 GPa，密度为 7 850 kg/m3，屈服强度为 490 MPa。……