挖掘机托链轮安装螺栓有限元分析

吴金锋，杨晓磊，黄金辉

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221000）

高强度螺栓连接具有装配简便、耐疲劳、可拆换、连接的整体性和刚度较好等优点［1］，而托链轮使用环境恰与上述特点吻合，所以挖掘机托链轮的连接常采用这种连接方式。

托链轮作为挖掘机支承履带的重要部件，通常有轴座式和光轴式两种结构形式。轴座式结构通过连接螺栓安装在履带梁对应的安装座上。在工作过程中，托链轮一方面要承受上部履带的自重，另一方面，在倒车行驶时还要承受驱动轮拉紧履带的拉力在竖直方向的分力。如果螺栓强度不足，非常容易造成其断裂损坏，因此安装螺栓的强度分析在挖掘机的设计中非常重要。

本文以某型号挖掘机托链轮为例，在对其极限工况下受力分析的基础上，进行了有限元强度 分析。

1 几何模型建立与载荷分析计算

1.1 托链轮装配结构几何模型建立

目前挖掘机托链轮的装配结构主要是由托链轮、履带梁安装座和安装螺栓组成。结构形式如图1所示。

采用三维建模软件Solidworks创建几何模型，再通过Solidworks的Simulation接口将其导入到分析模块中进行网格划分等前处理。

图1 托链轮装配结构几何模型

1.2 模型的材料属性

本文连接螺栓材料为42CrMoA，托链轮安装座材料为Q345，托链轮轴座材料为ZG20Mn。材料属性见表1。

表1 材料属性

1.3 托链轮的受力分析

在不同的工作状态下，托链轮的受力是不同的。当挖掘机正常向前行驶时，上部履带较松弛，托链轮仅起托举履带的作用。……