农用自润滑滑动轴承材料研究.pdf

摘要

随着现代农业的快速发展，农业机械化的发展变得尤为重要。其中，农用滑动轴

承作为农业机械的重要部件，在农业机械中得到了广泛的应用。滑动轴承是最常用的

一种支撑轴类零件，具有较大的适用范围，可以有效保障轴的转动精确度和降低摩擦

磨损量等，故农用滑动轴承的性能直接影响到整个农业机械的寿命。本文首先，通过

有限元对不同载荷下农用滑动轴承进行静态结构分析，评估农用滑动轴承材料所需强

度。其次，选择力学性能优和耐腐蚀性较好的Cu-10Al-4Ni作为轴承基体材料，研究

了铁元素的加入对农用滑动轴承材料的组织和性能的影响。最后，研究了不同固体润

滑剂的加入对农用滑动轴承材料的组织和性能的影响。

主要研究分为以下几个方面：

（1）利用ANSYS有限元软件对农用滑动轴承进行了有限元仿真分析。通过有

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限元模拟和分析了农用滑动轴承在不同载荷下等效应力分布。在4.9×10N的载荷下，

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等效应力最大为56.50MPa，而在9.8×10N的载荷下，等效应力增加到112.99MPa。

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基于受力分析的结果，通过强度计算，得出材料在4.9×10N的载荷下，屈服强度需

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要大于等于84.74MPa；在9.8×10N的载荷下，屈服强度需要大于等于169.49MPa。

（2）研究了铁元素的添加对农用滑动轴承材料组织和性能影响。以铜粉、铝粉、

镍粉和铜包铁粉为原料，采用粉末冶金工艺制备含不同质量分数(0，1.6%，3.2%,4.8%，

6.4%)铁元素的Cu-10Al-4Ni合金，研究了铁含量对合金显微组织和性能的影响。随

着铁含量继续增加，AlCu相消失，K相增多，而K相开始减少。随着铁含量的增

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加，合金的烧结密度减小，硬度先降低后增加再降低，当铁质量分数达到3.2%时硬

度约为109HBW，合金的屈服强度随铁含量增加呈波动变化，当铁质量分数达到4.8%

时屈服强度约为310MPa。

（3）研究了润滑剂的添加对农用滑动轴承材料组织和性能影响。通过研究发现

Cu-10Al-4Ni-4.8Fe合金的屈服强度最大，因此以Cu-10Al-4Ni-4.8Fe合金为基础材料。

首先，研究了添加不同量的石墨对Cu-10Al-4Ni-4.8Fe粉末合金显微组织和性能影响。

随着单质石墨和铜包石墨含量的增加，合金中的孔洞和K相增多；合金的相对生坯Ⅰ

密度随着单质石墨含量的增加变化不大，但随着铜包石墨的增加，生坯密度逐渐降低；

合金的相对烧结密度、硬度、强度随着2种形态石墨含量的增加，都逐渐减少；随着

I

单质石墨添加量的增加，摩擦系数先增后降，而随着铜包石墨的增加，合金摩擦系数

2%

呈先增后减再增的趋势，当添加石墨时，合金的磨损量急剧下降，并且添加铜包

石墨合金的磨损量更低。其次，研究了添加不同量的MoS对Cu-10Al-4Ni-4.8Fe粉末

2

合金显微组织和性能影响。加入2%的MoS后，合金中出现片状Cu1.84Mo6S8相，随

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着MoS2增加，片状Cu1.84Mo6S8相增多，孔洞增加。随着合金中MoS2含量的增加，

合金的烧结密度先增后减，当MoS的添加量为2%时，烧结密度最大；随着MoS

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含量的增加，合金的硬度和屈服强度呈先增后减趋势，当MoS的添加量为2%时，