滑动轴承在运转中阻尼性能好，故有良好的抗振性和运动平稳性。按照流体介质不同，主轴滑动轴承可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承；液体滑动轴承根据油膜压力形成的方法不同，有动压轴承和静压轴承之分；动压轴承又可分为单油楔和多油楔等。

1.液体动压轴承

液体动压轴承的工作原理与斜楔的承载机理相同，动压轴承依靠主轴以一定转速旋转时带着润滑油从间隙大处向间隙小处流动，形成压力油楔而将主轴浮起，产生压力油膜以承受载荷。轴承中只产生一个压力油膜的称单油楔动压轴承，它在载荷、转速等工作条件变化时，油膜厚度和位置也随着变化，使轴心线浮动而降低了旋转精度和运动平稳性。

主轴轴系中常用的是多油楔动压轴承。当主轴以一定的转速旋转时，在轴颈周围能形成几个压力油膜，把轴颈推向中央，因而主轴的向心性较好，当主轴受到外载荷时，轴颈偏载造成压力油膜变薄，压力升高，相对方向的压力油膜变厚而压力降低，形成新的平衡。此时承载方向的油膜压力将比普通单油楔轴承的压力高，油膜压力越高和油膜越薄，则其刚度越大，故多油楔轴承较能满足主轴组件的工作性能要求。

2.液体动压轴承的形式

（1）球头浮动式 图3-52所示短三瓦滑动轴承，它由三块扇形轴瓦组成，这种滑动轴承借助三个支承可以精确调整轴承间隙，一般情况下轴瓦和轴颈之间的间隙可调整到5～6μ^m，而主轴的轴心飘移量可控制在1μm左右，因而具有较高的旋转精度。三个压力油楔能自动地适应外加载荷，使主轴保持在接近于轴承中心的位置。而且，这种轴承还具有径向和轴向的自动定位作用，可以消除轴承边侧压力集中的有害现象。此外，这种轴承由于全部浸在油池中，可保证获得充分的润滑。由于轴承背面的凹球位置是不对称的，故主轴只宜朝一个方向旋转，不许反转。

它的油膜压力需在一定的轴颈圆周速度（v>4m/s）时形成。因为它的结构简单，制造维修方便，比滚动轴承抗振性好，运动平稳，故在各类磨床的主轴组件中得到广泛的应用。

（2）薄壁弹性变形式 如图3-53所示，箱壁5内的轴颈4位于薄壁套3内，有一定间隙。薄壁套3由一对滚子6和一个活动块2支承。在静止状态下，预紧弹簧1使薄壁套3变形，形成三个月牙形间隙。主轴空转产生液体动压力使薄壁套3回弹后与轴颈的间隙相当于油楔的出口端，月牙形间隙的深度相当于油楔的入口端。若薄壁套3设计合理，则主轴受力后仍能保持最佳间隙比，且可正反双向旋转。

图3-54所示为另一种薄壁弹性变形式油楔。五块轴瓦相互以五片厚度为0.50～0.75mm的钢片连接而成。轴瓦背面的圆弧形长筋的曲率半径小于箱体衬套内孔的半径，具有1∶20的锥度，与箱体锥孔是五条线接触。轴瓦用螺纹结构调整后产生轴向位移，使钢片弹性变形而形成油楔。

图3-52 短三瓦滑动轴承

图3-53 薄壁弹性变形式油楔（一）

1—预紧弹簧 2—活动块 3—薄壁套 4—轴颈 5—箱壁 6—滚子

图3-54 薄壁弹性变形式油楔（二）

3.液体静压轴承

（1）液体静压轴承及其特点

1）具有良好的速度与方向适应性。既能在极低的转速下，又能在极高的转速下工作，在主轴正反向旋转及换向瞬间均能保持液体摩擦状态。因此广泛用于磨床、车床及其他需要经常换向的主运动主轴上。

2）可获得较强的承载能力。只要增大油泵压力和承载面积，就可增大轴承的承载能力，故可用于重型机械中。如用于重量达500～2000t的天文光学望远镜旋转部件的支承。

3）摩擦力小、轴承寿命长。由于是完全液体摩擦，摩擦因数非常小，如用N46全损耗系统用油时摩擦因数约为0.0005，摩擦力很小。轴颈和轴承之间没有直接磨损，轴承能长期地保持精度。

4）旋转精度高，抗振性好。在主轴轴颈与轴承之间有一层高压油膜，具有良好的吸振性能，主轴运动平稳，它的油膜刚度高达800N/μm，而动压轴承只有200N/μm。

5）对供油系统的过滤和安全保护要求严格。要求配备一套专用供油系统，轴承制造工艺复杂。随着液压技术的进一步发展，静压轴承必将得到更广泛应用。

（2）静压轴承工作原理 静压轴承是利用外部供油（气）装置将具有一定压力的液（气）体通过油（气）孔进入轴套油（气）腔，将轴浮起而形成压力油（气）膜，以承受载荷。其承载能力与滑动表面的线速度无关，故广泛应用于低、中速，大载荷，高精度的机器。它具有刚度大、精度高、抗振性好、摩擦阻力小等优点。

图3-55所示为液体静压轴承工作原理图，油腔1为轴套8内面上的凹入部分；包围油腔的四周称为封油面；封油面与运动表面构成的间隙称为油膜厚度。为了承载，需要流量补偿。补偿流量的机构称为补偿元件，也称节流器（图3-55右半部分）。压力油经节流器第一次节流后流入油腔，又经过封油面第二次节流后从轴向（端面）和周向（回油槽7）流入油箱。

图3-55 液体静压轴承工作原理

1、2、3、4—油腔 5—金属薄膜 6—圆盒 7—回油槽 8—轴套

在不考虑轴的重量，且四个节流器的液阻相等（即R_g1=R_g2=R_g3=R_g4=R_g0）时，油腔1、2、3、4的压力相等（即p_r1=p_r2=p_r3=p_r4=p_r0），主轴被一层油膜隔开，油膜厚度为A₀，轴中心与轴套中心重合。

考虑轴的径向载荷F_W（轴的重量）作用时，轴心O移至O₁，位移为e，各个油腔压力就发生变化，油腔l的间隙增大，其液阻R_h1减小，油腔压力p_r1降低；油腔2却相反，油腔3、4压力相等。若油腔l、2的油压变化而产生的压差能满足p_r2=p_r1=F_W/A（A为每个油腔的有效承载面积，设四个油腔面积相等），主轴便处于新的平衡位置，即轴向下位移很小的距离，但远小于油膜厚度A₀，轴仍然处在液体支承状态下旋转。

因为流经每个油腔的流量q_h0等于流经节流器的流量q_g0，即q_h=q_g=q₀为节流器进口前的系统油压，及R_h（R_h1、R_h2、R_h3、R_h4）为各油腔的液阻，则

q=p_r/R_h=（p_s-p_r）/R_g，求得油腔压力为

对于油腔1和2

如果四个节流器的液阻是常量且相等，则

又因为油腔间隙液阻R_h2>R_h1，故油腔压力p_r2>p_r1。当节流器液阻同时发生变化，即R_g2<R_g1时，p_r2≫p_r1，向上的推力很大，轴的位移可以很小，甚至为零，即刚度趋向无穷大。

节流器的作用是调节支承中各油腔的压力，以适应各自的不同载荷；使油膜具有一定的刚度，以适应载荷的变化。由此可知，没有节流器，轴受载后便不能浮起来。(www.daowen.com)

节流器的种类很多，常用的有小孔（孔径远大于孔长）节流器；毛细管（孔长远大于孔径）节流器、薄膜反馈节流器。小孔节流器的优点是尺寸小且结构简单，油腔刚度比毛细管节流器大，缺点是温度变化会引起流体黏度变化，影响油腔工作性能。毛细管节流器虽轴向长度长、占用空间大，但温升变化小、工作性能稳定。小孔节流器和毛细管节流器的液阻不随外载荷的变化而变化，称为固定节流器。薄膜反馈节流器的液阻则随载荷而变，称为可变节流器，其原理如图3-55右半部分所示。它由两个中间有凸台的圆盒6以及两圆盒间隔金属薄膜5组成。油液从薄膜两边间隙h_g0流入轴承上、下油腔（左、右油腔各有一个节流器）。当主轴不受载时，薄膜处于平直状态，两边的节流间隙相等，油腔压力p_r1=p_r2，轴与轴套同心。当轴受载后，上、下油腔间隙发生变化使p_r2增大、p_r1减小，薄膜向压力小的一侧弯曲（即向上凸起），引起该侧阻力（R_g1）增大、流量减少；另一侧阻力R_g2减小，流量增加。使上、下油腔的压差进一步增大，以平衡外载荷，产生反馈作用。

4.空气动压轴承

（1）工作原理 空气动压轴承的工作原理与液体动压轴承基本相似，是在轴颈和轴瓦间形成气楔。由于空气的黏度变化较小，用于超高速、超高低温、放射性、防污染等场合有独特的优越性。空气动压轴承已用于惯性导航陀螺仪、真空吸尘器的小型高速风机（18000r/min）、纺织机心轴（转速大于100000r/min）、波音747座舱内的三轮型空调制冷涡轮机（40000r/min）、太阳能水冷凝器、飞机燃气涡轮（35000r/min）等机器中。空气动压轴承不需气源、密封和冷却系统，耗能低，效率达99%，结构简单，工作可靠，寿命长，适用于超高速轻载的小型机械。

（2）空气动压轴承的形式 常见的空气动压轴承形式有悬臂式、波箔式等。悬臂式如图3-56所示，壳体2的内孔中均匀固定6～12片金属薄片1，如屋瓦那样叠搭在一起。金属薄壳1类似悬臂曲梁，曲率半径大于轴颈3，叠搭后形成比轴颈小的变径孔。轴颈插装进去使变径孔胀大，薄片组夹紧并支承着轴。当轴上的驱动转矩大于轴颈和薄片组的摩擦转矩时，轴开始旋转，轴的转速提高到某一定值时，轴颈与薄片间形成的气楔产生动压将轴颈托起，没有机械摩擦，转速可以升高，气膜刚度相应增大。当轴颈受到脉冲载荷时，所产生的多余能量转换成薄片组的变形能，使气膜仍保持必要的厚度。薄片还吸收高速转轴的涡动能量，阻碍自激振动的形成。图3-57所示为波箔式，金属平薄带3（平箔）和金属波形薄带4（波箔）一端紧固在壳体2上，另一端处于自由状态，可沿圆周方向伸缩。平箔支承在波箔上有一定弹性。轴颈1旋转时与平箔间形成气楔，将轴托起，无机械摩擦，能达到高速。波箔起着吸收能量、防止自激振动、保证主轴转速稳定的作用。

图3-56 悬臂式

1—金属薄壳 2—壳体 3—轴颈

图3-57 波箔式

1—轴颈 2—壳体 3—金属平薄带 4—金属波形薄带

5.空气静压轴承

空气静压轴承的工作原理与液体静压轴承基本相似，是在轴颈和轴套间形成气膜。由于空气的黏度很小，流量较大，增加了气压装置的成本。为此应选用较小的间隙（约为液体静压轴承的1/3～1/2），且增大封气面宽度。气体密度随压力而变，要考虑质量流量而不是体积流量。气体静压轴承要用抗腐蚀的材料，防止气体中的水分等的腐蚀。气体静压轴承的形式主要有连接双半球式和球面式。

6.动静压轴承

（1）工作原理 动静压轴承综合了动压轴承和静压轴承的优点，工作性能良好。如动静压轴承用于磨床，磨削外圆时表面粗糙度Ra值达0.012mm，磨削平面时表面粗糙度Ra值达0.025mm。按工作特性可分为静压起动、动压工作及动静压混合工作两类。

（2）动静压轴承形式

1）油楔加工式。图3-58所示动静压轴承的油楔是加工所得的。在轴承工作面上设置了静压油腔和动压油楔，使之在不影响静压承载能力的前提下能产生较大的动压力。当轴颈的偏心量较大时，工作面产生的动压力为供油压力的几十倍，大大增加了轴承的承载能力，也有效地降低了油泵的能量消耗。

2）油楔镶块式。图3-59所示动静压轴承的油楔是镶块式的，节流器装在轴承外。

图3-58 油楔加工式动静压轴承

图3-59 油楔镶块式动静压轴承

7.磁悬浮轴承

磁悬浮轴承是利用磁力将轴无机械摩擦、无润滑地悬浮在空间的一种新型轴承。目前用于空间工业（如人造卫星的惯性轮和陀螺仪飞轮及低温涡轮泵）、机床工业（大直径磨床、高精度车床）、轻工业（涡轮分子真空泵、离心机、小型低温压缩机）、重工业（压缩机、鼓风机、泵、汽轮机、燃气轮机、电动机和发电机）等。

磁悬浮轴承的工作原理如图3-60所示。由图3-60a可知，径向磁力轴承由转子1和定子2组成。定子装有电磁体，使转子悬浮在磁场中。转子转动时，由位移传感器4随时检测转子的偏心，并通过反馈与基准信号（转子的理想位置）进行对比。由图3-60b可知，控制系统根据偏差信号进行调节，并把调节信号送到功率放大器，以改变定子电磁铁的电流，从而改变对转子的磁吸力，使转子向理想位置复位。

径向磁力轴承的转轴一般要配备辅助轴承。转轴工作时，辅助轴承不与转轴直接接触。当意外断电或磁悬浮失控时，辅助轴承能托住高速旋转的转轴，起安全保护作用。辅助轴承与转轴间的间隙一般为转子与电磁体气隙的一半。

图3-60 磁悬浮轴承

1—转子 2—定子 3—电磁铁 4—位移传感器

8.提高轴系性能的措施

（1）提高轴系的旋转精度 轴承（如主轴）的旋转精度中的径向圆跳动主要是由以下因素引起的：①被测表面的几何形状误差；②被测表面对旋转轴线的偏心；③旋转轴线在旋转过程中的径向漂移等。

轴系轴端的轴向圆跳动主要是由以下误差引起的：①被测端面的几何形状误差；②被测端面对轴心线的垂直度；③旋转轴线的轴向圆跳动等。

提高其旋转精度的主要措施有：①提高轴颈与架体（或箱体）支承的加工精度；②用选配法提高轴承装配与预紧精度；③轴系组件装配后对输出端轴的外径、端面及内孔通过互为基准进行精加工。

（2）提高轴系组件的抗振性 轴系组件有强迫振动和自激振动，前者是由轴系组件的不平衡、齿轮及带轮质量分布不均匀以及负载变化引起的，后者是由传动系统本身的失稳引起的。

提高其抗振性的主要措施有：

1）提高轴系组件的固有振动频率、刚度和阻尼，通过计算或试验来预测其固有振动频率，当阻尼很小时，应使其固有振动频率远离强迫振动频率。一般讲，刚度越高、阻尼越大，则激起的振幅越小。

2）消除或减小强迫振动振源的干扰作用。构成轴系的主要零部件均应进行静态和动态平衡，选用传动平稳的传动件、对轴承进行合理预紧等。

3）采用吸振、隔振和消振装置。

另外，还应采取温度控制，以减小轴系组件热变形的影响。如合理选用轴承类型和精度，并提高相关制造和装配的质量，采取适当的润滑方式可降低轴承的温升；采用热隔离、热源冷却和热平衡方法以降低温度的升高，防止轴系组件的热变形。