1.2.2　气浮轴承的特点及分类

气浮轴承按照结构可分为径向轴承、止推轴承、球形轴承、锥形轴承等。按照节流方式可分为小孔节流轴承、环面节流轴承、狭缝节流轴承、表面节流轴承、多孔介质节流轴承、螺旋槽节流轴承、人字槽节流轴承、摆动瓦轴承等。目前工程上多采用多样化、混合型节流方式，例如小孔节流-沟槽节流、小孔节流-面节流等。

气浮轴承按照润滑机理可分为三种类型：动压轴承（自作用润滑轴承）、静压轴承（外部供压润滑轴承）、动静压轴承（混合润滑轴承）。气浮动压润滑轴承，就结构而言是一种最简单的轴承，尤其是使用空气做润滑剂的动压轴承，几乎不需要任何附件。但是气浮动压轴承存在以下缺点。

（1）在启动和停止过程中，气浮动压轴承的磨损比液体动压轴承还严重。液体动压轴承的表面粗糙度中含有一些润滑剂，因此在启动、停止过程中，还能在一定程度上形成边界润滑；但气浮动压轴承的启动、停止过程完全是干摩擦。

（2）不仅是气浮动压轴承，所有类型的气浮轴承稳定性都比同类型的液体轴承差。气浮静压轴承存在气锤振动，但液体轴承却没有这种形式的不稳定现象。气浮动压轴承的基本工况是高速轻载。因为在这种工况下，才能发挥气浮轴承功耗小、发热低等优点。但是这种高速度、轻载荷（小偏心率），也是气浮轴承可能发生失稳的工况。失稳的后果是灾难性的，轴和轴承在极高的速度突然接触而表面却牢牢地粘在一起，从而造成轴承和轴的损毁，甚至对整个机器造成不堪设想的后果。

（3）尽管气体润滑剂的黏度很低，但气浮轴承转速高和长时间工作，摩擦发热就成了不能忽略的问题。对于气浮动压轴承，与外界的气体交换只占润滑气膜的很小一部分。大部分润滑膜内的气体周而复始地不断经受压缩和膨胀。在长时间的积累下，摩擦热将使轴承结构和润滑膜的温度升得很高，达到不能容忍的程度，所以不得不采用强迫冷却的措施。但这样一来，气浮动压轴承就丧失了结构简单的优点。

气浮动压轴承的这些缺点促进了气浮动静压轴承的发展。首先兴起的是气浮静压轴承。因为气浮静压轴承可能发生气锤振动，所以只能一改液体静压轴承表面深腔的做法，采用表面浅腔结构；浅腔的深度与气膜厚度相当。这样在轴承运转时有一种动压效应，称之为阶梯效应。于是轴承的气浮润滑膜不仅具有静压功能，同时还存在动压作用。这就是动静压轴承。气浮动静压轴承非常有效地克服了气浮动压轴承的主要缺点。

（1）在轴承的启动和停止过程中，不依赖轴运动的静压作用仍然可以保持完整的润滑膜，因而避免了磨损问题，大大地延长了轴承的使用寿命。

（2）提高气浮动压轴承稳定性的方法，通常是降低轴承的承载力，如采用窄轴承，增大气体润滑膜的平均厚度等，从而使轴承在较大的偏心率下工作。一般偏心率大于0.3就很难发生涡动，轴承很稳定。但气浮动静压轴承却可以做到在不降低承载能力的前提下，即在小偏心率作用下取得很高的稳定性。

（3）气浮动静压轴承的温升较低。由于存在外部供应，轴承内作为润滑膜的气体是不断更新的，相当于内部冷却。这样的冷却是很有效的，所以气浮动静压轴承的温升远低于气浮动压轴承，并且能在较低的平衡温度下长期工作。

对于小孔节流的气浮静压轴承，再采用了面节流、槽节流，就是上述的动静压气浮轴承，但是为了和动压轴承区别，大多数文献把动静压气浮轴承仍称为静压气浮轴承。本书研究的静压气浮轴承，在采用了沟槽节流后，也称之静压气浮轴承。