一、什么是浮环轴承？

浮环轴承也可以称为浮动套滑动轴承（有时也简称：浮动轴承），这种轴承是在原有径向滑动轴承结构的基础上，再加入一个或多个可在轴颈和轴承之间自由转动的轴套，将原来的一个摩擦副变为两个或多个同时工作的摩擦副，浮环套两边均为润滑油。下面以牙轮钻头工况的浮动套轴承为参照，看下浮环轴承的结构图，如图1所示。

图1 牙轮钻头浮环轴承（浮动套滑动轴承）试件结构示意图

1—牙爪（轴承内副）；2—牙轮（轴承外副）；3—浮动套；4—密封圈

浮环轴承可分为两种：一种全浮动轴承（浮环旋转），如下图2所示；另一种是半浮动轴承（不旋转），如下图3所示；

图2 全浮动轴承

图3 半浮动轴承

二、乳环轴承的使用特点

1、较高的运转稳定性。浮动套的引入，使径向轴承的油膜从单膜变为双膜或多膜，经理论和试验研究证明其具有较高的运转稳定性。

2、高转速时旋转精度高。由于其具有较高的运转稳定性，所以在高转速时具有较高的旋转精度，可以作为机床、电主轴等的支承系统。

3、结构紧凑，易于调整。通过结构参数的优化，可以控制浮动套与轴承的转速比。

4、摩擦功耗低、温升容易控制。由于浮动套的引入，使得轴承内外运转于不同的速度区域内，且浮动套具有较稳定的转速比，因此，轴承高速运转时具有较低的摩擦损耗。

5、寿命较普通滑动轴承长。由于轴承在高速运转时的摩擦损耗较低，其散热和温度的变化可以得到较好的控制，降低了轴承的磨损速度，延长了轴承的使用寿命。

6、适合在高速、大载荷下运转。由于浮动套的引入使得轴承相对速度降低，同时也降低了出现紊流的临界速度，可使轴承在高速下承受较大载荷。

三、乳环轴承的工作原理

在滑动轴承中加入浮动套后，轴颈或轴承旋时，由于摩擦力将使得浮动套转动，在润滑状态下浮动套内外将各形成一个具有一定承载能力的油膜当浮动套的转动速度达到一定值时，作用在浮动套内外表面上的合力和摩擦力矩分别达到平衡，这样就将原径向滑动轴承的一个摩擦副变成能了浮动套内外两个摩擦副，且每个摩擦副的相对滑动速度都低于原轴承。

由摩擦学原理可知，滑动轴承的摩擦功率损失随摩擦面之间相对滑动速度的平方而变化，但是只和摩擦面的接触面积成线性变化。浮动套轴承将原轴承一分为二后，由于增加了一个摩擦副，所以增加了摩擦面的接触面积，但由于同时降低了摩擦面之间的相对滑动速度，从而降低了轴承的摩擦功率损失。因此，若所有其他参数保持不变，由于浮动套的旋转将常常使得阻力有所减小，随之而来的是摩擦功率损失降低、轴承温升下降等一系列变化。

如下图4所示，当浮动套稳定旋转时，依据平衡条件，内外油膜压力在浮动套上产生的合力应该大小相等，方向相反，且内外两个摩擦副作用在浮动套上的摩擦力产生的力矩应该大小相等。

图4 牙轮钻头浮环轴承（浮动套滑动轴承）试件结构示意图

四、浮环轴承试件的设计及加工

浮动套轴承的设计关键在于其内外间隙大小的确定。对于牙轮钻头，内间隙大于外间隙时浮动套才可能在外副摩擦力的带动下转动，起到将摩擦副一分为二的作用。因此，结合牙轮钻头轴承系统的具体结构，设计了3种间隙配合，试件的部分零件图和装配图基本尺寸与结构相同。

1、试件由成都某机械厂加工制造，3组试件的照片如图5所示。

图5 牙轮钻头浮环轴承（浮动套轴承）试件

2、3个轴承试件的实际尺寸和间隙配合见表1。内外间隙比分别为1.72、3.54、0.89，为了验证开口油楔对浮动套运转性能的影响，三号浮动套为开口型浮动套。

表1 浮环轴承（浮动套轴承）试件结构尺寸表

3、图6为安装在轴承实验机上的牙爪和上面的传感器照片。图8是镶有3块磁铁的浮动套和“O”形密封圈照片。

图6 安装在轴承试验机上的牙爪

图7 镶有3块磁铁的浮动套和“O”形密封圈