当前,节能环保和创新驱动发展已成为国家战略重点,水介质代替矿物润滑油作为润滑剂已成为一种趋势。水润滑轴承具有环境友好、成本低、结构紧凑、易于维护和可持续性等优点,成为当前泵用轴承行业的热点,特别是应用于水环境下运转的设备和装置中。目前,尽管国内外专家和学者针对水润滑轴承材料和润滑特性的研究很多,但是动压水润滑轴承润滑机理、承载特性和结构设计与优化相关理论尚不够成熟。水作为润滑介质有其自身粘度低、易空化等特点,仅依靠实际经验或油润滑设计理论设计的泵用水润滑轴承容易造成边界润滑和混合摩擦,不能满足可靠性和使用寿命的要求。因此,研究泵用动压水润滑轴承相关理论、设计和方法尤为重要。本文考虑水作为润滑介质自身的特性,基于水润滑轴承动压形成的原理,运用数值仿真和试验相结合的方法研究常用工况下的泵用水润滑轴承结构参数和工况对其动压润滑机理和承载机理的影响规律,形成可用于常规工况下泵用水润滑轴承结构设计和优化的规律。最后,针对卧式轴流泵(500ZWB-4)导轴承实际工况,设计能够适用于该导轴承的动压水润滑轴承。开发了一种能够用于水润滑轴承的PTFE基复合材料;建立动压水润滑试验台,运用轴承直接浸没于水中和轴承密封供水两种试验方法验证轴承设计方法的合理性。本文研究内容主要包含以下四个方面:(1)基于计算流体力学理论,研究适用于泵用水润滑轴承动压润滑的数值仿真分析方法,运用试验验证了该数值分析方法的合理性。该方法考虑水作为润滑介质的特点,通过合理的网格划分,计入空化效应,考虑了流动状态,能够比较有效地实现水润滑轴承动压润滑特性的数值仿真。(2)研究间隙、长径比、直径和导水槽结构对泵用动压水润滑轴承的润滑特性参数影响规律,包括偏心率、最小膜厚、压强分布和摩擦系数。通过大量的数值分析计算结果给出常规工况下泵用动压水润滑轴承直径选取设计规律,得到的轴承结构对动压润滑特性的影响规律和直径选取设计规律能够较为快速地指导常用工况下泵用水润滑轴承设计和优化。(3)研究轴承运行工况对其动压润滑承载特性参数影响规律,包括偏心率、最小膜厚、压强分布和摩擦系数。重点分析偏心率与轴承结构参数、工况、水介质物性参数和动压润滑特性的内在联系,给出长径比分别为0.5、0.75、1.0、1.25和1.5的水润滑轴承偏心率和其动压承载特性参数(索莫菲尔德数)之间的关系曲线。得到的工况对水润滑轴承动压润滑特性的影响规律和偏心率与其动压承载特性之间的关系曲线能够快捷有效地指导泵用水润滑轴承设计和优化。(4)运用本文得到的水润滑轴承的设计规律和参考曲线,结合数值分析优化导水槽结构,设计卧式轴流泵导轴承用动压水润滑轴承。开发一种PEEK和碳纤维改性的PTFE基复合材料并研究其机械性能和摩擦磨损特性;通过建立动压水润滑试验台,运用轴承直接浸没于水中的试验方法研究轴承运行的摩擦系数和水膜压强分布;运用轴承密封供水的试验方法研究轴承在实际工况下的偏心率和动压水膜厚度分布,验证轴承设计方法的合理性。