水导轴承作为水轮机结构中的关键部件,其性能的优劣与机组稳定安全运行及使用寿命关系密切。轴领泵外循环式水导轴承是一种用于水轮机水导轴承的新型结构形式。此种结构可以依靠轴领泵的上油能力建立轴承油系统的自循环,有效避免外加油泵因控制系统失灵造成的断油事故,冷却器布置在油箱外部,便于冷却器的检修和维护,有利于缩小轴承油箱体积,节省外置油泵及辅助设备,具有空间紧凑、使用寿命长、便于检修维护、经济性优良、安全稳定等优点。国内厂家目前还没有对此新型轴承结构形式进行过详细的分析研究,须开展此种结构形式轴承的研究。设计、应用此形式导轴承的关键,是找到导轴承的结构参数、运行控制参数和性能参数之间相互影响的规律,能够对导轴承主要性能指标(如水导瓦的承载能力、发热功率、轴领泵的上油能力、油循环系统的压力损失等)进行定量分析和控制。本文以自泵外循环式水导轴承作为研究对象,首先应用经典计算方法分析轴承载荷,确定特征设计尺寸,估算水导轴承性能是否满足要求并在有限空间内完成水导轴承的初步尺寸设计。其次,从水导轴承的流体动力润滑理论的N-S方程及质量守恒方程入手,对水导轴承的性能参数进行理论分析。对N-S方程进行简化,得出油膜内部的流动速度,速度在轴承间隙方向的积分得出厚度方向的流量,结合流体微分体的质量守恒方程,推导出轴承间隙内的压力分布的雷诺方程。并采用数值分析的方法对轴领泵的流动特性进行分析,模拟不同结构形式的轴领泵的内部流场,确定轴领泵上油孔10o流动性能最好。然后,在理论分析的同时,模拟真机实际运行的轴领泵条件,制作了试验装置并进行了试验研究,检验理论计算的可行性。针对不同转速、不同大小及不同角度的上油孔进行了试验,并根据试验结果,进一步确定可保证轴领泵循环能力所应遵循的主要设计原则,轴领位置线速度需达到10m/s以上,可考虑设置安放角10o的上油孔。最后,在理论分析和试验研究的基础上,完成国内自主设计的出力为770MW的水轮机—溪洛渡电站水轮机水导轴承的技术设计。为巨型水轮机的设计全面自主化设计增加了必要的技术储备。