以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,考虑热效应和时变效应,建立油水两相流模型和齿轮的热弹流润滑模型,探究了润滑油中含水率对油水两相流体的黏度及齿面润滑特性的影响。研究结果表明,润滑油中混入冷却水后,当含水率不超过5%时,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度不断增大;含水率为5%时,油水两相流体的黏度达到其峰值,之后随着含水率的增加,油水两相流体的黏度不断减小。适当增加含水率可改善齿面的润滑特性,但考虑油膜温升及对设备的腐蚀磨损,应将含水率控制在5%以内。

为了考察涡街流量计在油水两相流中的测量特性,在内径为50 mm的垂直上升管道内,对不同混合流量、含油率下的涡街信号进行了实验测量,并对油水两相仪表系数和斯特劳哈尔数予以分析。结果表明,在含油率5%～40%内,仪表系数相对误差小于4%,斯特劳哈尔数相对误差随含油率增加有变大趋势、随混合流量增加有减小趋势,而且在两相雷诺数2×10^4～5×10^4内可视为常数,并随雷诺数降低而升高。实验说明油水两相流中存在稳定的两相涡街,利用涡街流量计测量油水两相混合流量具有可行性。

以轧机油膜轴承为研究对象,建立了油水两相流的弹流润滑模型,分析了润滑液中杂质颗粒对轧机油膜轴承润滑性能的影响。结果表明：存在杂质颗粒时,杂质颗粒接触区压力增大,入口区压力及最大压力变化不大,膜厚减小;随着杂质颗粒半径的增大,入口区压力增大,颗粒接触区压力增大,最大压力减小,膜厚减小;随着杂质颗粒浓度的增加,入口区压力减小,杂质颗粒接触区压力增大,最大压力增大,膜厚减小;随着杂质颗粒流速的增加,入口区压力及最大压力变化不大,而颗粒接触区域压力增大,膜厚减小;随着油水两相流体中含水量的增加,入口区压力减小,最大压力增大,杂质颗粒接触区压力增大,膜厚增大。