关键词：涡轮泵;机械密封;超导块材;磁力;液膜力
摘 要：利用火箭发动机涡轮泵机械密封所处的低温工况，设计静环上嵌有圆形YBCO超导块材的机械密封结构。该机械密封在工作时静环和动环之间同时产生动压液膜力和超导磁斥力，可增大机械密封端面的轴向承载力，避免小间隙下的磨损。利用超导磁力计算模型和磁斥力检测系统，从理论和试验2个角度研究YBCO块材超导磁力大小随间隙的变化；建立含超导磁力的机械密封性能计算模型，对导磁液复合机械密封的承载力、泄漏量、膜厚和摩擦阻力矩等进行计算仿真。研究结果表明：YBCO超导导块可在间隙为5～30μm时为机械密封提供784～896 N的超导磁力；在转速为10 000～35 000 r/min时，受超导磁力的影响，机械密封的承载力平均增大了896 N,泄漏量平均增大了0.72 mL/s,膜厚平均增加了2.8μm,摩擦阻力矩平均降低了0.47 N·m。承载力和膜厚的增大以及摩擦阻力矩的降低，有助于减小机械密封在极端工况下因启动和停止而产生的磨损，提高了其寿命。
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