车载煤层气压裂泵是压裂开采工艺的核心设备。主要用于煤矿井中的煤层气开采,使煤矿中的煤层气被有序开采,避免瓦斯爆炸,开采的气还可利用,变废为宝。车载煤层气压裂泵工作环境为煤矿井下,由于工作空间非常小,且装载于可移动的轨道车上,因此要求车载煤层气压裂泵结构非常紧凑、承载能力非常高、整机单位功率重量比大。而尤其是作为泵内液力部分运动件的泵单向阀,其尺寸小,过流能力要求高,工作频次高,流体压力高,而且流体中还可能存在固体颗粒等,其工况非常恶劣,从而导致泵单向阀的寿命比较短。由于制造厂家不同,现场工况的差异等原因,导致车载煤层气压裂泵泵单向阀的寿命不一。引起该现象的可能原因是泵单向阀的失效,而失效的形式有多种。据统计,泵单向阀的主要失效形式高达八种。经调研国内某型车载煤层气压裂泵的泵单向阀寿命短,达不到普通行业水平,其表现形式主要是导向断裂失效形式。因此本研究以该型号泵单向阀为研究对象,分析查找失效原因,提出改进方案,从而避免此失效形式,以达到提高该单向阀寿命的目的。(1)对泵单向阀使用的材料进行理化分析,研究单向阀使用材料成分和热处理对泵单向阀导向断裂及寿命的影响。(2)通过理论计算、有限元仿真和实际测试等对泵单向阀的模态分析,泵单向阀—弹簧频率分析等,研究泵单向阀的工作频率是否避开系统共振频率范围,进而对泵单向阀的导向断裂失效的影响。(3)分析泵单向阀工作原理,利用ABAQUS软件建立泵单向阀系统的有限元模型进行碰撞工作过程的受力分析,分析碰撞过程中产生应力对寿命短的失效形式导向断裂的影响。(4)根据理化分析、模态分析和碰撞分析结果,提出改进阀板与导向连接处的结构,通过增大R进行结构改进,改善结构合理性,减小泵单向阀工作过程的应力,避免导向断裂失效,提供泵单向阀寿命,并对改进产品进行分析并提出了实现最佳效果的方案。(5)通过工厂内模拟试验和用户现场工况实地试验,验证了改进后泵单向阀在使用中导向断裂失效得到了解决,泵单向阀的使用寿命得到了提高并达到行业通常水平。