我国的页岩气储藏多处在多山地区,井场的面积有限,井场布置困难。本文针对目前国内页岩气开发遇到的问题,用压力高、流量大的6500HP压裂泵替代目前低功率压裂泵,可减少压裂车的数量,满足小井场的布置。本文通过分析计算,对6500HP型压裂泵主要技术参数予以优化确定,给该压裂泵的研制提供参数依据。曲轴是压裂泵动力端受力最复杂的零件,研究其结构对压裂泵安全工作和寿命具有非常重要的意义。目前,随着压裂泵向着高压大排量方向的发展,必然要求曲轴的结构设计能安全可靠工作。为此,课题在设计计算6500HP型大功率五缸单作用压裂泵动力端时,设计一种适合大功率需求的五拐三支承曲轴结构并对其进行了有限元分析和优化设计。研究的具体内容如下:(1)根据强度设计和类比经验对大功率压裂泵的动力端进行总体结构方案设计,包括大功率压裂泵动力端传动方案的设计、关键零部件的结构设计;(2)依据压裂泵动力端各零部件的经验设计公式和通用性开发技术,对初步方案的新曲轴结构参数以及关联零部件的结构参数进行计算;(3)分析曲轴实体模型被导入ANSYS软件后其结构形状和参数的变化情况,建立曲轴的有限元模型;(4)采用有限元技术和疲劳分析理论对大功率压裂泵曲轴进行强度分析和疲劳寿命校核。曲轴最大复合应力为46.211MPa,远小于曲轴材料的许用应力;(5)通过对曲轴有限元模型进行模态分析,确定其结构固有频率和振型,并找出该结构在初步方案设计中的薄弱位置为齿轮部分,建议施加筋板强化。