曲轴是往复泵中最重要的受力零件之一,曲轴的疲劳失效及断裂将引起其它零件随之损坏,甚至造成安全事故。随着往复泵向高压、大型化发展,对其可靠性、寿命以及经济性要求也随之提高,准确计算往复泵曲轴的疲劳寿命显得尤为重要。目前国内外中小型化肥厂甲铵泵、液氨泵大部分为传统的往复泵产品,其曲轴采用传统的设计方法,多数都存在选用的安全系数过大,以致整机庞大、价格高等问题。本文结合中小型化肥厂甲铵泵、液氨泵扩容改造项目,引入现代动力学仿真及有限元分析技术。对甲铵泵、液氨泵的动力端曲轴进行分析,通过疲劳强度计算的结果,来判断机组是否具有扩容的可能性,此举对化肥生产企业节省设备投资具有较强的实际意义。　　 本文主要完成了以下研究工作。　　 1.介绍了曲轴的运动学和动力学理论,对曲轴的运动参数和动力参数进行理论计算,并通过Pro／ENGINEER Wildfire中自带的机构运动仿真模块Mechanism对曲轴轴系进行多体动力学仿真。得到了往复泵机组的各个零件的运动规律曲线和载荷曲线,将理论计算结果和仿真结果进行对比,结果表明在运动学计算中理论计算和仿真结果吻合很好,动力学理论计算比仿真结果偏小。将仿真载荷谱作用在相应的曲柄销上,为曲轴瞬态动力学分析加载奠定了基础。　　 2.应用有限元分析软件,在不考虑加载的情况下对曲轴进行模态分析。提取了曲轴的前十个固有频率和振型,并计算临界转速。结果表明,曲轴在工作范围内不会产生共振,模态分析的振型为瞬态动力学模态叠加分析做准备。　　 3.运用实体建模软件建立曲轴的三维模型并计算截面模数,运用有限元法计算应力分布状况,能准确地求取曲轴主轴圆角和连杆颈圆角的应力集中系数。　　 4.介绍了曲轴载荷加载理论,利用有限元分析软件对整体曲轴进行瞬态动力学。得出曲轴应力云图和应力最大、最小节点应力值,找出最大应力点及其相应的节点位置,即最危险点。为曲轴的疲劳寿命分析做准备。　　 5.对曲轴进行疲劳寿命和安全系数计算。计算结果表明,该三缸往复泵用曲轴安全系数过大,动力端具有扩容空间,甲铵泵、液氨泵产品存在较大的优化潜力。将柱塞直径由80mm提高到86mm,流量由40m3／h增大到46m3／h,达到了扩容的目的,这样柱塞力就增加15％,重新计算扩容后的连杆力,再次进行有限元分析,计算曲轴的安全系数,结果表明曲轴能满足要求。　　 经实例验证,基于多体动力学和有限元分析的往复泵曲轴疲劳强度校核方法,是一种高效、可靠的方法。为往复泵曲轴的优化设计提供了有价值的指导,能够提高传统产业的设计水平,促进产品的更新换代。