油气混输可回收天然气,防止浪费资源,污染环境,属世界最先进、经济的石油开采新工艺之一。油气混输泵是实现上述新工艺的关键设备;三缸双作用往复式油气混输泵属新一代油气混输产品,其双作用曲轴是传输动力的最重要受力部件,直接影响泵的可靠性。因此,开展新型油气混输泵三拐双作用组合曲轴的运动与动力特性,受力、应力、变形与强度分析与研究工作,具有重要的理论意义和工程应用价值。以3DP90-100/3.5型三缸双作用往复式油气混输泵动力端的三拐双作用组合曲轴为研究对象,所进行的数值分析与优化具体内容如下:(1)曲柄连杆机构运动学和动力学理论分析。获得了活塞位移、速度、加速度、受力的理论计算公式,并进行了单、双作用实例计算,揭示了单、双作用载荷变化规律。(2)动态载荷仿真计算。利用Pro/E、ADAMS软件,分别建立了三拐单、双作用曲柄连杆机构的虚拟样机,并进行动态仿真计算,获得了单、双作用载荷和输入扭矩全工况动态值。(3)有限元计算、模态分析、强度校核与对比分析。采用ANSYS软件建立两支承和四支承曲轴单、双作用的有限元模型,分别进行了多工况有限元计算、模态分析和强度校核与对比分析,揭示了四种状态曲轴在多工况下应力分布和振动形式的变化规律。(4)三拐四支点组合曲轴优化设计。进行组合曲轴在最危险工况下有限元分析,并与其简化模型对比分析的基础上,提出了两种优化方案,进行了多工况静态有限元分析、静强度和疲劳强度校核。其中更换材料的优化方案可满足要求。(5)现场试验考核。经优化设计三拐四支点组合曲轴应用于新研制的3DP90-60/3.5型油气混输泵,产品在长庆油田采油三厂连续工业性运行一年以上,并经1.14倍额定载荷考核表明:组合曲轴的设计、有限元分析与优化可满足工程应用要求。由上可见,本课题研究成果可为双作用组合曲轴的设计计算及优化提供参考。