随着我国海洋油气资源的不断开发,对海洋天然气集输用往复式压缩机提出了更高的要求,针对海洋大功率压缩机存在的大噪音、剧烈振动等问题,将全平衡往复式压缩机应用于海洋天然气集输。曲轴作为往复式压缩机核心构件,其结构影响着压缩机的尺寸及质量,甚至影响到压缩机运行的可靠性及寿命。全平衡往复式压缩机曲轴结构为对称式结构,不同于传统对置式结构和V型结构,气缸和活塞左右对称布置在两侧,相邻气缸在同一轴线上,具有结构及机构上的平衡优势。本文围绕海洋大功率全平衡往复式压缩机曲轴轴系进行研究,对其运动机理、平衡特性、模态特性、动力响应等进行了系统的研究,为曲轴轴系的进一步设计和研发提供依据和技术指导。首先,根据海洋大功率压缩机的工作要求和设计参数,对全平衡压缩机的平衡方案进行了设计。对全平衡曲轴轴系进行了运动分析,从静平衡、动平衡和机构平衡方面论证全平衡对称式曲轴的特点,并与对置式和V型曲轴结构进行对比分析。分析结果表明全平衡对称式曲轴可通过自身结构平衡运动产生的惯性力及力矩,因此全平衡压缩机更具有平衡优势,更适宜于海洋天然气集输。其次,在ANSYS workbench中基于有限元基本理论,建立了曲轴的有限元模型,对全平衡对称式曲轴分别进行自由模态和约束模态分析,获得曲轴自由模态和约束模态频率和振型,得到两种模态频率及振型差距比较大。并在约束模态下,计算了不同油膜轴承正向刚度下的临界转速,得到临界转速随正向刚度的变化曲线。计算了曲轴的临界转速,得到曲轴在工作转速范围内不会发生共振。然后,在有限元分析软件ANSYS中对全平衡对称式曲轴进行有限元分析,通过响应分析求解,得到曲轴在一个周期内的应力及变形情况,并计算应力最大区域的静强度和疲劳强度安全系数,得到曲轴设计合格并满足使用要求。最后,建立曲轴连杆机构的三维模型,在ANSYS中将刚性曲轴进行柔性化处理,导入仿真软件ADAMS中建立曲轴连杆机构的刚柔耦合动力学模型,并进行动力仿真分析,得到主轴颈和曲柄销等在一个周期内的载荷变化,为进一步的强度分析提供依据。通过以上研究,能够为压缩机的进一步优化设计,提供一定的理论依据和参考。