钻井泵是钻井过程中的重要设备,用于输送井底循环钻井液。在钻井泵的工作过程中,由于承受较大而不稳定的载荷,工作环境十分恶劣。正是恶劣的工作环境及自身工作原理,导致钻井泵的液力端存在着极易损坏的部件,包括活塞、缸套、泵阀系统(阀体、阀座、阀弹簧、阀橡胶密封圈和密封圈压板等)。钻井泵易损件的存在,严重影响钻井泵的工作效率,严重制约着生产效率的提高。针对上述问题,本文对常见易损件之——泵阀系统的失效形式进行分析,确立了泵阀系统的主要失效机理；利用MATLAB软件对阀体的运动微分方程进行求解,将求解的结果作为初始条件,对泵阀系统开展了流场仿真分析和冲击动力学仿真分析；并就不同阀座类型的泵阀系统进行了脉冲循环应力作用下的疲劳寿命分析研究；最终提出了在原泵阀系统的基础上的改进方案,并进行了初步分析研究,以提高泵阀系统的冲击磨损与冲蚀磨损性能。在上述研究过程中,取得的主要成果包括：(1)对泵阀系统常见失效形式进行研究,并通过与各磨损机理进行对比发现,泵阀系统主要的失效机理包括冲蚀磨损、冲击磨损及磨料磨损等；(2)通过对阀体的运动微分方程进行求解,求解出阀体运动的升程曲线,可以看出其近似呈抛物线型或纺锤型,且阀体锥角、冲次等因素对阀体的运动,都有一定的影响,但影响方式和程度不同；(3)在泵阀系统流场中,阀隙处的流场速度较大,且阀隙处流场方向并不是完全沿阀隙方向的,而是与壁面之间呈一定角度。同时由于流场分布的不均匀性,在流场中液缸靠近阀体位置、阀体上表面及液缸端盖附近产生较强的漩涡,漩涡将使钻井液速度增加,从而带动钻井液中的粒子对泵阀系统及液缸相应部分产生强烈冲蚀作用。泵阀系统内的流场分布影响因素包括阀体锥角、冲次等。冲击粒子的大小、形状、冲击速度、角度等对粒子与靶材间的冲蚀作用也有着重要的影响；(4)由于阀体和阀座之间巨大的冲击力作用,将在阀体和阀座上产生较大的应力集中,经过多次疲劳冲击后,将导致应力冲击部位因发生冲击疲劳磨损而损坏。同时橡胶密封圈厚度、阀体锥角、阀座外锥角、阀座类型等对泵阀系统的冲击特性存在影响；(5)提出了阀体与阀座之间采用球面接触和采用缓冲液缸结构两种结构改进方案,两种结构的泵阀系统分别具有减小冲蚀磨损与冲击磨损作用。本文从泵阀系统的主要失效形式出发,建立了一套较为完善的对钻井泵泵阀系统磨损与失效进行仿真分析的方法,该方法对于后续钻井泵泵阀系统的结构设计和参数优选等具有一定的参考价值。