泵是石油化学工业最常见的设备,而泵轴是一个重要的、易出问题的、核心的零部件。正确分析泵轴受力状态,对保证泵安全运行、节约材料以及对整台泵的经济性等起到及其重要的作用。综观国内外各类文献资料,很难查到立式多级离心泵及其泵轴断裂研究的相关资料。同时,立式多级离心泵轴的有限元分析还没有人开展。本文以此契机,对断裂的立式多级离心泵轴进行了力学行为的研究。在传统的泵轴设计中一般使用相关的计算公式进行设计,准确性不高,安全系数过大,经济性较差。把有限元技术应用于轴类零件的设计、尤其是对零件的强度校核上,具有很强的实用性。COSMOS软件是一个通用性很广、实用性很强、功能强大、应用广泛的工程有限元分析软件,在其大量的应用领域中,主要面向固体零件的强度校核和应力分析。本论文的选题是结合生产实践,将COSMOSWorks有限元分析模块和SolidWorks三维建模软件相结合,对失效泵轴的断裂原因进行力学行为的分析。根据立式多级离心泵泵轴的特殊载荷情况,采用有限元的静力分析方法、动力学模态和瞬态分析方法,对其强度、刚度、振动等方面进行理论分析和计算。本文重点完成了以下工作:根据受力状况,对泵轴进行了静力分析,得到了在静力状况下的主应力分布,并根据第三和第四强度理论对其进行了校核计算;用COSMOS有限元的模态分析方法,测算得出泵轴的自振频率以及泵轴的振型;用动力学瞬态分析方法,考察泵轴在随时间变化的载荷作用下的变形和应力分布状况,得出了泵轴断裂点的疲劳安全使用系数。经过计算和研究,给出了一个基于COSMOS软件、应用有限单元法对泵轴的静力、动力的强度、刚度及振动状况进行分析的方法。经验证,此方法得到的数据相对准确且更符合实际,从而具有较好的实用价值和推广应用前景。本文主要从强度、疲劳强度、振动等方面对泵轴断裂原因进行了深入探讨。提出了一种进行立式多级离心泵轴断裂原因和应力分析的新方法。同时,本文提供了大量的分析结果,这对于该类型泵轴的继续研究具有一定的价值。