钻井泵不仅是往复泵中重要的重要的泵类机械,而且在石油、天然气开采中,具有钻机的心脏的地位。随着石油开采难度的不断加大,对钻井泵性能要求也在不断提高。要求钻井泵具有大排量、大功率、尺寸小、质量轻以及使用可靠、寿命长等优点。由于往复泵行业的专业性和复杂性,往复泵设计通常采用类比法。因往复泵设计的粗放性,使已定型往复泵运行最佳工况与泵的预期设计工况存在较大偏差,不能发挥往复泵的最佳性能,导致往复泵运行效率低,寿命短。本课题以某已定型钻井泵为研究对象,将传统设计方法和虚拟样机技术相结合,运用到钻井泵设计中。采用SolidWorks软件建立钻井泵三维模型,将钻井泵三维模型导入到分析软件ADAMS中,建立钻井泵多刚体系统动力学模型;利用往复泵设计相关的理论知识,计算钻井泵关键部件参数,结合液压软件AMESim建立钻井泵液压模型;将钻井泵动力学模型和液压模型通过Adams软件和AMESim软件之间的接口,进行全系统机液耦合仿真,模拟钻井泵实际运行状态。通过对钻井泵的虚拟样机测试,研究1关键部件的动力学参数——吸排液阀位移动态特性、速度动态特性;2柱塞工作腔内的压力曲线和排出压力曲线、吸排液阀的流量曲线、总流量特性曲线和钻井泵容积效率等目标参数;3通过改变钻井泵转速和结构参数,测量钻井泵出口处的流量,计算并分析钻井泵转速和结构参数的变化对钻井泵性能的影响。课题的研究改进了钻井泵传统的设计方法,不仅提高了泵的设计精度和效率,降低钻井泵的研发周期和成本,而且有利于发挥泵的最佳性能,对泵的运行效率和使用寿命的改善起到了借鉴的作用。