采油螺杆泵是油田普遍应用的机械采油设备。通过对螺杆泵井的失效情况统计发现,定子橡胶疲劳是导致螺杆泵失效、寿命短的重要原因之一,为延长采油螺杆泵的使用寿命,需要对定子橡胶的疲劳寿命进行研究。试验方法是研究螺杆泵定子橡胶疲劳的有效方法,然而对螺杆泵进行疲劳试验,所需时间长、工作量大、难度大且影响因素多,因此本文基于对采油螺杆泵力学特性分析,结合螺杆泵定转子的结构参数,研制了一套螺杆泵等效加速疲劳模拟试验装置,并采用该装置对其疲劳寿命进行试验研究依据定子橡胶材料不同温度、油浸与非油浸条件下的单轴拉伸试验结果,确定选用Mooney-Rivlin本构模型并计算得出模型常数。通过单元类型选取、网格划分、参数设置等建立螺杆泵有限元分析模型,对其进行力学特性分析,得出接触应力、等效应力的分布规律,确定螺杆泵定子橡胶疲劳危险截面位置为半圆带1靠近螺旋带4处的位置。改变螺杆泵模型中定子与转子间的过盈量,确定不同过盈量下的接触应力最大值,为加速疲劳模拟试验装置的设计奠定基础。根据螺杆泵的结构参数、定转子的接触方式和力学特性分析结果,确定采用16齿梅花状金属转子和橡胶块定子等效模拟螺杆泵的定转子。对模拟结构进行有限元分析,计算其接触面的接触压力值,确定等效载荷。根据螺杆泵的实际工况条件,设计过盈量、温度、介质等因素的调整装置,最终研制一套实现不同工况下、疲劳加速240倍的模拟螺杆泵疲劳试验的装置。根据橡胶疲劳失效判定标准,选用静刚度损失率作为橡胶试件疲劳失效的判定依据。利用加速疲劳试验装置进行水和油介质、不同温度、不同过盈量条件下的疲劳试验,计算各时间段试验前后橡胶试件的静刚度损失率,判定该橡胶试件是否发生疲劳,确定各工况条件下的试验结束时间。根据疲劳试验总时间,结合装置的加速倍数,等效计算得出不同条件下螺杆泵的疲劳寿命,该结果与螺杆泵实际寿命基本吻合。