上海滬工閥門廠（集團）有限公司

泵(beng)閥(fa)(fa)是鉆井泵(beng)的(de)(de)關(guan)鍵部件和易損(sun)件之一，其設計好壞直接(jie)(jie)影響(xiang)(xiang)到泵(beng)的(de)(de)工(gong)作(zuo)性(xing)(xing)能(neng)和使用壽命。一方(fang)面，要(yao)提(ti)高(gao)泵(beng)閥(fa)(fa)接(jie)(jie)觸表(biao)面耐(nai)沖(chong)蝕的(de)(de)能(neng)力，就必然(ran)要(yao)增加(jia)接(jie)(jie)觸面的(de)(de)表(biao)面硬(ying)度(du)，而硬(ying)度(du)過高(gao)又會(hui)削弱耐(nai)沖(chong)擊(ji)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)。另一方(fang)面，要(yao)提(ti)高(gao)材料(liao)抗沖(chong)擊(ji)載荷的(de)(de)能(neng)力，就必須保證材料(liao)有較高(gao)的(de)(de)韌性(xing)(xing)，相應的(de)(de)硬(ying)度(du)又會(hui)受影響(xiang)(xiang)。此外，盡管泵(beng)閥(fa)(fa)的(de)(de)綜(zong)合性(xing)(xing)能(neng)好，但在(zai)不(bu)同工(gong)況條件下，各種(zhong)性(xing)(xing)能(neng)并(bing)不(bu)會(hui)同時發揮作(zuo)用，且泵(beng)閥(fa)(fa)的(de)(de)加(jia)工(gong)成本也會(hui)相應提(ti)高(gao)。因此，研究泵(beng)閥(fa)(fa)的(de)(de)失(shi)效機理對泵(beng)閥(fa)(fa)的(de)(de)設計制造(zao)具有重要(yao)的(de)(de)指導(dao)作(zuo)用。

一般而言(yan)，造(zao)成鉆(zhan)井泵閥(fa)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)的原(yuan)因(yin)有(you)沖(chong)(chong)擊疲勞(lao)破壞(huai)和沖(chong)(chong)蝕磨(mo)礪磨(mo)損（液(ye)力磨(mo)礪性磨(mo)損）兩種。然而通過對礦場報廢的鉆(zhan)井泵閥(fa)宏觀和微觀形(xing)貌(mao)分析表明(ming)，沖(chong)(chong)擊疲勞(lao)破壞(huai)是泵閥(fa)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)的主要(yao)機理，因(yin)此在泵閥(fa)設(she)計時(shi)，要(yao)重點考慮泵閥(fa)材料(liao)的抗沖(chong)(chong)擊疲勞(lao)性能及由零件的局部應力狀態確(que)定的疲勞(lao)強(qiang)度。

本文依(yi)據泵(beng)閥(fa)在(zai)關閉階(jie)段的簡化模型(xing)和泵(beng)閥(fa)沖擊過(guo)程(cheng)的有(you)限元動力(li)(li)學模型(xing)，重點研究(jiu)泵(beng)閥(fa)沖擊時，閥(fa)盤與閥(fa)座接觸面(mian)上產生應力(li)(li)集(ji)中部位的受力(li)(li)形式(shi)及程(cheng)度，并(bing)通過(guo)泵(beng)閥(fa)疲(pi)勞(lao)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)曲線對(dui)最(zui)大應力(li)(li)區進行(xing)疲(pi)勞(lao)校核，從而(er)估算泵(beng)閥(fa)的使用(yong)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)。根(gen)據疲(pi)勞(lao)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)曲線，以泵(beng)閥(fa)最(zui)弱區為(wei)對(dui)象，通過(guo)改進泵(beng)閥(fa)的結構以降(jiang)低峰(feng)值(zhi)應力(li)(li)，為(wei)高(gao)效地利用(yong)泵(beng)閥(fa)提出可行(xing)性(xing)方(fang)案(an)。

1 泵閥應力分析

隨著活塞的(de)往復運動，閥(fa)(fa)盤對閥(fa)(fa)座(zuo)產生間(jian)歇沖擊(ji)(ji)，泵(beng)閥(fa)(fa)承受沖擊(ji)(ji)載荷。接觸面上應力(li)由(you)閉(bi)合瞬間(jian)到產生最大應力(li)再(zai)到泵(beng)閥(fa)(fa)開(kai)啟時刻，如此循(xun)環沖擊(ji)(ji)，可以認定(ding)泵(beng)閥(fa)(fa)承受脈動循(xun)環應力(li)。

在(zai)泵(beng)閥關閉(bi)階段的(de)簡化(hua)模(mo)型(xing)中，假(jia)定在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)滯(zhi)后高度(du)內，閥盤受力不變，勻加(jia)速(su)向下(xia)運動(dong)，直至關閉(bi)。根據(ju)此(ci)模(mo)型(xing)求(qiu)出(chu)泵(beng)閥關閉(bi)時刻閥盤的(de)速(su)度(du)和(he)加(jia)速(su)度(du)。

文獻中以油田大量使用的 7^# 閥為例，選取錐角為 45°（錐角為錐閥母線與軸線之間的夾角），設定閥開啟時曲柄轉角φ=25°，沖次為 120 次／min，泵壓為 15MPa，在曲柄轉角φ=25°~180°之間，對鉆井泵閥阿道爾夫精確微分方程進行數值仿真，得到閥盤的滯后高度為 0.0056m，在此處的速度為﹣0.4067m/s²。利用簡化模型，可求出泵閥關閉時刻閥盤的速度為﹣19.3676m/s，加速度為﹣33476.65m/s²。

以(yi)簡化模型(xing)得到的關閉時刻(ke)閥盤的速度和加速度作為運動(dong)邊界條件，利用(yong) ANSYS/LS—DYNA 軟件構(gou)建(jian)(jian)(jian)泵閥的三(san)維模型(xing)，模擬閥盤沖擊閥座的過程(cheng)。按泵閥的實際尺寸建(jian)(jian)(jian)立泵閥整體模型(xing)，省略密封圈(quan)，根(gen)據鉆(zhan)并泵閥實際工況設置材料屬性及(ji)幾何約束條件，采用(yong) 8 結點六面體單元進行網格化劃(hua)分，建(jian)(jian)(jian)立模型(xing)，剖視(shi)圖如圖 l 所示。

圖(tu) 1 泵閥三維模型剖視圖(tu)

應(ying)用動(dong)力(li)學理論分(fen)析(xi)處(chu)理碰(peng)撞、滑動(dong)接觸界面問(wen)題(ti)，得(de)到錐角 45 °、7 #閥閥盤在(zai)閉合階段產生最大(da)局部應(ying)力(li)時(shi)的(de)應(ying)力(li)分(fen)布圖(tu)，如圖(tu) 2。

圖(tu) 2 閥盤應力分布(bu)圖(tu)

由圖 2 得到閥盤在沖擊閥座的過程中，產生的最大局部集中應力為 0.955×10⁹Pa，從而可知泵閥錐面下端應力集中區域承受的脈動循環載荷 0.955×10⁹Pa，周期為(wei) 0.5s（泵閥的沖次(ci)為(wei) 120 次(ci)／min)，如圖 3。

圖 3 錐面(mian)下端應力集中(zhong)區(qu)域受力形(xing)式

在(zai)脈動(dong)循(xun)環應(ying)力作用下，錐(zhui)面(mian)下端應(ying)力集中(zhong)區域更易形(xing)成疲(pi)勞(lao)(lao)裂紋，使泵(beng)閥的疲(pi)勞(lao)(lao)強度顯著降低(di)，這一(yi)點與閥座失效(xiao)的宏(hong)觀形(xing)貌中(zhong)錐(zhui)面(mian)下部發(fa)生嚴重塑性變形(xing)的現象完全(quan)吻(wen)合。可見，泵(beng)閥沖擊(ji)時(shi)應(ying)力集中(zhong)引起的沖擊(ji)疲(pi)勞(lao)(lao)是泵(beng)閥失效(xiao)的主要原因。

本文(wen)采用(yong)三維(wei)幾何實(shi)體模(mo)(mo)型(xing)代(dai)替文(wen)獻中的(de)(de)二(er)維(wei)平(ping)面模(mo)(mo)型(xing)，將各(ge)種類(lei)型(xing)動力(li)載荷(he)施加到結構模(mo)(mo)型(xing)的(de)(de)特定受載部(bu)分，模(mo)(mo)擬真實(shi)碰撞過程。利用(yong) ANSY/LS—DYNA 軟件有(you)限元顯式非線(xian)性動力(li)分析求解程序，計算得到更加精確的(de)(de)應(ying)力(li)解，并且對應(ying)力(li)分布的(de)(de)方位有(you)更加直觀的(de)(de)認識(shi)。

2 泵閥材料的S-N曲線

 鉆井泵(beng)閥的制(zhi)造材(cai)料廣(guang)泛采(cai)用(yong)40Cr鋼(gang)，40Cr鋼(gang)屬低(di)合金中碳結構鋼(gang)，經(jing)調(diao)質(zhi)處理后(hou)，具(ju)有可塑性好(hao)、疲(pi)勞強(qiang)度(du)高(gao)、缺口(kou)敏感性低(di)、低(di)溫(wen)沖擊韌性優良等(deng)特性。力學性能見表1。

文獻給出了 40Cr 鋼光滑試樣在 10⁵~10¹⁰ 循環周次范圍內(nei)的疲勞壽(shou)命(ming)（S-N）曲線，如圖 4 所示(shi)。

圖4 40Cr鋼S-N曲線(xian)

在 10⁵~10⁸周次范(fan)圍內，疲勞曲線可用 Basquin 方程式(shi)描述：

式中σ_a——疲勞載荷應力幅；
N_f——σ_a作用下發生疲勞破壞時的載荷循環周次；
σ'_f——疲勞強度系數；
b——疲勞強度指數(shu)(shu)或 Basquin 指數(shu)(shu)。

將實驗結果(guo)擬合(he)得到 40Cr 鋼 S-N 曲線的(de) Basquin 方程(cheng)為：

σ_a﹣¹=2431×（2N_f）^-0.0998 （2）

式中 σ_a﹣¹——對稱循環疲勞載荷應力幅。

在(zai)對稱循環條件下：

σ_-1=σ_a﹣¹ （3）

式中 σ_-1——對稱循環極限應力。

把式（3）代入式（2）得到 40Cr 鋼的對稱(cheng)循環極限應(ying)力(li)與該應(ying)力(li)下發生疲(pi)勞破壞時的循環周(zhou)次之(zhi)間的關(guan)系式：

σ_-1=2431×（2N_f）^-0.0998 （4）

由(you)式（4）可得 40Cr 鋼試樣(yang)條件(jian)疲(pi)勞極限壽命圖，如(ru)圖5所(suo)示(shi)。

圖 5 條件疲勞(lao)極(ji)限(xian)壽命圖

3 泵閥疲勞壽命曲線

Peterson 根據大(da)量的(de)實驗數據，得到在蠕變溫度以下，描(miao)述承受(shou)交變載荷機械(xie)零件(jian)的(de)交變應力(li)幅、平均應力(li)與材料(liao)機械(xie)性能關系的(de)方程：

式中 σ_a——交變應力幅；
σ_m——平均應力；
σ_b——材料抗拉強度。

材料在不同對稱循環極限應力作用下，都有σm=0，代入式（5）得：σ_a=σ_-1，符合對稱循環應力的特性。在脈動循環條件下，脈動循環極限應力 σ₀與脈動循環疲勞載荷應力幅 σ_a⁰、平均應力 σ_m之間關系式為：

代入(ru)式（5）中可得(de)材料在同一(yi)壽(shou)命下所對應(ying)(ying)的脈動循環極限應(ying)(ying)力(li)與對稱循環極限應(ying)(ying)力(li)的關系式為：

式中 σ₀——脈動(dong)循環極限應力。

由式（4）與式（7）可得材(cai)料(liao)發生(sheng)疲勞(lao)破壞時(shi)的循環周次與對應的脈(mo)動循環極限應力的關系式：

從(cong)而得到泵閥在脈(mo)動循環(huan)應力作用下的疲勞(lao)壽命曲線(xian)，如圖6。

圖 6 泵閥疲勞壽命(ming)圖

4 泵閥壽命分析

閥盤在沖擊閥座的過程中，所承受最大局部集中0.955×10₉Pa。根據泵閥疲勞壽命曲線，對應的脈動循環周次為 2.1×10₅，即(ji)泵(beng)閥(fa)的(de)使用(yong)壽命約為 25h~30h。由于以上簡化模型(xing)求解(jie)時忽略了(le)實(shi)際工(gong)況中存在的(de)兩(liang)個因(yin)素，因(yin)此得出的(de)結果與實(shi)際泵(beng)閥(fa)壽命可能略有出入。現(xian)對(dui)這兩(liang)因(yin)素分析(xi)如下：

一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，在泵閥(fa)(fa)關(guan)閉階(jie)段簡(jian)化模型和(he)(he)泵閥(fa)(fa)沖擊過(guo)程有限元動(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)模型中認為，閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)在高(gao)度(du) 5.6mm處，由(you)(you)于(yu)(yu)強(qiang)大(da)(da)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)推動(dong)(dong)快速(su)(su)(su)下落，從而完全忽(hu)(hu)略水(shui)力(li)(li)(li)(li)摩(mo)阻(zu)和(he)(he)導軌摩(mo)阻(zu)。在此階(jie)段閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)受(shou)(shou)力(li)(li)(li)(li)平(ping)衡(heng)方(fang)(fang)程中，由(you)(you)于(yu)(yu)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)忽(hu)(hu)略，求出閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)下落時(shi)的(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)與加(jia)速(su)(su)(su)度(du)比實(shi)際(ji)情況(kuang)下的(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)與加(jia)速(su)(su)(su)度(du)大(da)(da)。在實(shi)際(ji)工(gong)況(kuang)下，閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)從最高(gao)位置到與閥(fa)(fa)座接(jie)觸，時(shi)間(jian)極短。閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)運(yun)動(dong)(dong)下方(fang)(fang)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)受(shou)(shou)到壓(ya)(ya)縮變得(de)相(xiang)(xiang)對稠(chou)密(mi)（密(mi)度(du)增大(da)(da)），而閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)上(shang)方(fang)(fang)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)又會(hui)變得(de)相(xiang)(xiang)對稀(xi)薄（密(mi)度(du)減小），液(ye)(ye)體(ti)會(hui)由(you)(you)稠(chou)密(mi)的(de)(de)(de)地方(fang)(fang)向(xiang)稀(xi)薄的(de)(de)(de)地方(fang)(fang)流(liu)動(dong)(dong)，由(you)(you)于(yu)(yu)快速(su)(su)(su)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)上(shang)方(fang)(fang)產生了液(ye)(ye)體(ti)稀(xi)薄區域，閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)下方(fang)(fang)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)就會(hui)極力(li)(li)(li)(li)繞過(guo)閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)向(xiang)閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)上(shang)方(fang)(fang)流(liu)動(dong)(dong)，并帶動(dong)(dong)四周的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)快速(su)(su)(su)填補這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)區域，這(zhe)(zhe)樣便形成了流(liu)體(ti)渦(wo)(wo)旋(xuan)。有渦(wo)(wo)旋(xuan)的(de)(de)(de)地方(fang)(fang)液(ye)(ye)體(ti)運(yun)動(dong)(dong)加(jia)速(su)(su)(su)，壓(ya)(ya)強(qiang)會(hui)進(jin)一(yi)(yi)步減小，因此，對于(yu)(yu)快速(su)(su)(su)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)，下方(fang)(fang)受(shou)(shou)到的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)壓(ya)(ya)強(qiang)遠遠大(da)(da)于(yu)(yu)上(shang)方(fang)(fang)渦(wo)(wo)旋(xuan)處的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)強(qiang)，上(shang)下壓(ya)(ya)強(qiang)差對閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)產生了一(yi)(yi)個向(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)，這(zhe)(zhe)個阻(zu)力(li)(li)(li)(li)跟渦(wo)(wo)旋(xuan)有關(guan)，定(ding)義為渦(wo)(wo)旋(xuan)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)。在流(liu)體(ti)中運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)所受(shou)(shou)的(de)(de)(de)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)包括摩(mo)擦阻(zu)力(li)(li)(li)(li)和(he)(he)渦(wo)(wo)旋(xuan)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)，渦(wo)(wo)旋(xuan)阻(zu)力(li)(li)(li)(li)要(yao)比摩(mo)擦阻(zu)力(li)(li)(li)(li)大(da)(da)得(de)多(duo)，所以在求解(jie)時(shi)不(bu)叮忽(hu)(hu)略。

另(ling)一方面，在(zai) ANSYS 模擬時(shi)也并未(wei)考慮密(mi)(mi)封圈(quan)(quan)的(de)(de)緩(huan)沖(chong)作(zuo)用。密(mi)(mi)封圈(quan)(quan)工作(zuo)錐面的(de)(de)錐度(du)一般與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)（或閥(fa)(fa)(fa)座）錐度(du)相同，而(er)且前(qian)者突出(chu)于閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)錐面以外。這樣當閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)下落(luo)時(shi)，密(mi)(mi)封圈(quan)(quan)首(shou)先與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)座接(jie)(jie)觸(chu)，對閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)座金(jin)屬面之(zhi)間(jian)產(chan)生的(de)(de)剛(gang)性接(jie)(jie)觸(chu)起(qi)緩(huan)沖(chong)作(zuo)用。同時(shi)，由于密(mi)(mi)封圈(quan)(quan)首(shou)先與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)座接(jie)(jie)觸(chu)，在(zai)閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)座之(zhi)間(jian)密(mi)(mi)封液體，這樣在(zai)閥(fa)(fa)(fa)盤(pan)(pan)(pan)與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)座金(jin)屬尚(shang)未(wei)接(jie)(jie)觸(chu)之(zhi)前(qian)便(bian)在(zai)金(jin)屬間(jian)形成“液墊(dian)”，從而(er)可以減少閥(fa)(fa)(fa)最后關閉時(shi)的(de)(de)沖(chong)擊。

綜上分析可知，模擬求出的集中應力與實際有一定差距。為了使結果更接近于實際數據，可在該模型求出的應力基礎上，再乘一個考慮實際阻力和緩沖的折減系數，該系數可通過實驗測量得出。假設阻力折減系數為φ_f，緩沖折減系數為φ_t，則總折減系數φ＝φ_f×φ_t，實際應力(li)σ=φ×σˊ（σˊ為理論(lun)應力(li)），然后參(can)照泵(beng)閥(fa)疲勞壽命(ming)圖(tu)，可(ke)以求得泵(beng)閥(fa)的(de)使用壽命(ming)。需(xu)要(yao)強(qiang)調的(de)是(shi)，用理論(lun)應力(li)得出的(de)泵(beng)閥(fa)壽命(ming)具有(you)一定的(de)安全余量，可(ke)以為現(xian)場人員及時更換(huan)泵(beng)閥(fa)提供參(can)考。

5 泵閥的改進措施

從(cong)圖 2 上可(ke)以看到閥(fa)盤下(xia)錐(zhui)角部(bu)(bu)位(wei)呈現出(chu)最大應力(li)區域。原因主要(yao)是閥(fa)盤與(yu)閥(fa)座沖(chong)(chong)擊閉合時(shi)，閥(fa)盤錐(zhui)面與(yu)閥(fa)座接觸，承受沖(chong)(chong)擊載荷，在(zai)錐(zhui)面 與(yu)閥(fa)盤底(di)(di)部(bu)(bu)過(guo)(guo)渡(du)處(chu)結(jie)構尺寸(cun)急劇(ju)變化(hua)產生應力(li)集(ji)中(zhong)。應力(li)集(ji)中(zhong)使局(ju)部(bu)(bu)區域的(de)應力(li)值(zhi)超過(guo)(guo)了材料按預定壽命所能(neng)承受的(de)應力(li)水平(ping)，由此(ci)萌生裂(lie)紋。疲勞源系在(zai)應力(li)集(ji)中(zhong)較大的(de)尖角根部(bu)(bu)萌生，并向芯部(bu)(bu)擴(kuo)展，所以泵閥(fa)主要(yao)從(cong)錐(zhui)角與(yu)閥(fa)盤底(di)(di)部(bu)(bu)改進。在(zai)泵閥(fa)其它(ta)結(jie)構及性(xing)能(neng)不變的(de)情形(xing)下(xia)，為了減(jian)少應力(li)集(ji)中(zhong)，底(di)(di)面設計(ji)為圓(yuan)弧型(xing)，并與(yu)錐(zhui)面采用圓(yuan)滑過(guo)(guo)渡(du)（此(ci)時(shi)圓(yuan)弧半(ban)徑為 88.54mm）。泵閥(fa)改進前(qian)后的(de)零件圖如圖 6 所示。

對改進后的泵閥(fa)做 ANSYS/LS—DYNA 三(san)維動態(tai)模擬分析，建立(li)模型，剖視圖(tu)如圖(tu) 7。

圖 7 泵閥改進前后結構(gou)圖

得到閥盤在閉合(he)階(jie)段產生最大局(ju)部應(ying)力時的應(ying)力分布圖，如(ru)圖 8。

圖(tu) 8 改(gai)進后泵(beng)閥三維模型(xing)剖視(shi)圖(tu)

由圖 8 可知，最大局部應力出現在錐角偏上方，為 0.834×10₉Pa，比原來泵閥承受的最大應力 0.955×10₉Pa 減小了 12.67％。將求出的應力代入(ru)泵閥(fa)疲勞壽命圖 6，得到泵閥(fa)的壽命為 210h~320h。結構(gou)改進(jin)后，泵閥(fa)的壽命大大提高。

此(ci)外，改進后的閥(fa)體在流體中運(yun)動時還能(neng)有(you)(you)效地減小(xiao)水力摩阻，減緩流體中磨礪性物質對(dui)底部及錐(zhui)面的沖(chong)蝕磨損，閥(fa)盤落在閥(fa)座上時的密(mi)封效果也有(you)(you)所(suo)改善。

6 結論

（1）利用 ANSYS/LS—DYNA 軟(ruan)件對閥盤沖擊(ji)閥座做三(san)維實體動態模擬，得到(dao)沖擊(ji)過程(cheng)中泵閥產(chan)生最大(da)局部應(ying)力時的應(ying)力分(fen)布(bu)圖，分(fen)析閥盤下錐角(jiao)處應(ying)力集(ji)中的受(shou)力形式與程(cheng)度(du)。

（2）針對鉆井泵(beng)閥的(de)(de)沖(chong)擊(ji)疲勞破壞，通過分析泵(beng)閥材(cai)料在對稱循環應力下的(de)(de)條件疲勞極限，得到泵(beng)閥在脈動循環載荷作(zuo)用下的(de)(de)疲勞壽命曲(qu)線(xian)。依據(ju)此曲(qu)線(xian)，校(xiao)核由泵(beng)閥關閉階段(duan)簡化模型和泵(beng)閥沖(chong)擊(ji)過程有限元(yuan)動力學(xue)模型求出的(de)(de)最(zui)大集中應力，估算泵(beng)閥的(de)(de)使用壽命。

（3）提出一(yi)(yi)種可(ke)降低應力集中的(de)泵閥結構(gou)改進(jin)方案，從(cong)根本上減緩泵閥的(de)沖擊疲勞(lao)破壞，對(dui)指(zhi)導(dao)泵閥設計(ji)，進(jin)一(yi)(yi)步延(yan)長泵閥的(de)使用壽命有一(yi)(yi)定的(de)參考價值(zhi)。