钻井泵是钻机的三大功能部件之一,其在钻井过程中起着携带井底的岩屑和供给井底动力钻具动力的作用。石油工业的发展对钻井泵提出了更高的要求,主要是泵的压力越来越高,功率越来越大,而制造和维修成本越来越低,体积和重量也不能过高,流量波动不能太大。目前广泛使用的是三缸单作用钻井泵(简称三缸泵)。三缸泵虽然在压力和流量上基本上满足了现代钻井的需要,但是其采用曲柄连杆机构驱动,存在着不可避免的缺点。其重量大、流量波动大、效率低、功能部件寿命低等缺点与现代钻机高效节能、快速移运的发展方向是不相符的。我国钻井泵的技术和研究比以前有很大的提高但跟国际水平还有很大的差距,很多钻井泵的参数都是沿用很多年前国外钻井泵参数,只能基本满足钻井的要求。通过查阅大量文献,作者认为,为了改进和优化钻井泵结构,提高其性能,有必要对钻井泵动力端关键零件——十字头进行分析研究。利用先进的现代设计方法和强大的计算机辅助分析软件进行分析,建立十字头零件实体模型、进行静动力、运动分析和虚拟加载仿真,进而对此零件的强度、刚度和稳定性做出评价,得出结论。本文针对性地研究3NB1300C钻井泵所配十字头,3NB1300C钻井泵是卧式三缸单作用往复式活塞泵,其动力端由曲轴、连杆、人字齿轮、十字头、介杆、活塞等部分组成。动力由电机提供,曲柄滑块驱动。本文首先概述了目前钻机、钻井泵和十字头的发展现状,然后从运动学、动力学等方面研究3NB1300C钻井泵结构,之后利用SOLIDWORKS软件对该泵的关键部件进行三维建模和虚拟装配,在Ans ys软件中对其进行加载试验,并且通过有限元分析法得出仿真结果。接着做出约束模态和自由模态分析,计算十字头的固有频率及其对应的振型,最终对十字头的结构合理性做出判断和评价,为进一步的结构优化提供有价值的参考。