牙轮钻头使用方法（牙轮钻头）

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1、由于牙轮钻头钻进是动、静载相结合的碎岩方式，因此，碎岩效率较高，目前广泛应用于钻进硬岩层。

2、一、牙轮钻头在井底的运动牙轮钻头在井底的运动由三部分组成：牙轮绕钻头轴线的“公转”；牙轮绕自己轴线的反时针“自转”；钻头在旋转的同时，由于单齿与双齿交替接触井底的结果，还做上下往复运动（振动）。

3、所以，实际牙轮钻头在井底工作时，是上述几种运动的复合，依靠复合运动所产生的冲击压碎和剪切作用来破碎岩石的。

4、二、牙轮钻头的冲击压碎作用牙轮滚动时有一定的速度，并使牙齿在动载作用下冲击岩石，使岩石发生体积破碎，而形成破碎坑。

5、这种作用超过静压作用，即钻头作用在岩石上的轴向载荷包括：静压和冲击载荷两部分，而冲击压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。

6、冲击作用与冲击速度有关，即：冲击速度越大，冲击作用也就越大。

7、那么，冲击速度与牙轮钻头结构参数等因素之间的关系，见下式所示：碎岩工程学式中：R为牙轮半径；ω为牙轮角速度；Z为牙轮最外排齿圈的齿数；β为牙轮轴线的水平倾角。

8、从上式可知，牙轮直径越大、转速越高、齿圈的牙齿数越少，冲击速度越大，冲击压碎作用也就越大。

9、根据动量定律知：碎岩工程学式中：P为牙齿对岩层（石）的冲击力；M为参与纵向振动的下部钻柱的质量，它相当于纵振半周期内产生弹性伸长或压缩的钻铤长度；T0为牙齿冲击岩石的时间。

10、上式中的M可由下式确定：M=式中：T为纵振周期；C为弹性变形的波速（相当于声波在钢中传播的速度，其值为5100m/s）；F为钻铤横截面积；γ为钢材比重；g为重力加速度。

11、将公式vmax和公式M代入公式P，便得出如下规律：碎岩工程学从上式得出如下结论：（1）冲击力与T0成反比。

12、对于弹脆性岩石，T0很小，因而可以获得很大的冲击力；对于塑性岩石，T0大，只能获得很小的冲击力。

13、所以，冲击作用对塑性岩石的破碎效果不显著；（2）冲击力大小只与下部钻铤的横截面积有关，而与加压钻铤的长度无关，故欲增大冲击力，应选用大尺寸钻铤；（3）冲击力与钻头牙轮的半径成正比，与外排齿数的平方成反比。

14、因此，增大牙轮直径，减少齿数，可提高冲击功。

15、此外，对于硬岩石，为了增加冲击碎岩作用，牙轮常做成单锥、无滑动的。

16、三、牙轮钻头的剪切作用剪切作用主要是三方面：一是牙齿吃入岩石时的剪切作用；其二是钻头在转动时产生的剪切作用；第三是由于牙轮转动时有滑动，滑动量越大，剪切作用也越大。

17、增大牙轮滑动量有三种办法：即使用超顶、移轴和复锥牙轮。

18、超顶：牙轮的锥顶超过了钻头中心线。

19、移轴：是指牙轮轴线沿水平方向平移一个距离。

20、复锥：牙轮由两个或两个以上不同锥度的锥体组成。

21、锥顶之间的距离称锥顶距，锥顶距越大，牙轮的滑动量就越大。

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