牙輪鉆頭 牙輪鉆頭使用方法


牙輪鉆頭 牙輪鉆頭使用方法

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1、由于牙輪鉆頭鉆進是動、靜載相結合的碎巖方式 , 因此,碎巖效率較高 , 目前廣泛應用于鉆進硬巖層 。
2、一、牙輪鉆頭在井底的運動牙輪鉆頭在井底的運動由三部分組成:牙輪繞鉆頭軸線的“公轉”;牙輪繞自己軸線的反時針“自轉”;鉆頭在旋轉的同時 , 由于單齒與雙齒交替接觸井底的結果 , 還做上下往復運動(振動) 。
3、所以 , 實際牙輪鉆頭在井底工作時,是上述幾種運動的復合,依靠復合運動所產生的沖擊壓碎和剪切作用來破碎巖石的 。
4、二、牙輪鉆頭的沖擊壓碎作用牙輪滾動時有一定的速度,并使牙齒在動載作用下沖擊巖石,使巖石發生體積破碎,而形成破碎坑 。
5、這種作用超過靜壓作用,即鉆頭作用在巖石上的軸向載荷包括:靜壓和沖擊載荷兩部分 , 而沖擊壓碎作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式 。
6、沖擊作用與沖擊速度有關,即:沖擊速度越大,沖擊作用也就越大 。
【牙輪鉆頭 牙輪鉆頭使用方法】7、那么,沖擊速度與牙輪鉆頭結構參數等因素之間的關系,見下式所示:碎巖工程學式中:R為牙輪半徑;ω為牙輪角速度;Z為牙輪最外排齒圈的齒數;β為牙輪軸線的水平傾角 。
8、從上式可知,牙輪直徑越大、轉速越高、齒圈的牙齒數越少,沖擊速度越大,沖擊壓碎作用也就越大 。
9、根據動量定律知:碎巖工程學式中:P為牙齒對巖層(石)的沖擊力;M為參與縱向振動的下部鉆柱的質量 , 它相當于縱振半周期內產生彈性伸長或壓縮的鉆鋌長度;T0為牙齒沖擊巖石的時間 。
10、上式中的M可由下式確定:M=式中:T為縱振周期;C為彈性變形的波速(相當于聲波在鋼中傳播的速度,其值為5100m/s);F為鉆鋌橫截面積;γ為鋼材比重;g為重力加速度 。
11、將公式vmax和公式M代入公式P,便得出如下規律:碎巖工程學從上式得出如下結論:(1)沖擊力與T0成反比 。
12、對于彈脆性巖石 , T0很小,因而可以獲得很大的沖擊力;對于塑性巖石,T0大,只能獲得很小的沖擊力 。
13、所以 , 沖擊作用對塑性巖石的破碎效果不顯著;(2)沖擊力大小只與下部鉆鋌的橫截面積有關,而與加壓鉆鋌的長度無關,故欲增大沖擊力,應選用大尺寸鉆鋌;(3)沖擊力與鉆頭牙輪的半徑成正比,與外排齒數的平方成反比 。
14、因此,增大牙輪直徑,減少齒數,可提高沖擊功 。
15、此外,對于硬巖石,為了增加沖擊碎巖作用,牙輪常做成單錐、無滑動的 。
16、三、牙輪鉆頭的剪切作用剪切作用主要是三方面:一是牙齒吃入巖石時的剪切作用;其二是鉆頭在轉動時產生的剪切作用;第三是由于牙輪轉動時有滑動,滑動量越大,剪切作用也越大 。
17、增大牙輪滑動量有三種辦法:即使用超頂、移軸和復錐牙輪 。
18、超頂:牙輪的錐頂超過了鉆頭中心線 。
19、移軸:是指牙輪軸線沿水平方向平移一個距離 。
20、復錐:牙輪由兩個或兩個以上不同錐度的錐體組成 。
21、錐頂之間的距離稱錐頂距,錐頂距越大 , 牙輪的滑動量就越大 。
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