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牙輪鉆頭的工作原理
牙輪鉆頭在井底工作時(shí)，鉆頭整體圍繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)稱之為公轉(zhuǎn)，三個(gè)牙輪則依其自己的軸線在井底滾動(dòng)稱之為自轉(zhuǎn)。鉆頭承受的鉆壓通過(guò)牙齒作用在巖石上，使巖石破碎（壓碎作用）。 牙輪在滾動(dòng)過(guò)程中，以單齒、雙齒交替接觸井底，牙輪中心的位置忽高忽低，使鉆頭產(chǎn)生縱向振動(dòng)。這種縱向振動(dòng)使鉆柱不斷壓縮與伸張，下部鉆柱把這種周期性變化的彈性變形能通過(guò)牙齒轉(zhuǎn)化為對(duì)地層的沖擊作用力用以破碎巖石。這種沖擊、壓碎作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。
牙輪鉆頭除了對(duì)井底巖石產(chǎn)生沖擊、壓碎作用外，還對(duì)井底巖石產(chǎn)生剪切作用。牙輪在井底滾動(dòng)的同時(shí)還產(chǎn)生牙齒對(duì)井底的滑動(dòng)，牙齒的滑動(dòng)對(duì)井底巖石形成剪切作用， 像刮刀鉆頭那樣刮削井底。牙齒的滑動(dòng)主要是由牙輪的超頂、副錐和移軸布置引起的。牙輪的超頂布置復(fù)錐牙輪引起切線方向的滑動(dòng)， 牙輪的移軸布置則引起軸向方向的滑動(dòng)。一般地，鉆軟到中硬地層的鉆頭兼有超頂、復(fù)錐和移軸；鉆中硬到硬地層的鉆頭在設(shè)計(jì)上有超頂和復(fù)錐；鉆極硬和研磨性較強(qiáng)地層的鉆頭常采用單錐牙輪，不超頂也不移軸。
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