pdc锚杆钻头的破岩机理与优化 -全讯官网

       pdc(聚晶金刚石复合片)锚杆钻头因为本身独特的结构,因而在钻进软到中硬岩层时,比普通的合金钢材质的锚杆钻头有更加良好的切削岩石的能力,并且钻进速度高,复合片摩擦损耗慢,对于锚杆钻孔的效率有极大的提升,因而有很大的使用经济价值,得到了非常广泛的应用。

　　但是由于pdc锚杆钻头独特的结构也导致了它在受力过程中,不能承受过大的应力变化,在硬质岩层和非均质地层中无法发挥自身的优良性能,所以对pdc锚杆钻头破碎岩石的理论依据以及几何参数的设计改进有重要的意义。

　　参考前人的pdc钻头相关理论,探讨了pdc锚杆钻头的破岩机理所需的条件,认为在复合片钻进岩石时,切入破岩的主要影响因素有钻头的几何参数、岩石的不同岩性以及钻进的参数等。其中,由于岩石的力学性质使得岩石的剪切破碎比旋转时的挤压破碎更容易发生,所以尤其是对脆性岩石,选择破岩中发生的挤压破碎可以省去不考虑；参考了前人的现场观测经验,分析了pdc锚杆钻头钻进岩石过程中的失效形式有摩擦损耗和冲击损坏,并且冲击损坏还包括了复合片层的碎裂和剥落,也对钻头冲击损坏的机理进行了探讨,认为复合片自身性能缺陷对损坏起重要作用；还对上面所提的冲击损坏机理做了概述；

　　对pdc锚杆钻头做屈曲分析,计算前几阶模态及与之相应的临界载荷,以判定钻杆钻头在不同围岩应力下,由稳定过渡到不稳定时,钻头是处于稳定平衡状态,还是处于屈曲不稳定状态;分析pdc锚杆钻头的几何参数与最大应力的关系曲线图；分析pdc锚杆钻头在钻进砂岩、泥岩等不同岩层时,几何参数对于排屑的影响；分析pdc锚杆钻头的模式形态,以及与不同长度的钻杆作为整体时的模态,确定钻头不产生共振的安全转速范围；建立pdc锚杆钻头振动钻削的动力学模型。

　　钻削过程中,钻头与工件周期性地离开和接触,分析阻尼系数对pdc锚杆钻头钻削的影响。调研钻头的主要失效形式,分析不同围岩下pdc锚杆钻头破岩机理及钻头损坏的主要影响因素,提出改进设计。本文通过理论分析和数值模拟,对影响pdc锚杆钻头钻进效率的主要影响因素进行了研究,主要影响因素为几何参数中的齿前角α和侧转角β,分析参数的目的是为了能够更好改进pdc锚杆钻头,以提高它的效率与寿命,减少生产难度。所以研究pdc锚杆钻头的破岩机理和优化设计有着重要的意义