杨鑫 王智超

摘要：基于岩石破碎机理，针对钻头侵入岩层后切削岩石的实际状态，进行受力分析，为钻头工作过程中出现的问题提供分析依据。通过对钻头参数进行优化，更好的提高了钻头的钻进效率。

关键词：硬岩钻头;钻头受力;钻进效率

随着硬岩钻头的大面积应用，出现了诸多形式的硬岩钻头，各种硬岩钻头在钻进过程中经常会出现钻进效率低，钻头截齿在使用寿命内过早脱落等现象，大大影响的施工进度，本文通过对硬岩钻头钻进过程中的受力分析，找出影响钻头钻进效率和使用寿命的相关因素，为硬岩钻头的进一步研究提供一定参考。

1.钻头的主要结构（图1）

硬岩钻头主要结构有截齿 钻头体，叶片。通过对叶片和截齿进行不同形式变化，合理组合，可以制成适合复杂土层情况的钻头。

2.钻头在工作过程中的主要受力情况及出现的问题

钻头进入岩层后，钻头各部位都受到土体挤压，受力情况复杂，这里对钻头顶部的截齿侵入岩石后满足岩石破碎条件情况下的受力情况进行分析，见图2，其受力具有一定代表性。在垂直压力Py的作用下，截齿与岩石接触面间压强到达或略超过岩石的压入硬度时，岩石接触面多处发生裂纹后发生脆性断裂，形成大颗粒岩屑从截齿两侧崩出。

随后，钻头的整体旋转，由于截齿对岩石产生水平切削力Px，裂纹在岩石脆性断裂后进一步扩展。在Py和Px的共同作用下，对截齿齿前的岩石产生剪切作用，当一个大剪切结束后，截齿所受到的岩石切削阻力迅速降低，截齿在不断的旋转钻进过程中，截齿尖端不断发生小体积剪切。……