正基對(duì)螺旋鉆頭做為主要研究對(duì)象,對(duì)其在運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)和零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料以及加工工藝進(jìn)行理論計(jì)算,有限元靜動(dòng)態(tài)模擬室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行研究。
一 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、通過分析刀頭的運(yùn)動(dòng)軌跡、計(jì)算出鉆齒的切入與切出角,并推導(dǎo)出鉆齒的布局、位置及齒數(shù)。鉆頭轉(zhuǎn)速與給進(jìn)速度對(duì)鉆頭切削面積和側(cè)壁殘余形貌的關(guān)系。以運(yùn)動(dòng)學(xué)做為基礎(chǔ)進(jìn)行了鉆掘力學(xué)的研究。
二 力學(xué)分析:基于不同的巖石層的破碎的臨界點(diǎn),將機(jī)械能量最大限度的傳遞給鉆牙。使其處于最優(yōu)的切削狀態(tài)。
三 碎巖的研究:通過理論、分析出各種巖層的物理特性,并通過各種實(shí)驗(yàn),制定出各種巖層需要克服巖石的摩擦力和剪切(擠壓/拉伸)巖石的反力、通過我們自己獨(dú)有的軟件模糊計(jì)算出鉆進(jìn)時(shí)所需的綜合力和掩飾的可鉆性。設(shè)計(jì)鉆頭結(jié)構(gòu),確定鉆頭用途。并且確保具有真實(shí)性和參考性。
注:巖土破碎分析:分析掩飾的鉆削是一個(gè)復(fù)雜的受力過程,它涉及彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)和熱力學(xué)等。如果是脆性或塑脆性的巖石,這個(gè)過程包括巖石產(chǎn)生滑移形成小的碎屑,累積大滑移和側(cè)邊擠壓造成崩裂而形成的體積破碎塊。由于碎片的不連續(xù)性,使作用在鉆齒上瞬時(shí)推壓力和扭矩理論上產(chǎn)生的急劇波動(dòng)。
巖石的硬度是巖石抵抗其它物體壓入或破壞所反應(yīng)出來的阻力,巖石所含礦物質(zhì)不同、巖石的裂隙以及巖石顆粒直徑等因素都會(huì)影響巖石的硬度,巖石的軟硬是相對(duì)的,可以從多方面來判斷其軟硬性質(zhì)。地質(zhì)上一般用可鉆性級(jí)別來對(duì)巖石分級(jí),如果按巖石的壓入硬度對(duì)其進(jìn)行可鉆性分級(jí),對(duì)巖石分軟、中軟、硬、堅(jiān)硬、極硬等分為十二個(gè)級(jí)別。表5-1按單一的巖石壓入硬度,盡管可以對(duì)巖石進(jìn)行巖性的分析,但不能真正反應(yīng)巖石鉆進(jìn)時(shí)所需的軸壓和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。
按壓入巖石硬度的巖石可鉆性分級(jí)
巖石 類別 | 軟 | 中軟 | 中硬 | 硬 | 堅(jiān)硬 | 極硬 | ||||||
巖石 級(jí)別 | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII |
壓入 硬度 Mpa | < 100 | 100 ~250 | 250 ~500 | 500 ~1000 | 1000 ~1500 | 1500 ~2000 | 2000 ~3000 | 3000 ~4000 | 4000 ~5000 | 5000 ~6000 | 6000 ~7000 | > 7000 |