异形单牙轮钻头的传动比计算仿真模型研究.pdfVIP

· 杌初 陵 与应用 ·2012年第3期(总第119期) 研究与分析 异形单牙轮钻头的传动比计算仿真模型研究 刘云胜，李 勇，钱 雯，邓 嵘 (西南石油大学，四川 成都 610500) 摘 要：在牙轮钻头的几何关系以及动力学和运动学基础上，通过牙轮工作过程中的运动平衡和力矩平衡，建立牙齿 与岩石的相互作用力以及牙轮扭矩、角速度、角加速度仿真模型。在仿真中将牙轮钻头连续转动过程离散化， 通过对每个瞬时离散点的传动比的计算得到钻头的平均传动比。仿真模型中将牙轮钻头结构、岩石特性等参 数综合考虑，使仿真模型更加贴切钻头实际钻进环境。仿真 出来的平均传动比值对牙轮钻头设计、分析提供 一 定的参考依据。 关键词 ：牙轮钻头；传动比；结构参数；岩石性质；仿真模型 中图分类号：TH123 文献标识码：A 文章编号：1007—4414(2012)03—0029—04 Researchonrollingratiomodelofone．．conebit LiuYun-sheng，Li Yong，Qian Wen，Deng Rong (Southwestpetroleumuniversity，ChengduSichuan 610500，China) Abstract：Basedonthegeometry，dynamicandkinematicsofconebit，throughtheanalysisofkineticbalanceandtorquebal- ancesattheworkingOourseofcone，theinteractionbetweenteethandrock，torqueoncone，angularvelocityandnasleaeeele~ afionofconearebuilt．Therollingprogressofrollerbitisdiscretized．Aftercalculatingtherollingratioofeachdiscretepoint， theaveragerollingratioofbitisgot．Comprehensivelyconsideringtheparametersofthestructureofconebitandtherock property，thesimulationmodelsallmoreclosetotheactualsituation．Thesimulationresultofaverageratiocanprovidesome referencesforthebitdesignnadresearch． Keywords：conebit；ratio；structureparma eters；rockbehavior；simulatemodel 1 引 言 为牙轮的极轴面。这个运动圆柱坐标系如图2所示。 牙轮钻头工作时牙轮的转速与钻头的转速之比 称为牙轮钻头的传动比。传动比的研究是钻头运动 学、动力学研究的基础，对钻头破岩机理分析及轴承 L／＼ 设计的参数、钻头的寿命和机械钻速具有极其重要的 意义。牙轮钻头的传动比既与牙轮的结构有关，而且 与牙轮钻进岩石的环境有着密切的关系。长期以来， 国内外钻头研究人员对牙轮的传动比做了大量的深 ． 一 入研究 ，但是至今仍然无法确定钻头的连续瞬时传动 比。本文用的方法是用计算机仿真模拟求出单牙轮 ， 钻头的离散时间点的瞬时传动比均值。 2 异形牙轮几何结构模型