牙轮钻头牙齿镶装工艺有限元研究

作者：吴泽兵; 周珂飞; 陈汉杰

来源：石油机械, 2021, 49(07): 37-44.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.07.006

• 镶装工艺
• 牙轮钻头
• 压齿力
• 固齿力
• 过盈配合
• 有限元

牙轮钻头在破岩过程中容易因掉齿而导致钻头失效。为了减少钻头失效行为的发生,延长钻头的使用寿命,基于弹性力学理论及有限元仿真软件ABAQUS,对牙齿与齿孔过盈配合过程进行了理论分析与仿真结果对比,验证了镶齿有限元计算方法的准确性与可靠性;考虑不同齿圈牙齿镶装顺序对牙轮壳体强度和变形的影响,设计了多组试验方案进行仿真模拟,分析了相同过盈量下不同镶装顺序对牙齿、齿孔受力和变形的影响,进而确定了最佳的镶装工艺。研究结果表明:随着镶齿的进行,镶装时压齿力、固齿力和Mises应力均有增大的趋势;不同镶装工艺下,保径齿齿圈固齿力最大,Mises应力和所需压齿力最小;通过对比24组镶装试验,以壳体变形为评价准则,优选9-3241和10-3214为最佳镶装方案。所得结论可为牙轮钻头镶装工艺的制定提供指导。

• 单位
  新疆油田公司; 西安石油大学