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螺旋鉆鉆頭雖結(jié)構(gòu)較為簡單,但設(shè)計好壞同樣影響碎巖效率和巖屑上返效果。設(shè)計時要考慮的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:
一、切削翼片的數(shù)量
螺旋鉆鉆頭有單翼、雙翼、三翼或多翼之分。單翼鉆頭常用于軟土層,其特點(diǎn)是破巖速度快、巖屑上返效率高,但工作時平衡性差些;雙翼鉆頭對地層適應(yīng)性強(qiáng),為常用的類型。三翼或多翼鉆頭是為增加鉆頭工作時的穩(wěn)定性,適用于裂隙地層。
二、鉆頭底面的形狀
螺旋鉆頭底面的形狀(圖3-14-3)有平底形、錐形和階梯形之分。
平底形鉆頭適用于軟地層,其特點(diǎn)是一次性全面破碎孔底,回轉(zhuǎn)阻力力矩較大,單位刃長上壓力小,切削刃磨損不均勻等;錐形和階梯形鉆頭適用于強(qiáng)度較大的地層,由于是分次破碎孔底,碎巖自由面較多,碎巖效率高。
三、鉆頭切削刃及其加強(qiáng)形式
為了提高螺旋鉆頭碎巖效率和延長其使用壽命,必須對其螺旋葉片進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
補(bǔ)強(qiáng)形式有兩種:一種是噴焊硬質(zhì)合金粉;二是鑲焊硬質(zhì)合金切削具(圖3-14-4)。使用較多的是片狀(鏟形、板齒)硬質(zhì)合金。
在硬地層或巖石中鉆進(jìn),則采用錐形或方柱齒,由于其與巖石接觸面小,比壓大。
四、鉆頭螺距
鉆頭螺距S與鉆頭直徑φ和地層性質(zhì)有關(guān)。鉆頭直徑愈大、地層愈潮濕,螺距愈小。為了避免鉆屑從鉆頭螺旋 葉片上滾落,通常采用較小的螺旋上升角。上升角應(yīng)小于巖屑與螺旋葉片之間的摩擦角。一般S=(0.25~0.5)φ,具體設(shè)計時可參考表3-14-3內(nèi)的數(shù)據(jù)。
五、螺旋葉片數(shù)
長螺旋鉆用的鉆頭,通常在下部1~2個螺距內(nèi)為雙螺旋,其余為單螺旋。短螺旋用的鉆頭,一般為雙螺旋。鉆頭的螺距數(shù)為1~4個,鉆進(jìn)粘土層鉆頭取小值;鉆進(jìn)砂土層鉆頭取大值,一般用2~3個螺距。
六、螺旋鉆頭的中心管
其設(shè)計原理與方法與螺旋鉆桿中心管相同。
七、螺旋鉆頭的螺旋葉片
與螺旋鉆桿葉片的設(shè)計原理和方法相同。應(yīng)該注意:在研磨性較強(qiáng)的砂土層鉆進(jìn)用的鉆頭,為增加其耐磨性,可在葉片上噴焊一定數(shù)量的硬質(zhì)合金粉,延長鉆頭使用壽命。