多脊PDC切削齿破岩有限元仿真及其几何结构影响

TE921; 针对脊高为0～5 mm、脊角为115°～172°的多脊齿开展固定切削深度的旋转切削破岩数值模拟研究.分析多脊齿几何结构对切削力、地层吃入性能、机械比能的影响规律,并且在研究多脊齿机械比能时考虑轴向力的影响.结果表明:随着脊角变小,多脊齿的切削力减小,地层吃入性能增加,126°脊角的多脊齿吃入地层轴向力较平面齿低41％,最佳切削深度为2 mm;机械比能方面轴向上消耗的比能是切向的1.2～1.5倍,且脊角的小角度改变对机械比能影响甚微;特殊几何结构下多脊齿更易出现接触应力集中,并在旋转时出现侧向力,当脊角大于151°且多脊齿切削半径大于28 mm时破岩效果最佳....

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Published in中国石油大学学报（自然科学版） Vol. 46; no. 4; pp. 63 - 71
Main Authors 王新锐, 张辉, 张矿生, 欧阳勇, 于洋, 刘彪, 刘科柔, 陈雨飞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%中国石油长庆油田公司油气工艺研究院,陕西西安710018 2022
低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018%中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830011
Subjects
脊角
多脊齿
地层吃入性能
数值模拟
机械比能
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ISSN1673-5005
DOI10.3969/j.issn.1673-5005.2022.04.007

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Summary:TE921; 针对脊高为0～5 mm、脊角为115°～172°的多脊齿开展固定切削深度的旋转切削破岩数值模拟研究.分析多脊齿几何结构对切削力、地层吃入性能、机械比能的影响规律,并且在研究多脊齿机械比能时考虑轴向力的影响.结果表明:随着脊角变小,多脊齿的切削力减小,地层吃入性能增加,126°脊角的多脊齿吃入地层轴向力较平面齿低41％,最佳切削深度为2 mm;机械比能方面轴向上消耗的比能是切向的1.2～1.5倍,且脊角的小角度改变对机械比能影响甚微;特殊几何结构下多脊齿更易出现接触应力集中,并在旋转时出现侧向力,当脊角大于151°且多脊齿切削半径大于28 mm时破岩效果最佳.
ISSN:1673-5005
DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2022.04.007