纵-扭复合振动辅助岩石钻削机理及效率

摘要

针对单一纵向或扭转振动辅助岩石钻削的局限性，提出纵-扭复合振动辅助岩石钻削方案.首先对该方案的理论模型进行分析；然后基于EDEM(event driven execution manager)软件的离散元法（discrete element method, DEM）对不同情况下岩石的钻进机理和效果进行模拟，结果表明添加纵-扭复合振动辅助相对于无振动、纵向振动和扭转振动方案，钻头受到的最大合力分别减小了36.45%,9.34%和32.84%，钻进速度分别提高了26.02%,4.27%和16.13%；最后对所提方案的钻进效果进行试验验证，得到添加纵-扭复合振动辅助后的钻头支架应变相对于只添加扭转振动辅助时减小了35.48%，钻进速度提高了31.25%.研究表明纵-扭复合振动辅助方法可以提高岩石钻削效率.

关键词

岩石钻削 / 振动辅助 / 复合振动 / 离散元法 / 钻削效率