煤炭工程

作者：罗晨旭,高君毫,曾嘉玮,等

单位：1. 河南理工大学机械与动力工程学院；2. 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院；

关键词：PDC钻头 , EDEM , 单齿切削 , 破岩过程 , 破岩率,

为探究PDC钻头切削岩层仿真过程中不同工作参数对破岩率的影响，基于EDEM软件建立了新型PDC钻头的单个切削齿的离散元仿真，模拟了单个切削齿切削岩壁的动态过程，分析了切削齿分别在不同自身角度、切入岩壁夹角、钻头转速、牵引速度等关键因素下的破岩状况，通过粘结键的破坏数量得到各因素下的破岩率。结果表明：切削齿自身角度和牵引速度是影响破岩率的主要因素，切入岩壁夹角和钻头转速是影响破岩率的次要因素。当切削齿自身角度为70°、切入岩壁夹角为30°、钻头转速为31.4rad/s、牵引速度为0.25m/s时破岩率最高。在相同条件下, 圆柱形切削齿破岩率为57.66%,圆台形切削齿破岩率为56.36%，但圆台形切削齿的磨损量比圆柱形切削齿降低29.72%，有效地提高了刀具的使用寿命，具有更好的破岩性能。研究结果可为EDEM模拟切削齿破岩过程中PDC钻头切削齿的设计及施工参数的选择提供参考依据。

来源：2025年第4期

《煤炭工程》期刊编辑部

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