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牙輪鉆頭的工作原理
牙輪鉆頭在井底工作時，鉆頭整體圍繞鉆頭軸線旋轉稱之為公轉，三個牙輪則依其自己的軸線在井底滾動稱之為自轉。鉆頭承受的鉆壓通過牙齒作用在巖石上，使巖石破碎（壓碎作用）。 牙輪在滾動過程中，以單齒、雙齒交替接觸井底，牙輪中心的位置忽高忽低，使鉆頭產生縱向振動。這種縱向振動使鉆柱不斷壓縮與伸張，下部鉆柱把這種周期性變化的彈性變形能通過牙齒轉化為對地層的沖擊作用力用以破碎巖石。這種沖擊、壓碎作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。
牙輪鉆頭除了對井底巖石產生沖擊、壓碎作用外，還對井底巖石產生剪切作用。牙輪在井底滾動的同時還產生牙齒對井底的滑動，牙齒的滑動對井底巖石形成剪切作用， 像刮刀鉆頭那樣刮削井底。牙齒的滑動主要是由牙輪的超頂、副錐和移軸布置引起的。牙輪的超頂布置復錐牙輪引起切線方向的滑動， 牙輪的移軸布置則引起軸向方向的滑動。一般地，鉆軟到中硬地層的鉆頭兼有超頂、復錐和移軸；鉆中硬到硬地層的鉆頭在設計上有超頂和復錐；鉆極硬和研磨性較強地層的鉆頭常采用單錐牙輪，不超頂也不移軸。
