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牙轮钻头碎岩石效果与接触时间有关
钻头轴压力与钻孔速度的关系曲线，图中工区称表面破碎区，轴压力很小，钻头作用在岩石上的压力小于岩石的抗压人强度，此时靠表面磨损破坏岩石，其钻孔速度很低，随着轴压力的增加，钻孑L速度也是直线地增加。Ⅱ区称疲劳破碎区，当钻头压力增加到一定值而又未达到岩石的抗压人强度极限时，在牙轮的多次作用下，岩石开始破碎，并且钻孔速度提高的比率大于轴压力增加的比率（成幂指数关系）。
体积破碎区，轴压力增加，牙轮与岩石接触所产生的压力等于或大于岩石的抗压人强度极限，则岩石产生大颗粒的体积破碎。岩石破碎得快，钻孔速度与轴压力成直线增加。轴压力过大时，棒磨机厂家不但钻头寿命降低，而且牙轮体与岩石接触、排碴条件不利等原因，也不能使钻孔速度再增加。从曲线的变化可知，最合理的轴压力应能使岩石形成体积破碎。设计钻机所选用的轴压力，应保钻孔工作在体积破碎区进行。
实验表明，在一定转速范围( 200r/min)内，钻孔速度与钻头转速成正比。转速太高不但引起钻机强烈振动，而且降低了钻头寿命，使钻孔速度降低。原苏联恩·莫·比留科夫对合金齿破碎岩石进行了研究，认为岩石的破碎有一个过程，需要一定的时间。而牙轮钻头破碎岩石的效果与合金齿和岩石的接触时间有关，这个接触时间不能小于0.02~0.03s。否则，就不能发挥牙轮滚压破碎岩石的作用。