1短螺旋钻头的结构分类及分析
根据使用的不同，短螺旋钻头具有的结构和分类的多样性，常见的嵌岩短螺旋钻头从结构形式上可分为平头短螺旋钻头和锥头短螺旋钻头(如图1,图2所示)，其主要由法兰、心轴管、主螺旋叶片(导向螺片)和引导螺旋叶片(锥片或平头)组成。锥头螺旋钻头又分为双锥双螺短螺旋钻头、双锥单螺短螺旋钻头、单锥单螺短螺旋钻头尺寸。
螺旋钻头的主要参数有螺距、螺旋线长度、螺旋钻头锥角(平头螺旋钻头锥角为0)、切削具布齿间距、切削距布齿到径的螺旋线回转角度、钻齿的布齿角度及长度、硬质合金头的相关参数等。由于螺旋钻头的锥角是螺旋钻头的重要指标，根据实际工程经验，一般锥角较大，螺旋线的回转角度较小，布齿相对较少，钻头的制造成本较低，可满足强风化和砾石层钻进;对于中风化、弱风化等坚硬地层，则要采用小锥角、大钻压进行钻进。但是锥角的较大和较小只能靠工程经验，具体的可靠工作范围很难界定，为此有必要对短螺旋钻头的引导螺旋叶片受力情况进行分析研究，然后根据不同的地层特点设计相应的短螺旋钻头结构，以提高钻进效果。
2 基于SolidWorks的短螺旋钻头引导螺旋叶片受力分析研究
由于平头短螺旋钻头螺旋钻头锥角为零，其引导叶片可以锥头短螺旋钻头的特例，为此现以双锥双螺短螺旋钻头(其基本参数见表1)引导螺旋叶片为例，材料一定，并假定材料设想为同象性，在约束和载荷一定的情况下，对引导螺旋叶片基于SolidWorks的受力情况分析研究。
分析过程中设想线性静态分析:(1)材料行为为线性，与Hooke定律相符;(2)诱导位移很小以致由于载荷可忽略刚性变化;(3)载荷缓慢应用以便忽略动态效果。在分析过程中引导螺旋叶片材料属性选择为低合金Mn钢，其受力分析如图3所示，具体载荷等信息见表2。
图4为螺旋锥角与最低安全系数变化关系图，图5为螺旋锥角与叶片质量变化关系图，从表2和图4 ,5可以得出:当引导螺旋钻头承压一定时，其安全系数随着螺旋锥角的增大而增大，但增大到一定值时又随之减小，而螺旋钻头的质量却随着螺旋锥角的增大而减小，螺旋锥角与螺旋钻头锥角成正比关系，螺旋钻头锥角是螺旋锥角的2倍，即当引导螺旋钻头承压一定时，其安全系数随着螺旋钻头锥角的增大而增大，但增大到一定值时却随之减小;而螺旋钻头的质量却随着螺旋钻头锥角的增大而减小。可以根据变化关系及地层状况选择合适的螺旋钻头锥角。
3结论
本文主要探讨了基于SolidWorks的双锥双螺短螺旋钻头引导螺旋叶片为例，假定材料设想为同象性，进行了受力分析研究，得出螺旋钻头锥角与安全系数之间的关系。设计者可以根据关系变化图及不同的地层特点设计相应的短螺旋钻头结构，对提高螺旋钻头钻进效果影响很大，同时也为短螺旋钻头的设计合理性及可靠性提供依据。