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在运用牙轮钻头钻进时，钻头上接受的钻压经牙轮效果在岩石上。除此静载外还有一冲击载荷，这是因为钻头的纵向震动发生的。在牙轮滚动进程中，当单齿着地时，轮轴心在o点，滚动双齿着地时，轮轴心降至Q。然后又滚向单齿着地，如斯替换变换，钻头随牙轮轴心凹凸的位移而发生来去活动。

　　设牙轮钻头外排齿圈齿数为z，则纵振频率F、纵振周期T辨别为钻头上下来去一次为一周期，由单齿着地和双齿着地之间所消耗的工夫为牙轮与岩石接触的工夫，它必需大于破裂岩石所需求的工夫才干进步破裂效率。

　　设牙轮轴线与程度面的夹角为a，牙轮半径为R，一单齿着地时为研讨起点，经由工夫，当牙轮经由D角后，轮心挪动到O点，此时钻头的纵向位移。当到达最大值，最大纵向位移即振幅与牙轮半径成正比，与齿数成反比。纵振速则可表达。

　　可见，牙轮的半径越大，转速越高，齿数越少，则冲击速度越大。牙轮钻头的牙轮破裂岩石时，不只依托静钻压，还依托钻头纵向震动而使牙齿以最大速度冲向岩石所发生的冲击载荷。