为研究曲轴疲劳裂纹及其寿命,使用ABAQUS和FRANC3D软件对曲轴裂纹进行引入及扩展分析,基于裂纹剩余寿命计算和初始裂纹形状比对,对应力强度因子进行研究。结果表明,当裂纹深度扩展至18.2 mm时,等效应力强度因子达到曲轴材料断裂韧性,裂纹产生至临界深度,剩余寿命为8.6×105次;在裂纹深度一定时,初始裂纹的表面长度越长,裂纹扩展寿命越短,初始裂纹表面长度越短,裂纹扩展寿命越长;裂纹初始角度越大,裂纹前缘最深处的应力强度因子越低;裂纹初始角度越大,裂纹扩展后得到的裂纹长度越短,裂纹扩展寿命越长。

PDC钻头在钻遇复杂地层时，转矩波动较大、蹩跳钻现象严重，其不仅会缩短PDC钻头的使用寿命，还容易导致井下钻具断裂，影响钻进效率。为此，研制了钻井转矩保护器，并完成了厂内试验。钻井转矩保护器主要由压扭转换机构、储能机构和密封油浴机构组成，能够起到轴向和周向的减震作用。工作时一旦井下转矩超出工具的预设值，碟簧组被压缩，储存能量，工具收缩，钻头上齿的切削深度减小；当钻头转矩正常时，储存的能量会缓慢释放。厂内试验结果表明，钻井转矩保护器缩回、伸出和转动灵活，试验数据全部满足设计要求。