在運(yùn)用牙輪鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭上接受的鉆壓經(jīng)牙輪效果在巖石上。除此靜載外還有一沖擊載荷，這是因?yàn)殂@頭的縱向震動(dòng)發(fā)生的。在牙輪滾動(dòng)進(jìn)程中，當(dāng)單齒著地時(shí)，輪軸心在o點(diǎn)，滾動(dòng)雙齒著地時(shí)，輪軸心降至Q。然后又滾向單齒著地，如斯替換變換，鉆頭隨牙輪軸心凹凸的位移而發(fā)生來去活動(dòng)。

　　設(shè)牙輪鉆頭外排齒圈齒數(shù)為z，則縱振頻率F、縱振周期T辨別為鉆頭上下來去一次為一周期，由單齒著地和雙齒著地之間所消耗的工夫?yàn)檠垒喤c巖石接觸的工夫，它必需大于破裂巖石所需求的工夫才干進(jìn)步破裂效率。

　　設(shè)牙輪軸線與程度面的夾角為a，牙輪半徑為R，一單齒著地時(shí)為研討起點(diǎn)，經(jīng)由工夫，當(dāng)牙輪經(jīng)由D角后，輪心挪動(dòng)到O點(diǎn)，此時(shí)鉆頭的縱向位移。當(dāng)?shù)竭_(dá)最大值，最大縱向位移即振幅與牙輪半徑成正比，與齒數(shù)成反比�？v振速則可表達(dá)。

　　可見，牙輪的半徑越大，轉(zhuǎn)速越高，齒數(shù)越少，則沖擊速度越大。牙輪鉆頭的牙輪破裂巖石時(shí)，不只依托靜鉆壓，還依托鉆頭縱向震動(dòng)而使牙齒以最大速度沖向巖石所發(fā)生的沖擊載荷。