牙轮钻头是目前石油钻井使用最广泛的破岩工具。牙轮钻头的工作寿命主要取决于钻头轴承的工作寿命，而钻头轴承寿命主要取决于制造质量和使用条件等因素，同时磨合过程对轴承寿命的影响也不容忽视。目前在钻井施工现场，一般采用井下磨合钻头轴承的方法。由于很难严格按照轴承磨合要求对钻头轴承进行磨合，因此经常出现磨合时间不够甚至未磨合就直接使用的情况。这有可能影响钻头的使用寿命，甚至导致钻头轴承先期损坏。 本文针对井下磨合钻头轴承的不足之处，提出在地面上模拟钻井过程来可靠地磨合牙轮钻头轴承系统的方法，并设计了磨合试验装置，制定了钻头轴承磨合规范，并进行了室内磨合试验。运用该磨合试验装置可以准确地控制磨合过程和磨合参数，提高钻头轴承的磨合质量、磨合效率，并能早期发现磨合过程中暴露出来的钻头质量问题。该装置由加载系统、旋转系统、测试系统和冷却系统组成。采用钻头固定，井底旋转的方式工作。测试系统可以采集磨合过程中钻头所受扭矩的变化规律和三个牙爪温升的变化规律。在不同钻压和转速下，通过扭矩和温度的变化来监测牙轮钻头轴承的工作状况。 室内试验结果表明，牙轮钻头轴承磨合装置能够模拟钻头在井下的运转情况，完成专门磨合轴承系统的工作目的，试验得出的数据能够正确反映牙轮钻头轴承摩擦磨损的不同阶段。通过对三个牙爪温升过程的监测，能够早期地发现轴承存在的问题，为评价牙轮钻头轴承提供科学的依据。