定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器的製作方法

2023-10-09 04:45:09

專利名稱：定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液壓張拉器技術領域，特別涉及一種定力矩鎖緊預應力錨杆液壓 張拉器。
背景技術：
在使用高強度預應力錨杆進行巷道支護時，為獲得較大的預應力需對錨杆尾部的 緊固螺母施加較大的擰緊力矩，目前在施加大力矩時通常使用動力增矩扳手或液壓扳手， 由於螺紋螺旋升角的存在和螺紋副之間的摩擦阻力，在對錨杆尾部的緊固螺母施加扭矩時 會將一部分扭力傳遞到錨杆的錨固段，使錨杆杆體受到拉扭的聯合作用，其中扭力對錨杆 產生的應力使錨杆的抗拉伸能力降低，給預應力的施加造成很大的負面影響。液壓張拉器 被廣泛應用在鋼絞線的預應力施加工藝中，液壓張拉器的張拉過程完全是直線拉伸，不存 在扭轉的現象，因此在對錨杆施加預應力時錨杆只受到軸向拉伸的作用，從而可以有效地 改善錨杆的受力狀態，提高錨杆的支護效率。由於預應力錨杆的預應力最終由錨杆尾部的 螺紋副保持，當錨杆被液壓張拉器拉伸後，在錨杆被拉伸的狀態下對尾部螺紋副的螺母施 加適當的力矩，在液壓張拉器卸荷後能夠保持錨杆的預應力。對尾部螺紋副的螺母所施加 力矩的大小會對錨杆最終所保持的預應力產生影響，目前使用的液壓張拉器存在許多不足 之處1、使用空心油缸無形地增加了張拉器的重量；2、不具備快速裝夾的功能；3、無法準 確有效的保證鎖緊力矩大小的一致性，導致每根錨杆的預應力大小不同，從而直接影響支 護效果，降低工作效率。
實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是如何減輕液壓張拉器的重量，提高液壓張拉器的 工作效率，提高量化錨杆預應力的一致性。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉 器，包括缸體，一端與呈圓柱體的缸頭連接；活塞的一端置入所述缸體中，另一端穿過所述 缸頭上設置的腰形通孔，與行星輪系連接；所述活塞內部設置有活塞復位彈簧；所述缸頭 的中部沿徑向設置有若干個夾塊，若干個所述夾塊外側分別設置有夾塊開合環；所述行星 輪系的外面設置有圓環狀離合器內環，所述離合器內環的內側設置有齒圈與行星輪系的行 星輪嚙合；所述行星輪系的外面通過卡簧套設有離合器外環，所述離合器外環的環側沿與 活塞軸線垂直的方向設置有力臂，所述力臂的內部通孔中安裝有棘爪，所述棘爪的一端與 離合器內環外側的牙槽嚙合，所述棘爪的另一端與力矩調整螺釘連接。其中，所述缸頭的中部沿徑向開設有至少兩個矩形孔，每個所述矩形孔內設置一 個所述夾塊。[0009]每個所述矩形孔靠近夾塊開合環的一側設置有第一銷釘；每個所述夾塊靠近缸體 的端面上開設有長槽，槽內設置有第二銷釘，各個所述第一銷釘和第二銷釘之間設置有夾 塊復位彈簧。所述活塞的外柱面上設有密封圈安裝槽，所述密封圈安裝槽內安裝有密封圈。所述缸頭設置有中心孔供錨杆穿過。所述夾塊開合環的內壁設置有與夾塊數量相同且寬度大於夾塊寬度的凹槽。所述行星輪系包括行星架，其內螺紋與所述活塞端頭的外螺紋連接；太陽輪，通過卡簧固定在所述行星架的中心孔內；行星輪，安裝在所述行星架上，所述行星輪與太陽輪嚙合。其中，所述行星輪系還包括行星輪軸，所述行星輪通過行星輪軸安裝在行星架上；頂絲，設置在所述行星架上以固定所述行星輪軸。還包括碟簧組，設置在所述棘爪和力矩調整螺釘之間。(三)有益效果上述技術方案具有如下有益效果通過採用單作用油缸有效減輕液壓張拉器的體 積，通過利用空心活塞作支撐，並在缸體端頭安裝快速夾緊機構，使其在空心活塞內部相對 移動來對錨杆進行拉伸，使得在對錨杆施加預應力時只受到拉伸力的作用，使得螺母鎖緊 時可以獲得恆定力矩使安裝的錨杆預應力基本相同。
圖1是本實用新型實施例的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器的結構剖面圖；圖2是圖1中的A-A向剖視圖；圖3是圖1中的B-B向剖視圖；圖4是本實用新型實施例的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器的工作狀態示意 圖。其中，1 缸體；2 活塞；3 密封圈；4 活塞復位彈簧；5 第一銷釘；6 缸頭；7 夾 塊開合環；8 夾塊；9 離合器外環；10 離合器內環；11 頂絲；12 行星輪軸；13 行星輪； 14 太陽輪；15 行星架；16 第一卡簧；17 第二卡簧；18 力矩調整螺釘；19 碟簧組；20 棘爪；21 第二銷釘；22 夾塊復位彈簧；23 力臂；24 錨杆；25 託盤；26 護板；27 螺母； 28 進出油口。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。如圖1所示，為本實用新型實施例的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器結構示意 圖，並結合圖2、圖3以及圖4所示，本實施例的張拉器主要包括缸體1、活塞2、密封圈3、 活塞復位彈簧4、銷釘A5、缸頭6、夾塊開合環7、夾塊8、離合器外環9、離合器內環10、頂絲 11、行星輪軸12、行星輪13、太陽輪14、行星架15、卡簧16、卡簧17、力矩調整螺釘18、碟簧組19、棘爪20、銷釘821、夾塊復位彈簧22和力臂23。其中，活塞2呈筒狀，為空心，一端封閉，下文稱之為封閉端，該封閉端置入缸體1 內部形成密封腔；活塞2的另一端在筒壁上軸向切槽，該另一端伸出缸體1穿過缸頭6並繼 續延伸，其端頭設置外螺紋與行星架15的內螺紋連接；活塞2的外柱面上設有密封圈安裝 槽，用於安裝密封圈3 ；活塞2內部安裝有活塞復位彈簧4，其一端與活塞2封閉端的內底連 接，另一端與缸頭6連接。本實施例的缸頭6為一圓柱體，其一端設內螺紋與缸體1連接，其中心設有中心 孔，中心孔用於穿過錨杆24，中心孔外側設置至少兩個腰形通孔，活塞2伸出缸體1的部分 從腰形通孔內穿出。在缸頭6遠離缸體1方向的圓柱面中部，徑向開設有至少兩個矩形孔， 矩形孔內置有夾塊8，夾塊8在矩形孔內可作徑向滑動，在每個矩形孔內與活塞2的軸線平 行的方向分別設置一銷釘孔，銷釘孔內分別安裝有銷釘21。本實施例的夾塊8為一外徑與缸頭6的外徑相同，且中心設有螺紋孔的圓柱體的 分割體，夾塊8的外側設置有夾塊開合環7，每個夾塊8靠近缸體1的一端面與活塞2的軸 線平行的方向開設有一長槽，槽內設銷釘孔，銷釘孔內安裝有銷釘5，夾塊8在缸頭6的矩形 孔內滑動時長槽避開銷釘21，位置相對應的第一銷釘5與第二銷釘17之間設置有夾塊復位 彈簧22，使夾塊8向外緊貼夾塊開合環7的內壁。夾塊開合環7的內圓與缸頭6的外圓同軸作轉動配合，夾塊開合環7的內壁設有 與夾塊8數量相同且寬度大於夾塊8寬度的凹槽，夾塊開合環7與缸頭6相對轉動時，夾塊 8進入凹槽時向外側移動，使各個夾塊8的內螺紋張開，解除與缸頭6上的被緊固外螺紋的 連接；夾塊8離開凹槽時向內移動，使各個夾塊8的內螺紋合攏與被緊固外螺紋連接。本實施例的行星架15為圓筒狀，其一端設內螺紋與活塞2伸出缸頭6的一端連 接，其另一端設置至少三個行星輪軸安裝孔，安裝孔內分別安裝有行星輪軸12，安裝孔的外 端設內螺紋用於安裝頂絲11以固定行星輪軸12 ；行星輪13分別安裝在行星輪軸12上。行 星架15的中心孔內裝有太陽輪14，行星架15的中心孔內設有卡簧槽，卡簧槽內設置有第一 卡簧16，太陽輪14通過第一卡簧16固定在行星架15的中心孔內，太陽輪14中心具有六方 孔。行星輪13與太陽輪14嚙合。本實施例的行星架15、太陽輪14、行星輪13、行星輪軸12、頂絲11以及第一卡簧 16統稱為行星輪系。離合器內環10呈圓環狀，設置在行星輪13的外面，其內側設有內齒用作行星輪系 的齒圈，外側設有若干不對稱的牙槽，牙槽的一個方向作離合器外環9的牙嵌離合器的牙 槽使用，另一個方向作棘輪使用。離合器外環9呈圓環狀，通過第二卡簧17固定套設在行 星架15外面；離合器外環9的環側沿與活塞2軸線垂直的方向設有力臂23，力臂23的端 部設有內螺紋安裝力矩調整螺釘18，力臂23內部設有通孔，通孔內安裝有棘爪20，棘爪20 的一端為梯形斷面與離合器內環10的作為棘輪的牙槽嚙合，另一端連接碟簧組19，碟簧組 19通過力矩調整螺釘18緊壓在棘爪20的端面上，調整力矩調整螺釘18可調整離合器脫扣 的力矩大小。如圖4所示，為本實用新型實施例的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器的工作狀 態示意圖，在巖層或煤層表面設置帶孔的護板26，也可以為W鋼帶，然後在護板沈上安裝託 盤25，託盤25的一端與液壓張拉器的行星架15連接，將錨杆M從行星架15的中心孔穿入，直至穿過缸頭6的中心孔。本實用新型的液壓張拉器在使用時，首先將夾塊開合環7旋 至各個夾塊8的內螺紋張開的位置，將太陽輪14中心的六方孔套裝在螺母27上，旋轉夾塊 開合環7使夾塊8組成的內螺紋合攏，並與被緊固外螺紋快速連接，通過進出油口觀向油 缸內注油，活塞2向上移動使行星架15靠緊託盤25 ；繼續注油，由於活塞2和行星架15已 支撐在託盤25上，缸體1將向下拉動缸頭6並通過夾塊8對錨杆M施加預應力，達到預定 值後，旋轉力臂23通過棘爪20撥動離合器內環10旋轉，離合器內環10的內齒圈通過行星 輪13將扭矩傳遞給太陽輪14對螺母27施加鎖緊力矩，由於棘爪20與離合器內環10外設 置的牙槽會對棘爪20產生一個徑向推力，當這個推力大於力矩調整螺釘18設定的力矩值 時，碟簧組19會被壓縮，棘爪20將產生脫扣；由於設定的力矩值是恆定的，所以被擰緊螺母 27的力矩值也是恆定的，在螺母27的擰緊力矩確定後，使油缸卸荷，在活塞復位彈簧4的作 用下，活塞2復位，旋轉夾塊開合環7使夾塊8組成的內螺紋張開解除與被緊固錨杆M外 螺紋的連接，直接取下定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器。由以上實施例可以看出，本實用新型實施例通過採用單作用油缸有效減輕液壓張 拉器的體積，通過利用空心活塞作支撐，並在缸體端頭安裝快速夾緊機構在空心活塞內部 相對移動的方法對錨杆進行拉伸，使得在對錨杆施加預應力時只收到拉伸力的作用，使得 螺母鎖緊時可以獲得恆定力矩使安裝的錨杆預應力基本相同。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改 進和變型也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，包括缸體，一端與呈圓柱體的缸頭連接；活塞的一端置入所述缸體中，另一端穿過所述缸頭 上設置的腰形通孔，與行星輪系連接；所述活塞內部設置有活塞復位彈簧；所述缸頭的中 部沿徑向設置有若干個夾塊，若干個所述夾塊外側分別設置有夾塊開合環；所述行星輪系 的外面設置有圓環狀離合器內環，所述離合器內環的內側設置有齒圈與行星輪系的行星輪 嚙合；所述行星輪系的外面通過卡簧套設有離合器外環，所述離合器外環的環側沿與活塞 軸線垂直的方向設置有力臂，所述力臂的內部通孔中安裝有棘爪，所述棘爪的一端與離合 器內環外側的牙槽嚙合，所述棘爪的另一端與力矩調整螺釘連接。
2.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述缸頭的 中部沿徑向開設有至少兩個矩形孔，每個所述矩形孔內設置一個所述夾塊。
3.如權利要求2所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，每個所述矩 形孔靠近夾塊開合環的一側設置有第一銷釘；每個所述夾塊靠近缸體的端面上開設有長 槽，槽內設置有第二銷釘，各個所述第一銷釘和第二銷釘之間設置有夾塊復位彈簧。
4.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述活塞的 外柱面上設有密封圈安裝槽，所述密封圈安裝槽內安裝有密封圈。
5.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述缸頭設 置有中心孔供錨杆穿過。
6.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述夾塊開 合環的內壁設置有與夾塊數量相同且寬度大於夾塊寬度的凹槽。
7.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述行星輪 系包括行星架，其內螺紋與所述活塞端頭的外螺紋連接；太陽輪，通過卡簧固定在所述行星架的中心孔內；行星輪，安裝在所述行星架上，所述行星輪與太陽輪嚙合。
8.如權利要求7所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，所述行星輪 系還包括行星輪軸，所述行星輪通過行星輪軸安裝在行星架上；頂絲，設置在所述行星架上以固定所述行星輪軸。
9.如權利要求1所述的定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，其特徵在於，還包括碟簧 組，設置在所述棘爪和力矩調整螺釘之間。
專利摘要本實用新型涉及液壓張拉器領域，具體公開了一種定力矩鎖緊預應力錨杆液壓張拉器，包括缸體，一端與缸頭連接；活塞的一端置入缸體中，另一端穿過缸頭上設置的腰形通孔與行星輪系連接；活塞內部設置有活塞復位彈簧；缸頭的中部沿徑向設置有若干個夾塊，若干個夾塊外側分別設置有夾塊開合環，行星輪系的外面設置有離合器內環，離合器內環的內側設置有齒圈與行星輪系的行星輪嚙合；行星輪系的外面通過卡簧套設有離合器外環，離合器外環的環側沿與活塞軸線垂直的方向設置有力臂，力臂的內部通孔中安裝有棘爪，棘爪的一端與離合器內環外側的牙槽嚙合，棘爪的另一端與力矩調整螺釘連接。本實用新型能提高工作效率和量化錨杆預應力的一致性。
文檔編號E02D5/74GK201835534SQ20102059092
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者吳擁政, 康紅普, 邵培森 申請人:天地科技股份有限公司