錨杆杆體扭矩試驗裝置及試驗方法
2023-06-09 18:22:46 1
專利名稱：錨杆杆體扭矩試驗裝置及試驗方法
技術領域：
本發明涉及煤礦巷道支護技術領域，特別是涉及ー種煤礦井下用的錨杆杆體扭矩試驗裝置及試驗方法。
背景技術：
錨杆支護作為一種經濟、有效的巷道支護技木，不僅能夠提高巷道支護效果，降低巷道支護成本，而且有利於採煤工作面的快速推進和煤炭產量提高，已成為我國煤礦及其它礦山巷道首選的、安全高效的主要支護方式。錨杆支護經歷了從低強度、高強度到高預應力、強力支護的發展過程。通過不斷研究、試驗與推廣應用，逐步認識到預應カ在錨杆支護中的重要作用，預應カ錨杆支護技術得到大面積推廣應用。目前，錨杆主要是通過擰緊螺母獲得預應カ。錨杆螺母扭矩由兩部分組成ー是施加在錨杆螺紋段上的扭矩，ニ是螺母端面與墊圈摩擦力引起的扭矩。只有施加在錨杆螺紋段上的扭矩才能轉化為錨杆預應力，而螺母端面與墊圈摩擦力引起的扭矩則是無用的。因此，錨杆預應カ與螺母扭矩之間存在一個轉換係數，該轉換係數越高，錨杆預應カ越高，反之則越低。影響轉換係數的因素有螺母與錨杆螺紋段的摩擦係數，摩擦係數越大，轉換係數越小；螺母、墊圈端面的摩擦係數越小，轉換係數越大；錨杆直徑，錨杆越粗，轉換係數越小。施加在錨杆杆體上的扭矩對分析錨杆扭矩引起的扭轉應力非常重要。為了獲得錨杆杆體承受的扭矩，應從總扭矩中減去螺母與墊圈摩擦引起的扭矩。為此，需要開發測量錨杆杆體扭矩的試驗方法與試驗裝置。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何提供ー種結構簡單、易於操作和測量準確的錨杆杆體扭矩試驗裝置及試驗方法。( ニ )技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供一種錨杆杆體扭矩試驗裝置，包括試驗平臺、錨杆杆體、第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置，所述試驗平臺固定安裝在水平檯面上，所述錨杆杆體水平貫穿所述試驗平臺的兩端，所述錨杆杆體的前端設有外螺紋，所述錨杆杆體的前、後端分別通過第一螺母和第二螺母固定在所述試驗平臺的兩端；所述第一螺母與所述試驗平臺的連接處設有第一託板，所述第一螺母與所述第一扭矩測量裝置連接；所述第二螺母與所述試驗平臺的連接處設有滾珠軸承，所述第二螺母與所述錨杆杆體的後端焊接固定，所述第二螺母與所述第二扭矩測量裝置連接，所述第二扭矩測量裝置固定在一固定支架上。其中，所述第一扭矩測量裝置包括第一套筒和第一扭矩扳手，所述第一套筒套入、所述第一螺母的外表面，另一端與所述第一扭矩扳手連接。其中，所述第二扭矩測量裝置包括第二套筒和第二扭矩扳手，所述第二套筒套入所述第二螺母的外表面，另一端與所述第二扭矩扳手連接，所述第二扭矩扳手的手柄端部與所述固定支架固定連接。其中，所述第一螺母與所述第一託板之間設有墊圈；所述第一託板的中間部位設有弧形凸臺，所述墊圈為半球形橡膠墊圈。其中，所述滾珠軸承與所述第二螺母之間設有第二託板。其中，所述第二扭矩扳手的手柄端部豎直固定在所述固定支架上，所述固定支架位於所述錨杆杆體的上方。本發明還提供ー種錨杆杆體扭矩的試驗方法，包括SI、試驗平臺固定在水平檯面上，錨杆杆體貫穿所述試驗平臺的兩端，錨杆杆體的 前端設有外螺紋，分別採用第一螺母和第二螺母將所述錨杆杆體的前、後端固定在所述試驗平臺的兩端；在第一螺母與試驗平臺的連接處設有第一託板，在第二螺母與所述試驗平臺的連接處設有滾珠軸承，第二螺母與所述錨杆杆體的後端焊接固定；S2、將第一扭矩測量裝置連接到第一螺母，將第二扭矩測量裝置連接到第二螺母，且第二扭矩測量裝置固定在一固定支架上；S3、通過第一扭矩測量裝置逐級對第一螺母施加扭力，在每施加一次扭カ的分別記錄第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置的第一扭矩值和第二扭矩值。其中，當所述第一扭矩測量裝置包括第一套筒和第一扭矩扳手時，將第一套筒套入第一螺母的外表面,另一端與第一扭矩扳手連接。其中，當所述第二扭矩測量裝置包括第二套筒和第二扭矩扳手時，將第二套筒套入第二螺母的外表面，另一端與第二扭矩扳手連接，並將第二扭矩扳手的手柄端部與固定支架固定連接。其中，將第二扭矩扳手的手柄端部豎直固定在固定支架上，所述固定支架位於錨杆杆體的上方。(三)有益效果上述技術方案提供的一種錨杆杆體扭矩試驗裝置及測量方法，滾珠軸承與第二螺母之間的滾動摩擦カ很小，可忽略不計，認為其引起的扭矩為0，因此，第二扭矩測量裝置所測量的扭矩可近似為錨杆總扭矩，第一扭矩測量裝置測量的是第一螺母與錨杆杆體產生的扭矩，將第二扭矩測量裝置所測量出的第二扭矩值減去第一扭矩測量裝置所測量出的第一扭矩值所得的差值即為錨杆杆體的扭矩，該裝置扭矩試驗裝置結構簡單、成本低，易於操作，測量準確。
圖I是本發明一種錨杆杆體扭矩試驗裝置的結構示意圖。其中，I、試驗平臺；2、錨杆杆體；3、水平臺面；4、外螺紋；5、第一螺母；6、第二螺母；7、第一託板；8、滾珠軸承；9、固定支架；10、第一套筒；11、第一扭矩扳手；12、第二套筒；13、第二扭矩扳手；14、墊圈；15、第二託板。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進ー步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。如圖1，本發明的一種錨杆杆體扭矩試驗裝置，包括試驗平臺I、錨杆杆體2、第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置，試驗平臺I固定安裝在水平臺面3上，錨杆杆體2水平貫穿試驗平臺I的兩端，錨杆杆體2的前端設有外螺紋4，錨杆杆體2的前、後端分別通過第ー螺母5和第二螺母6固定在試驗平臺I的兩端；第ー螺母5與試驗平臺I的連接處設有第一託板7，第一螺母5與第一扭矩測量裝置連接；第ニ螺母6與試驗平臺I的連接處設有滾珠軸承8，第二螺母6與錨杆杆體2的後端焊接固定，第二螺母6與第二扭矩測量裝置連接，第二扭矩測量裝置固定在一固定支架9上。本發明中由於滾珠軸承8與第二螺母6之間的滾動摩擦カ很小，可忽略不計，認為其引起的扭矩為0，因此，第二扭矩測量裝置所測量 的扭矩可近似為錨杆總扭矩，第一扭矩測量裝置測量的是第一螺母5與錨杆杆體2產生的扭矩，將第二扭矩測量裝置所測量出的第二扭矩值減去第一扭矩測量裝置所測量出的第一扭矩值所得的差值即為錨杆杆體2的扭矩，該裝置扭矩試驗裝置結構簡單、成本低，易於操作，測量準確。優選地，第一扭矩測量裝置包括第一套筒10和第一扭矩扳手11，第一套筒10套入第一螺母5的外表面，另一端與第一扭矩扳手11連接。優選地，第二扭矩測量裝置包括第二套筒12和第二扭矩扳手13，第二套筒12套入第二螺母6的外表面，另一端與第二扭矩扳手13連接，第二扭矩扳手13的手柄端部與固定支架9固定連接。為了減輕第一螺母5與第一託板7之間的摩擦，第一螺母5與第一託板7之間設有墊圈14 ;第一託板7的中間部位設有弧形凸臺，墊圈14為與該弧形凸臺相匹配的半球形橡膠墊圏。為了減輕滾珠軸承8與第二螺母6之間的摩擦，本實施例的滾珠軸承8與第二螺母6之間設有第二託板15。為了使得第二扭矩扳手13不受自身重力的影響，本實施例第二扭矩扳手13的手柄端部豎直固定在固定支架9上，該固定支架9位於錨杆杆體2的上方。本發明的一種錨杆杆體扭矩試驗方法，包括SI、試驗平臺I固定在水平臺面3上，錨杆杆體2貫穿試驗平臺I的兩端，錨杆杆體2的前端設有外螺紋，分別採用第一螺母5和第二螺母6將錨杆杆體2的前、後端固定在試驗平臺I的兩端；在第一螺母5與試驗平臺I的連接處設有第一託板7，在第二螺母6與試驗平臺I的連接處設有滾珠軸承8，第二螺母6與錨杆杆體2的後端焊接固定；S2、將第一扭矩測量裝置連接到第一螺母5，將第二扭矩測量裝置連接到第二螺母6，且第二扭矩測量裝置固定在一固定支架9上；S3、通過第一扭矩測量裝置逐級對第一螺母5施加扭力，在每施加一次扭カ的分別記錄第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置的第一扭矩值和第二扭矩值。由於滾珠軸承8與第二螺母6之間的滾動摩擦カ很小，可忽略不計，認為其引起的扭矩為0，因此，第二扭矩測量裝置所測量的扭矩可近似為錨杆總扭矩，第一扭矩測量裝置測量的是第一螺母5與錨杆杆體2產生的扭矩，將第二扭矩值減去第一扭矩值所得的差值為錨杆杆體2所承受的扭矩值。當第一扭矩測量裝置包括第一套筒10和第一扭矩扳手11時，將第一套筒10套入第一螺母5的外表面，另一端與第一扭矩扳手11連接。第一扭矩扳手11逐級對第一螺母5施加扭矩，分級的情況可根據實際錨杆杆體所要承受的井下支護作用力的大小而定，逐漸分級施加扭矩模擬錨杆杆體2在支護過程中所承受的一直變化的扭矩。』當第二扭矩測量裝置包括第二套筒12和第二扭矩扳手13時，將第二套筒12套入第二螺母6的外表面，另一端與第二扭矩扳手13連接，並將第二扭矩扳手13的手柄端部與固定支架9固定連接。進ー步地，為了使得第二扭矩扳手13不受自身重力的影響，本實施例將第二扭矩扳手13的手柄端部豎直固定在固定支架9上，固定支架9位於錨杆杆體2的上方。本發明以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，包括試驗平臺、錨杆杆體、第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置，所述試驗平臺固定安裝在水平檯面上，所述錨杆杆體水平貫穿所述試驗平臺的兩端，所述錨杆杆體的前端設有外螺紋，所述錨杆杆體的前、後端分別通過第一螺母和第二螺母固定在所述試驗平臺的兩端；所述第一螺母與所述試驗平臺的連接處設有第一託板，所述第一螺母與所述第一扭矩測量裝置連接；所述第二螺母與所述試驗平臺的連接處設有滾珠軸承，所述第二螺母與所述錨杆杆體的後端焊接固定，所述第二螺母與所述第二扭矩測量裝置連接，所述第二扭矩測量裝置固定在一固定支架上。
2.如權利要求I所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，所述第一扭矩測量裝置包括第一套筒和第一扭矩扳手，所述第一套筒套入所述第一螺母的外表面，另一端與所述第一扭矩扳手連接。
3.如權利要求I所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，所述第二扭矩測量裝置包括第二套筒和第二扭矩扳手，所述第二套筒套入所述第二螺母的外表面，另一端與所述第二扭矩扳手連接，所述第二扭矩扳手的手柄端部與所述固定支架固定連接。
4.如權利要求I所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，所述第一螺母與所述第ー託板之間設有墊圈；所述第一託板的中間部位設有弧形凸臺，所述墊圈為半球形橡膠墊圈。
5.如權利要求I所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，所述滾珠軸承與所述第ニ螺母之間設有第二託板。
6.如權利要求3所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，所述第二扭矩扳手的手柄端部豎直固定在所述固定支架上，所述固定支架位於所述錨杆杆體的上方。
7.ー種錨杆杆體扭矩的試驗方法，其特徵在於，包括 51、試驗平臺固定在水平檯面上，錨杆杆體貫穿所述試驗平臺的兩端，錨杆杆體的前端設有外螺紋，分別採用第一螺母和第二螺母將所述錨杆杆體的前、後端固定在所述試驗平臺的兩端；在第一螺母與試驗平臺的連接處設有第一託板，在第二螺母與所述試驗平臺的連接處設有滾珠軸承，第二螺母與所述錨杆杆體的後端焊接固定； 52、將第一扭矩測量裝置連接到第一螺母，將第二扭矩測量裝置連接到第二螺母，且第ニ扭矩測量裝置固定在一固定支架上； 53、通過第一扭矩測量裝置逐級對第一螺母施加扭力，在每施加一次扭カ的分別記錄第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置的第一扭矩值和第二扭矩值。
8.如權利要求7所述的錨杆杆體扭矩試驗方法，其特徵在幹，當所述第一扭矩測量裝置包括第一套筒和第一扭矩扳手時，將第一套筒套入第一螺母的外表面，另一端與第一扭矩扳手連接。
9.如權利要求7所述的錨杆杆體扭矩試驗方法，其特徵在幹，當所述第二扭矩測量裝置包括第二套筒和第二扭矩扳手時，將第二套筒套入第二螺母的外表面，另一端與第二扭 矩扳手連接，並將第二扭矩扳手的手柄端部與固定支架固定連接。
10.如權利要求9所述的錨杆杆體扭矩試驗裝置，其特徵在於，將第二扭矩扳手的手柄端部豎直固定在固定支架上，所述固定支架位於錨杆杆體的上方。
全文摘要
本發明涉及煤礦巷道支護技術領域，公開了一種錨杆杆體扭矩試驗裝置及試驗方法，該裝置包括試驗平臺、錨杆杆體、第一扭矩測量裝置和第二扭矩測量裝置，試驗平臺固定安裝在水平檯面上，錨杆杆體水平貫穿所述試驗平臺的兩端，錨杆杆體的前端設有外螺紋，錨杆杆體的前、後端分別通過第一螺母和第二螺母固定在所述試驗平臺的兩端；所述第一螺母與所述試驗平臺的連接處設有第一託板，第一螺母與所述第一扭矩測量裝置連接；第二螺母與所述試驗平臺的連接處設有滾珠軸承，第二螺母與所述錨杆杆體的後端焊接固定，第二螺母與所述第二扭矩測量裝置連接，所述第二扭矩測量裝置固定在一固定支架上。該裝置結構簡單、成本低，易於操作，測量準確。
文檔編號G01L5/00GK102680151SQ20121014717
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者吳建星, 吳擁政, 康紅普, 範明建 申請人:天地科技股份有限公司