一種錨杆綜合力學性能檢測裝置的製作方法

2023-06-13 16:46:16 2

專利名稱：一種錨杆綜合力學性能檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，屬於錨杆檢測裝置技術領域。
背景技術：
錨杆支護，作為一項先進的主動支護技術，已經在煤礦井巷支護中得到了廣泛應用。為了確保安全，在錨杆支護工程施工之前，採用適當的方法對錨杆支護材料進行全面檢測，確保其質量性能符合相關支護設計及相關標準的要求，是一項十分重要的工作。目前，評價錨杆質量性能的基本方法，是根據相關標準，採用多種方法和儀器，對錨杆及其配套部件、材料的各項質量指標分別進行檢測，然後根據單項指標的檢測結果，對錨杆質量是否合格進行評價。以煤礦使用最多的樹脂螺紋鋼錨杆為例，質量檢測的基本方法是根據MT/T146.1及MT/T146.2標準，對錨杆的錨固力、杆體力學性能(屈服強度、破斷強度、斷後延伸率)、尾部螺紋承載力、託盤承載力、錨固劑物理化學性能等指標分別進行測試，然後通過測試結果對錨杆和錨固劑的質量性能分別進行評價。但在一般工程設計和施工管理中，以上評價錨杆質量性能的基本方法，以下稱為「標準方法」，存在下列不足:1、「標準方法」的檢測結果不能直觀地反映錨杆的綜合性能「標準方法」的檢測對象，實質上是組成錨杆的材料和配件，並不是錨杆整體。而實際工程設計和施工管理過程中，技術人員更為關注的問題是錨杆整體的綜合性能，並不是錨杆的材料和配件本身的質量。事實上，錨杆是一個由杆體、頭部承載組件(化學錨固劑或機械錨固頭)、尾部承載組件(託盤及螺母等)共同組成的一個複合承載體系。這個承載體系的綜合性能，不僅與組成體系的材料、配件本身的性能指標有關，而且與這些材料、配件的性能指標是否能夠良好地匹配有關。由於實際情況的複雜性，根據錨杆材料、配件的單向性能指標，很難通過簡單方法精確推算出錨杆整體的綜合性能指標。因此，通過分別檢測錨杆材料和配件的單向性能來評價錨杆總體質量性能的方法，是不完善、不科學的。有必要探索可直接檢測錨杆整體性能的新方法。2、「標準方法」的檢測項目多，工作量大，周期長根據「標準方法」檢測錨杆，需要將全長錨杆截割為錨頭(錨固段)、杆體(中段)和尾部螺紋段三段，然後採用不同的裝備和方法，分別檢測錨頭(錨固段)的錨固力、杆體三項力學性能(屈服強度、破斷強度、斷後延伸率)及尾部螺紋承載力。必要時，還需要對錨固劑的物理、化學性能(凝膠時間、膠泥稠度、試塊抗壓強度等)。通常情況下，檢測一套錨杆樣品，需要2 3人協同作業2 3個工作日，才能提交檢測結果。這顯然無法滿足實際工程中對大量錨杆按比例抽樣檢測的要求。因此,有必要探索可快速檢測錨杆整體性能的新方法。3、「標準方法」缺少錨杆整體預緊扭矩和延伸能力特性的檢測項目(1)預應力錨杆的實際支護效果，很大程度上取決於錨杆在安裝時是否產生了足夠的軸向預緊力(即初始張拉力)。由於生產工藝的分散性，相同材質、不同規格的錨杆，或者相同規格、不同材質的錨杆，甚至相同材質、相同規格的錨杆，按照相同的扭矩預緊加載螺母，其杆體產生的實際軸向預緊力，可能會有較大的差別。為了準確地判斷錨杆的加載螺母在預緊到規定的扭矩值時，杆體的實際軸向預緊力是否達到規定值，或者反言之，為了保證杆體的軸向預緊力達到規定值，至少應對加載螺母施加多大的預緊扭矩值，就有必要對錨杆的預緊扭矩特性(即螺母預緊扭矩與杆體軸向預緊力之間的對應關係)進行量化測試。因此，有必要探索可測試錨杆螺母預緊扭矩特性的新方法。而目前的「標準方法」無此檢測項目。(2)錨杆在承載過程中，如果杆體實際承受的軸向載荷超過一定限度，杆體應能產生一定的軸向延伸，通過適當「讓壓」，避免出現自身出現先期破壞而失去支護能力的問題。因此，現代錨杆支護理論要求錨杆必須有一定的軸向延伸能力。理論研究和實際試驗結果都表明，錨杆的整體延伸能力，並不是只與杆體材料的軸向變形能力有關，也與組成錨杆整體的其它材料、配件的變形能力及其應力——應變特性有關。「標準方法」提供了對錨杆杆體材料軸向延伸能力的測試方法，但沒有提供對錨杆整體延伸能力的測試方法。因此，有必要探索可測試錨杆整體延伸(軸向變形)能力的新方法。出現上述問題的根本原因，是業界目前還沒有可對錨杆綜合性能進行快速測試的適用方法和專用裝備。因此，如果能夠研製出一種可對全長錨杆的綜合性能直接進行整體測試的適用方法和專用裝備，則檢測工作就可以大大簡化，且測試結果能夠更準確、更全面地反應錨杆的實際性能，為工程設計和施工管理提供可靠的依據。
發明內容本實用新型克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題是提供一種能夠全面、快速檢測錨杆的綜合性能的錨杆綜合力學性能檢測裝置。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案為:一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，包括:機架、萬能定心裝置、軸向力加載裝置和液壓旋轉動力裝置，萬能定心裝置安裝在機架的一端，軸向力加載裝置安裝在機架的中部，液壓旋轉動力裝置安裝在機架的另一端，所述萬能定心裝置的軸心、軸心力加載組件的軸心和液壓旋轉動力裝置的軸心在一條直線上；所述萬能定心裝置的結構為:所述定心鋼筒平行於機架放置，所述定心鋼筒的兩端均設置有一個T型滑移支架，所述T型滑移支架的每個滑道上均設置有一個滑移光槓，所述每個滑移光槓通過兩端設置的支架平行於機架的軸線安裝在機架的上方，所述定心鋼筒上均勻設置有多個定心卡盤；所述軸向力加載裝置的結構為:空心雙作用油缸固定在機架的中部上方，所述空心雙作用油缸的兩端分別安裝有第一法蘭和第二法蘭，所述第一法蘭上設置有空心壓力傳感器，所述空心雙作用油缸的下方設置有拉杆式位移傳感器，空心雙作用油缸的空心活塞杆的一端通過鍵連接有承載頂蓋；
所述液壓旋轉動力裝置的結構為:第一機頭底板安裝在機架的另一端上方，所述第一機頭底板的下方設置有第一滑軌，所述第一機頭底板的兩端上方設置有第一機頭支架和第二機頭機架，所述第一機頭支架和第二機頭支架上套裝有高速馬達的第一中空高速軸，所述高速馬達固定在第一機頭支架上，所述第一扭矩傳感器套裝在第一中空高速軸上，所述低速馬達通過第一低速軸套裝在第一中空高速軸上，所述第一扭矩傳感器和低速馬達位於第一機頭支架和第二機頭支架之間，所述第一扭矩傳感器固定在第一機頭支架上，所述低速馬達的一端通過第三法蘭與第一扭矩傳感器連接固定，所述低速馬達的另一端設置有第四法蘭，所述第一低速軸和第四法蘭之間設置有第一軸承。所述定心卡盤的結構為:卡盤殼體固定安裝在定心鋼筒上，所述卡盤殼體上設置有三個螺孔，所述每個螺孔均垂直於定心鋼筒的軸線設置，並與定心鋼筒相連通，所述每個螺孔中均設置有一個定心絲槓。所述定心鋼筒靠近軸向加載組件的一端設置有調心球軸承。所述液壓旋轉動力裝置可用電機旋轉動力裝置代替；所述電機旋轉動力裝置的結構為:第二機頭底板安裝在機架的另一端上方，所述第二機頭底板的下方設置有第二滑軌，所述第二機頭底板的兩端上方設置有第三機頭支架和第四機頭支架，空心軸電機通過第二中空高速軸安裝在第三機頭支架和第四機頭支架上，所述空心軸電機的兩端設置有第五法蘭和第六法蘭，所述第六法蘭和第第四機頭支架之間連接有第二扭矩傳感器，所述第二低速軸和減速器套裝在第二中空告訴軸上，所述減速器與第五法蘭連接，所述第二低速軸安裝在減速器上。所述減速器與第二中空高速軸的連接為鍵連接。本實用新型與現有技術相比所具有的有益效果為:本實用新型以錨杆整體為對象，通過模擬不同 規格錨杆、不同尺寸鑽孔的實際安裝、加載、破壞過程，對錨杆的綜合力學性能進行快速檢測，檢測過程自動化完成，檢測更加全面、快速、檢測結果更加直觀準確。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1中萬能定心裝置的結構示意圖。圖3為圖1中軸向力加載裝置的結構示意圖。圖4為圖1中液壓旋轉動力裝置的結構示意圖。圖5為本發明中電機旋轉動力裝置的結構示意圖。圖中:I為機架，2為萬能定心鋼筒裝置，3為軸向力加載裝置，4為旋轉動力裝置，5為定心鋼筒，6為T型滑移支架，7為滑移光槓，8為支架，9為定心卡盤，10為空心雙作用油缸，11為壓力傳感器，12為調心球軸承，13為承載頂蓋，14為第一機頭底板，15為第二滑軌，16為第一機頭支架，17為第二機頭支架，18為高速馬達，19為第一中空高速軸，20為第一扭矩傳感器，21為低速馬達,22為第一法蘭，23為第二法蘭，24為第一低速軸,25為第一軸承，27為卡盤殼體，28為螺孔，29為定心絲槓，30為第一法蘭，31為第二法蘭，35為電機旋轉動力裝置，36為第二機頭底板，37為第二滑軌，38為第三機頭支架，39為第四機頭支架，40為空心軸電機，41為第二中空高速軸，42第五法蘭，43第六法蘭，44為第二扭矩傳感器，
45為第二低速軸，46為減速器。
具體實施方式
[0031]如圖1至圖5所示，一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，包括:機架1、萬能定心裝置
2、軸向力加載裝置3和液壓旋轉動力裝置4，萬能定心裝置2安裝在機架I的一端，軸向力加載裝置3安裝在機架I的中部，液壓旋轉動力裝置4安裝在機架I的另一端，所述萬能定心裝置2的軸心、軸心力加載組件3的軸心和液壓旋轉動力裝置4的軸心在一條直線上；所述萬能定心裝置2的結構為:所述定心鋼筒5平行於機架I放置，所述定心鋼筒5的兩端均設置有一個T型滑移支架6，所述T型滑移支架6的每個滑道上分別設置有一個滑移光槓7，所述每個滑移光槓7通過兩端設置的支架8平行於機架I的軸線安裝在機架I的上方，所述定心鋼筒5上均勻設置有多個定心卡盤9 ；所述軸向力加載裝置3的結構為:空心雙作用油缸10固定在機架I的中部上方，所述空心雙作用油缸10的兩端分別安裝有第一法蘭30和第二法蘭31，所述第一法蘭30上設置有空心壓力傳感器11，所述空心雙作用油缸10的下方設置有拉杆式位移傳感器，空心雙作用油缸10的空心活塞杆的一端通過鍵連接有承載頂蓋13 ；所述液壓旋轉動力裝置4的結構為:第一機頭底板14安裝在機架I的另一端上方，所述第一機頭底板14的下方設置有第一滑軌15，所述第一機頭底板14的兩端上方設置有第一機頭支架16和第二機頭機架17，所述第一機頭支架16和第二機頭支架17上套裝有高速馬達18的第一中空高速軸19， 所述高速馬達18固定在第一機頭支架16上，所述第一扭矩傳感器20套裝在第一中空高速軸19上，所述低速馬達21通過第一低速軸24套裝在第一中空高速軸19上，所述第一扭矩傳感器20和低速馬達21位於第一機頭支架16和第二機頭支架17之間，所述第一扭矩傳感器20固定在第一機頭支架16上，所述低速馬達21的一端通過第三法蘭22與第一扭矩傳感器20連接固定，所述低速馬達21的另一端設置有第四法蘭23，所述第一低速軸24和第四法蘭23之間設置有第一軸承25。所述定心鋼筒5靠近軸向加載組件3的一端設置有調心球軸承12。所述液壓旋轉動力裝置4可用電機旋轉動力裝置35代替；所述電機旋轉動力裝置35的結構為:第二機頭底板36安裝在機架I的另一端上方，所述第二機頭底板36的下方設置有第二滑軌37，所述第二機頭底板36的兩端上方設置有第三機頭支架38和第四機頭支架39，空心軸電機40通過第二中空高速軸41安裝在第三機頭支架38和第四機頭支架39上，所述空心軸電機40的兩端設置有第五法蘭42和第六法蘭43，所述第六法蘭43和第第四機頭支架39之間連接有第二扭矩傳感器44，所述第二低速軸45和減速器46套裝在第二中空告訴軸41上，所述減速器46與第五法蘭42連接，所述第二低速軸45安裝在減速器
46上。所述減速器46與第二中空高速軸41的連接為鍵連接。本實用新型的操作方法為:第一步，根據待檢測錨杆的規格，選擇模擬鑽孔用的無縫鋼管，鋼管的長度比錨杆的公稱長度短800mm ;鋼管的內徑應比錨杆的公稱外徑大4 6mm ；第二步，將模擬鑽孔用的無縫鋼管裝入定向鋼筒5中，並用定心卡盤9夾緊，模擬鑽孔用的無縫鋼管的一端通過調心球軸承12頂住空心雙作用油缸10上的空心壓力傳感器11，然後將定向鋼筒5的位置暫時鎖定；第三步，將錨固劑藥卷從空心雙作用油缸10的活塞杆上的中心孔裝入，並用待測錨杆將錨固劑藥卷輕輕推到模擬鑽孔用的無縫鋼管的底部；[0041]第四步，將液壓旋轉動力裝置4的第一中空高速軸19通過攪拌接杆與待測錨杆尾部螺紋段連接，通過高速馬達18帶動待測錨杆旋轉攪拌藥卷，並以已設定的速度，在要求的時間內將待測錨杆平穩推進到模擬鑽孔用的無縫鋼管中，當待測錨杆尾部露出50mm 60mm時，高速馬達18停止旋轉；第五步，待凝膠時間達到要求後，卸掉攪拌接杆，在待測錨杆尾部安裝託盤、調心球墊和螺母，然後將液壓旋轉動力裝置4的第一低速軸24通過套筒與錨杆尾部的螺母連接;第六步，低速馬達24帶動螺母旋轉，為待測錨杆平穩加載扭矩，加載過程中，採集和記錄加載扭矩值和待測錨杆杆體的安裝預緊力，當加載扭矩達到設定值或最大值時，自動停止加載；第七步，空心雙作用油缸10，慢速為待測錨杆施加軸向拉力，連續採集和記錄待測錨杆承受的軸向拉力和杆體的延伸量，待測錨杆出現破壞失載或拉力、延伸量達到最大量程時，空心雙作用油缸10自動停止運行；第八步，收集檢測結果。
本實用新型中電機旋轉動力裝置與液壓旋轉動力裝置的使用方法相同。
權利要求1.一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，包括:機架(I)、萬能定心裝置(2)、軸向力加載裝置(3)和液壓旋轉動力裝置(4)，其特徵在於:萬能定心裝置(2)安裝在機架(I)的一端，軸向力加載裝置(3 )安裝在機架(I)的中部，液壓旋轉動力裝置(4 )安裝在機架(I)的另一端，所述萬能定心裝置(2)的軸心、軸心力加載組件(3)的軸心和液壓旋轉動力裝置(4)的軸心在一條直線上； 所述萬能定心裝置(2)的結構為:所述定心鋼筒(5)平行於機架(I)放置，所述定心鋼筒(5)的兩端均設置有一個T型滑移支架(6)，所述T型滑移支架(6)的每個滑道上均設置有一個滑移光槓(7 )，所述每個滑移光槓(7 )通過兩端設置的支架(8 )平行於機架(I)的軸線安裝在機架(I)的上方，所述定心鋼筒(5)上均勻設置有多個定心卡盤(9)； 所述軸向力加載裝置(3)的結構為:空心雙作用油缸(10)固定在機架(I)的中部上方，所述空心雙作用油缸(10)的兩端分別安裝有第一法蘭(30)和第二法蘭(31)，所述第一法蘭(30)上設置有空心壓力傳感器(11)，所述空心雙作用油缸(10)的下方設置有拉杆式位移傳感器，空心雙作用油缸(10)的空心活塞杆的一端通過鍵連接有承載頂蓋(13)； 所述液壓旋轉動力裝置(4)的結構為:第一機頭底板(14)安裝在機架(I)的另一端上方，所述第一機頭底板(14)的下方設置有第一滑軌(15)，所述第一機頭底板(14)的兩端上方設置有第一機頭支架(16)和第二機頭機架(17)，所述第一機頭支架(16)和第二機頭支架(17)上套裝有高速馬達(18)的第一中空高速軸(19)，所述高速馬達(18)固定在第一機頭支架(16)上，所述第一扭矩傳感器(20)套裝在第一中空高速軸(19)上，所述低速馬達(21)通過第一低速軸(24)套裝在第一中空高速軸(19)上，所述第一扭矩傳感器(20)和低速馬達(21)位於第一機頭支架(16)和第二機頭支架(17)之間，所述第一扭矩傳感器(20)固定在第一機頭支架(16)上，所述低速馬達(21)的一端通過第三法蘭(22)與第一扭矩傳感器(20)連接固定，所述低速馬達(21)的另一端設置有第四法蘭(23)，所述第一低速軸(24 )和第四法蘭(23 )之間設置有第一軸承(25 ); 所述定心卡盤(9)的結構為:卡盤殼體(27)固定安裝在定心鋼筒(5)上,所述卡盤殼體(27)上設置有三個螺孔(28)，所述每個螺孔(28)均垂直於定心鋼筒(5)的軸線設置，並與定心鋼筒(5)相連通，所述每個螺孔(28)中均設置有一個定心絲槓(29)。
2.根據權利要求1所述的一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，其特徵在於:所述定心鋼筒(5)靠近軸向加載組件(3)的一端設置有調心球軸承(12)。
3.根據權利要求1所述的一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，其特徵在於:所述液壓旋轉動力裝置(4)可用電機旋轉動力裝置(35)代替；所述電機旋轉動力裝置(35)的結構為:第二機頭底板(36 )安裝在機架(I)的另一端上方，所述第二機頭底板(36 )的下方設置有第二滑軌(37)，所述第二機頭底板(36)的兩端上方設置有第三機頭支架(38)和第四機頭支架(39 )，空心軸電機(40 )通過第二中空高速軸(41)安裝在第三機頭支架(38 )和第四機頭支架(39 )上，所述空心軸電機(40 )的兩端設置有第五法蘭(42 )和第六法蘭(43 )，所述第六法蘭(43)和第第四機頭支架(39)之間連接有第二扭矩傳感器(44)，所述第二低速軸(45)和減速器(46)套裝在第二中空高速軸(41)上，所述減速器(46)與第五法蘭(42)連接，所述第二低速軸(45)安裝在減速器(46)上。
4.根據權利要求4所述的一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，其特徵在於:所述減速器(46)與第二中空高速軸(41)的連接為鍵連接。
專利摘要本實用新型提供一種能夠全面、快速檢測錨杆的綜合性能的錨杆綜合力學性能檢測裝置，所採用的技術方案為一種錨杆綜合力學性能檢測裝置，包括機架、萬能定心裝置、軸向力加載裝置和液壓旋轉動力裝置，萬能定心裝置安裝在機架的一端，軸向力加載裝置安裝在機架的中部，液壓旋轉動力裝置安裝在機架的另一端，所述萬能定心裝置的軸心、軸心力加載組件的軸心和液壓旋轉動力裝置的軸心在一條直線上；本實用新型廣泛用於錨杆綜合力學性能的檢測。
文檔編號G01N3/10GK203148657SQ20132003272
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者秦清平, 劉鵬, 劉晉生, 張宙峰 申請人:山西潞安環保能源開發股份有限公司