CN101074606A - 气动锚杆安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动锚杆安装装置，它包括机体、叶片，冲击块，机体内装有转子、叶片、气缸、前盖、后盖；叶片装在转子内，转子上铣有长槽，叶片装在槽内，由转子的外表面，气缸的内表面，叶片和两端密封盖把气缸分割成密封的工作间，前盖和后盖封闭气缸和固定转子，柄体与机体相连，柄体内安装有扳机、换向阀、进气阀，前体内装有保持架、冲击块、冲击销和扳轴。本发明结构简单，操作方便，实现了小的反扭矩下依靠冲击旋转实现大扭矩的锚杆安装装置，保证了锚杆的安装质量。

Description

气动锚杆安装装置

                        技术领域

本发明涉及岩土工程及机械安装领域，更具体涉及一种气动锚杆安装装置，可广泛应用于扭矩要求较高的螺栓的紧卸工作，尤其适用于矿山锚杆支护中锚杆尾部螺栓的紧卸工作。

                        技术背景

气动扳手是拆装螺栓螺帽的高效机械手工工具，已广泛应用于石化行业、电力行业、交通运输行业、船舶制造行业、冶炼行业机器制造、机车、车辆、桥梁建筑及矿坑锚杆安装中等，是紧卸螺栓的高效工具。

金属锚杆形式多样，但经过多年的研究和实践证实用来紧螺栓的扳手若是机械的，则要提供比较高的反扭矩，在岩土工程中比较难实现；若人工施加扭矩，手工预紧时螺母扭矩一般在150N·m以下，且各螺栓预紧程度差异很大，这就造成了锚杆工作阻力低，导致巷道围岩受力不均，影响巷道的正常使用。同时因螺栓预紧程度差异大，易导致巷道围岩的局部破坏，不利于发挥锚杆的整体支护作用，锚杆的主动支护作用也不能得到充分的发挥。气动扳手是岩土工程锚杆安装中很好的紧卸工具，气动扳手是手工工具，重量小的提供的扭矩小，一般在500N·m左右，提供扭矩在1000N·m左右的气动扳手，其重量均大于10kg。如BK20型矿用气扳机，它是由配气部(包括进气阀、变向阀等)、发动机部(叶片式气马达)和冲击部(保持架、冲击块、扳轴、冲击销)组成。其工作原理为压缩空气由进气阀、变向阀进入气缸内部，推动叶片式马达旋转，转子通过花键带动保持架和两个冲击块旋转，空载或所受阻力矩较小时，扳轴靠啮合部位的摩擦力与冲击块一起旋转。当扳轴所受阻力矩逐渐增大，摩擦力不足以带动扳轴旋转时，冲击块分别以各自圆弧侧的冲击销为轴心，并与扳轴脱开。旋转一周后，冲击块内曲面凸台冲击扳轴凸台。冲击部对称布置2个冲击块，形成冲击力偶，拨动扳轴，实现扭矩放大。该气扳机重量为4.3kg，最大输出扭矩496N·m。

BK20型矿用气动扳手主要应用于U型钢可缩性支架卡缆螺栓的预紧，提高架棚效率，可显著减轻工人的劳动强度。但其输出扭矩对于锚杆安装来说还是偏小。其它类型的气动扳手，输出扭矩稍大的重量也大，操作不方便。

                    发明内容

本发明的目的在于提供一种气动锚杆安装装置，在该装置中采用转子、冲击块和扳轴，结构简单，操作方便，使用安全，对改善巷道锚杆支护的工作状态将起到了很大的促进作用，该装置还适于紧卸M16～M24螺栓的矿用防爆轻型气动锚杆安装机。

本发明目的是这样实现的：大直径偏心转子，转子与气缸的偏心距增大。即转子与气缸的偏心距增大，保证了叶片可以把气缸内分割出最大的空腔，同时增大了转子的直径，保障转子做功增大。燕尾槽冲击结构，单周循环冲击式燕尾槽冲击结构，使输出扭矩得到最大程度的放大。机体内装有转子、叶片、气缸、前盖、后盖；叶片装在转子内，转子上铣有长槽，叶片装在槽内，可沿转子径向活动，这样由转子的外表面，气缸的内表面，叶片及两端密封盖把气缸分割成为5～7个密封的工作间，在压缩空气的作用下叶片推动转子旋转；前盖和后盖封闭气缸和固定转子。柄体与机体相连，支撑机体并使携带方便和提供安装扶手；柄体内安装有扳机、换向阀、进气阀，形成压缩空气进入气缸的通路。前体内装有保持架、冲击块、冲击销和扳轴；冲击块以冲击销为轴心，并围绕扳轴做圆周运动并冲击扳轴。

(1)利用压缩空气作为动力推动叶片带动转子作高速旋转，为了提高转子转速和增加作功，发明了偏心距更大的转子，即转子与气缸的偏心距增大，保证了叶片可以把气缸内分割出最大的空腔，同时增大了转子的直径，保障转子做功增大。

(2)燕尾槽冲击结构：空载或开始拧紧螺栓时，扳轴所受阻力矩小，冲击块直接带动扳轴旋转，不冲击，当扳轴受到的阻力矩逐渐增大，冲击块不能直接带动扳轴旋转，扳轴不能及时旋转，冲击块旋转后则在扳轴燕尾槽处形成一定冲击力，冲击并拨动扳轴，同时冲击块因冲击作用，以销为圆心，弹离燕尾槽，继续作圆周运动，旋转一周结束时又撞击燕尾槽形成第二次冲击，再次冲击并拨动扳轴，实现扭矩放大，冲击块质量增大，旋转一周冲击一次扳轴，高速冲击，冲击动能大，从而增大了冲击做功的能力，实现扳轴扭矩放大功能。这样冲击块由带动扳轴旋转，变为频繁的冲击扳轴旋转，以得到最大扭矩。冲击块、冲击销装入保持架内。

本发明结构简单，操作方便，实现了小的反扭矩下位靠冲击旋转实现大扭矩的锚杆安装装置，保证了锚杆的安装质量。

本发明是以压缩空气为工作介质，用来紧卸扭矩要求较高的螺纹紧固件，具有重量轻(总重量8kg)，工作气压范围大，输出扭矩大(最大输出扭矩2600N·m)，输出最大扭矩稳定，防火放爆，使用方便、成本低，无污染，可在汽车、船舶矿山等各行业的装配中得到广泛应用。

                    附图说明

图1为一种气动锚杆安装装置结构示意图。

图2为偏心转子示意图。

图3为冲击过程实现示意图。

其中：1——柄体、2——机体、3——转子、4——气缸、5——换向阀、6——保持架、7——冲击块、8——叶片、9——冲击销、10——扳轴、11——进气阀、12——前盖、13——后盖、14——扳机、15——前体。

                    具体实施方式

根据图1、图2、图3可知，机体2内装有转子3、叶片8、气缸4、前盖12、后盖13；叶片8装在转子3内，转子3上铣有长槽，叶片8装在槽内，可沿转子3径向活动，这样由转子3的外表面，气缸4的内表面，叶片8及前盖12和后盖13把气缸4分割成为5～7个密封的工作间，在压缩空气的作用下叶片8推动转子3旋转；前盖12和后盖13封闭气缸4和固定转子3。柄体1与机体2相连，支撑机体2并使携带方便和提供安装扶手；柄体1内安装有扳机14、换向阀5、进气阀11，形成压缩空气进入气缸的通路。前体15内装有保持架6、冲击块7、冲击销9和扳轴10；冲击块7、冲击销9装入保持架6内，冲击块7以冲击销9为轴心，并围绕扳轴10做圆周运动并冲击扳轴10。

压缩空气进入控制阀，再入换向阀5，分成两路：一路经气缸4两端的前盖12、后盖13的小孔进入弧形槽并进入叶片8底部，将叶片8顶出，叶片8就是靠此气压顶力及转子3旋转时产生的离心力的综合作用而较紧密地抵在气缸4内壁上。另一路压缩空气由气缸4的一侧进入由偏心转子3、叶片8和气缸4分割的相应的密封工作间，由于转子3质量和偏心距增大，分割出了最大的工作间，当压缩空气推动叶片8做功，带动转子3高速旋转，随着叶片8的伸长，压缩空气的接触面能够达到最大，做功也达到峰值。做完功后的气体由排气口排出。高速旋转的由内齿套将转速传给保持架6和冲击块7，并带着扳轴10旋转。空载或开始拧紧螺栓时，扳轴10所受阻力矩小，冲击块7直接带动扳轴10旋转，不冲击，当扳轴10受到的阻力矩逐渐增大，冲击块7不能直接带动扳轴10旋转，扳轴10不能及时旋转，冲击块7旋转后则在扳轴10燕尾槽处形成一定冲击力，拨动扳轴10，同时冲击块7因冲击作用，以冲击销9为圆心，弹离燕尾槽，继续作圆周运动，旋转一周结束时又撞击燕尾槽形成第二次冲击，再次拨动扳轴10，实现扭矩放大，冲击块7质量增大，旋转速度高，从而增大了冲击做功的能力，实现扳轴10扭矩放大功能。这样冲击块7由带动扳轴10旋转，变为频繁的冲击扳轴10旋转，以得到最大扭矩。

Claims (3)

1、一种气动锚杆安装装置，它包括机体(3)、叶片(8)，冲击块(7)，其特征在于：机体(2)内装有转子(3)、叶片(8)、气缸(4)、前盖(12)、后盖(13)；叶片(8)装在转子(3)内，转子(3)上铣有长槽，叶片(8)装在槽内，由转子(3)的外表面，气缸(4)的内表面，叶片(8)和两端密封盖把气缸分割成密封的工作间，前盖(12)和后盖(13)封闭气缸(4)和固定转子(3)，柄体(1)与机体(2)相连。

2、根据权利要求1所述的一种气动锚杆安装装置，其特征在于：柄体(1)内安装有扳机(14)、换向阀(5)、进气阀(11)。

3、根据权利要求1所述的一种气动锚杆安装装置，其特征在于：前体(15)内装有保持架(6)、冲击块(7)、冲击销(9)和扳轴(10)。

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