CN103884263A - 一种杆式收敛计及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种杆式收敛计及其使用方法，主要由轻质金属测杆、主测读杆、固定锚头与测点固定锚头等的相互连接组成。轻质金属测杆和主测读杆通过连接螺栓母无缝对接，主测读杆主要由中空杆体、内藏钢测尺、弹簧、金属压杆、锁紧装置、螺旋测微器、测力弹簧、基准窗组成。收敛计连接完成后，抽出内藏在主测读杆内的测尺，抽测尺过程中压紧内藏弹簧，同时也张紧了收敛计，而后拧紧测尺锁紧环，读粗读数；而后旋转接在主测读杆端部的螺旋测微器，同时压紧测力弹簧，当测力弹簧导杆的刻度线与测杆上设置的基准窗上的刻度线重合时，表明张紧力已调准，精确测读尾数，由两者相加即可获得测量值。具有结构简单、操作方便、测量精度高且稳定、适用性强的特点。

Description

一种杆式收敛计及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种杆式收敛计及其使用方法，属于测量仪器，尤其适用于地下工程中围岩受力变形和稳定性的监测，可在采矿、建筑、水利、交通、军工等部门的巷（隧）道与硐室中应用。

背景技术

收敛计由于携带方便，测读精确，仪器结构相对复杂，加上工程应用的需求使得收敛计研究已有几十年的历史。目前，收敛计的测量主体，绝大多数仍是以传统钢尺为主，收敛计测读时，测读器部分通过定位销与钢尺冲孔的结合，使收敛计张紧，进行首读。其中冲孔钢尺和定位销配合不准，收敛计自重使钢尺产生挠度，温度变化产生的热胀冷缩等系列问题，增大了测量系统误差。虽然部分误差可进行消除，但系统的精确测量始终得不到可靠保证。由于地下工程环境相对恶劣，钢尺有易锈蚀、折断、刻度模糊等问题，使仪器的使用耐久性降低，维护困难。现有收敛计使用在巷（隧）道或硐室两帮测量较为方便，但高低位测量中收敛计与高点连接非常困难，采用金属杆式收敛计能有效的解决这一问题。针对避免因尺带弹性变形引起的实际加载值下降，专利号为99115008.2公开了一种自锁紧摇柄式收敛计，但其存在读数困难，精度不高的缺陷；针对减少收敛计的微调量，提高收敛计的测量速度，专利号为92229266.3公开了一种伸缩式数显收敛计，其在大断面巷道中使用不理想，表现出适应性不强问题；专利号为200520017066.8公开了一种集控制与测量于一体的张力及测微全数显收敛计，尽管测量精度提高，但数显收敛计不易被推广和应用，尤其是在煤矿巷道和地下深部巷道监测中，电子收敛计要求防爆，受潮湿、电磁波以及地磁等工程环境影响，数显读数漂移，无法精度。以上几种典型收敛计虽然在一定工程环境中取得了较好效果，但各自存在不同缺陷，不能有效的解决测量准确、长时间使用和适用性强等问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、造价低廉、既能满足所需精度又便于在巷（隧）道或硐室中使用的杆式收敛计。

技术方案：本发明的金属杆式收敛计，包括万向钩、固定锚头、金属轻质测杆、连接螺栓母、主测读杆，所述的主测读杆包括内藏钢测尺、测尺弹簧、金属压杆、测尺锁紧环、螺旋测微器、基准窗、测力弹簧、测力弹簧导杆、轴承、空心钢杆体；所述测尺锁紧环由螺纹钢环和钢卡扣构成，通过拧紧钢环卡住内藏钢测尺；所述螺旋测微器由刻度杆和刻度旋钮构成；主测读杆包括依次连接的空心钢杆体、螺旋测微器、刻度杆及测力弹簧导杆，其中测尺弹簧嵌套在内藏钢测尺上缩入空心钢杆体内，测尺锁紧环通过螺纹旋紧在空心钢杆体一端，测力弹簧嵌套在金属压杆测力弹簧导杆上，基准窗与金属压杆连接并一同嵌套在测力弹簧导杆上，轴承固定于金属压杆的外侧端；主测读杆一端通过连接螺栓母与金属轻质测杆的一端相连接，无缝对接，金属轻质测杆另一端经万向钩与预先安装在测点一端上的固定锚头连接，通过伸缩内藏钢测尺调整长度，将主测读杆另一端的万向钩与测点另一端固定的固定锚头连接；内藏钢测尺拉出的长度通过测尺锁紧环锁定；测力弹簧导杆上设有导杆刻度线，通过基准窗调准导杆刻度线与基准窗刻度线相重合。

所述的金属轻质测杆采用自重小，刚度大的薄壁不锈钢管制作，根据实际测量需求选用长度分别为：2m、1.5m、1m、0.5m；所述内藏钢测尺的可伸缩长度为0.5m；所述的固定锚头由内有螺纹的钢套筒与钢钩环焊接而成，其内螺母直径根据实际测量需求分别为：M24、M22、M20、M18。

本发明金属杆式收敛计的使用方法，在需预测断面选定纵向或横向测点位置，在测点纵向或横向两侧安装好固定锚头，将金属轻质测杆一端上的万向钩与测点一侧的固定锚头的钩环相连，金属轻质测杆的另一端通过连接螺栓母与主测读杆连接；测量前将螺旋测微器旋松到零位点，先预估计出定纵向或横向测点之间的大致距离，将内藏钢尺从收敛计中拉出，端平收敛计，拧紧测尺锁紧环；一只手托住收敛计，另一只手旋进螺旋测微器，通过基准窗进行调准，当测力弹簧导杆的导杆刻度线与基准窗刻度线重合时，表明张紧力已调准；测尺锁紧环处的读数为长度首数，螺旋测微器处的读数为长度尾数，首数＋尾数＝两点间距离，即可确定测量值；

如果分别在两次不同时间，保持同一方法测量，则两次不同时间测量的测点间距离变化即为该测点的变形（位移）值，此值除以两次测量的时间差即为变形（位移）速度。

有益效果：本发明以轻质金属杆为主体的测量装置，采用螺旋测微器和内藏尺与中空钢质测杆的结合，有效解决了测量断面高点与底部变形量测的连接问题；避免了传统收敛计以钢尺为主要测量工具因仪器重量所引起的挠度和校准问题。收敛计连接完成后，抽出内藏在主测读杆内的测尺，抽测尺过程中压紧内藏弹簧，同时也张紧了收敛计，而后拧紧锁紧装置，读粗读数。而后旋转接在主测读杆端部的螺旋测微器，同时压紧测力弹簧，当测力弹簧导杆的刻度线与测杆上设置的基准窗上的刻度线重合时，表明张紧力已调准，精确测读尾数，由两者相加即可获得测量值。本发明具有结构简单、操作方便、测量精度高且稳定、适用性强等特点。杆式结构新颖；测量精密度提高；多节测杆根据测量距离拆解组合，观测便捷；宜携带，适应性强。在锚杆支护巷道使用该仪器更加便捷（固定锚头可直接固定在作为测点的锚杆尾部）。与现有技术相比具有如下优点：

1.轻质金属测杆使仪器自重小，并在杆体长度内均匀分布；多节杆体连接后杆体直，且结构强度大；而且杆体全部是由中空钢质测杆组成，很好的减小了由于收敛计自重所引起的挠度，避免了以钢尺为主要测量工具的传统收敛计因仪器重量所引起的挠度下垂误差问题，增加了该收敛计的精度，减小了系统误差。

2.杆式结构新颖，多节测杆自由组合，安装时螺栓母无缝连接，操作简单，该仪器有效解决了以往高低位测量中收敛计与高点连接困难的问题，工程适应性强。

3.主测读杆的设计集中体现了结构合理、操作简捷、测读精确的特点。传统收敛计粗调的基本装置为钢卷尺，而本收敛计为管中内藏钢尺与金属压杆结合的测杆，该设计有效保护了内藏测尺，限制了弹簧截面的变形，同时降低了杆体的挠度，保证了测量结果的精确度。主测读杆一端连接螺旋测微器和测力弹簧，通过基准窗实现了测量的高精度，解决了数显仪器因环境影响而产生的读数漂移不精确的问题，避免了测量环境带来的不利影响。此外，收敛计连接后经初次校准后便可长期使用。

附图说明

图1是本发明的金属杆式收敛计结构示意图。

图2是本发明的主测读杆结构示意图。

图3是本发明在巷（隧）道中使用示意图。

图4是本发明的固定锚头结构示意图。

图中：1-万向钩、2-固定锚头、3-金属轻质测杆、4-连接螺栓母、5-内藏钢测尺、6-测尺弹簧、7-金属压杆、8-测尺锁紧环、9-螺旋测微器、10-基准窗、11-基准窗刻度线、12-测力弹簧、13-测力弹簧导杆、14-导杆刻度线、15-轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

本发明的金属杆式收敛计，主要由万向钩1、固定锚头2、金属轻质测杆3、连接螺栓母4、主测读杆构成。所述的主测读杆包括内藏钢测尺5、测尺弹簧6、金属压杆7、测尺锁紧环8、螺旋测微器9、基准窗10、测力弹簧12、测力弹簧导杆13、轴承15、空心钢杆体16；所述的固定锚头2由内有螺纹的钢套筒与钢钩环焊接而成，其内螺母直径根据实际测量需求分别为：M24、M22、M20、M18；所述的金属轻质测杆3采用自重小，刚度大的薄壁不锈钢管制作，根据实际测量需求选用长度分别为：2m、1.5m、1m、0.5m。所述测尺锁紧环8由螺纹钢环和钢卡扣构成，通过拧紧钢环卡住内藏钢测尺5；所述螺旋测微器9由刻度杆和刻度旋钮构成；主测读杆包括依次连接的空心钢杆体16、螺旋测微器9、刻度杆及测力弹簧导杆13，其中测尺弹簧6嵌套在内藏钢测尺5上缩入空心钢杆体16内，所述内藏钢测尺5的可伸缩长度为0.5m；测尺锁紧环8通过螺纹旋紧在空心钢杆体16一端，测力弹簧12嵌套在金属压杆7测力弹簧导杆13上，基准窗10与金属压杆7连接并一同嵌套在测力弹簧导杆13上，轴承15固定于金属压杆7的外侧端；主测读杆一端通过连接螺栓母4与金属轻质测杆3的一端相连接，无缝对接，金属轻质测杆3另一端经万向钩1与预先安装在测点一端上的固定锚头2连接，通过伸缩内藏钢测尺5调整长度，将主测读杆另一端的万向钩1与测点另一端固定的固定锚头2连接；内藏钢测尺5拉出的长度通过测尺锁紧环8锁定；测力弹簧导杆13上设有导杆刻度线14，通过基准窗10调准导杆刻度线14与基准窗刻度线11相重合；主测读杆与金属轻质测杆3连接部位设有轴承15，可方便收敛计转动完成连接。金属轻质测杆3与主测读杆通过连接螺栓母无缝对接，两端金属轻质测杆带有万向钩可与已固定在测点上固定锚头连接。

本发明金属杆式收敛计的使用方法，先预设量测断面测点，在需预测断面选定纵向或横向测点位置，在测点纵向或横向两侧安装好固定锚头2，将金属轻质测杆3一端上的万向钩1与测点一侧的固定锚头2的钩环相连，金属轻质测杆3的另一端通过连接螺栓母4与主测读杆连接；测量前将螺旋测微器9旋松到零位点，先预估计出定纵向或横向测点之间的大致距离，将内藏钢尺6从收敛计中拉出，端平收敛计，拧紧测尺锁紧环8；一只手托住收敛计，另一只手旋进螺旋测微器9，通过基准窗10进行调准，当测力弹簧导杆13的导杆刻度线14与基准窗刻度线11重合时，表明张紧力已调准；测尺锁紧环8处的读数为长度首数，螺旋测微器9处的读数为长度尾数，首数＋尾数＝两点间距离，即可确定测量值；

如果分别在两次不同时间，保持同一方法测量，则两次不同时间测量的测点间距离变化即为该测点的变形（位移）值，此值除以两次测量的时间差即为变形（位移）速度。

使用过程中，测力弹簧12不能硬拉硬扭，以产生不应有的永久变形。量测后，及时反向转动测尺锁紧环8，使收敛计松弛，从测点固定锚头2摘下万向钩，取下收敛计，将测杆逐节旋下，将内藏钢尺5缩入主测读杆内，螺旋测微器9还原零点，将主测读杆、轻质金属测杆收起以备下次使用。

Claims (5)

1.一种金属杆式收敛计，包括万向钩（1）、固定锚头（2）、金属轻质测杆（3）、连接螺栓母（4）、主测读杆，其特征在于：所述的主测读杆包括内藏钢测尺（5）、测尺弹簧（6）、金属压杆（7）、测尺锁紧环（8）、螺旋测微器（9）、基准窗（10）、测力弹簧（12）、测力弹簧导杆（13）、轴承（15）、空心钢杆体（16）；所述测尺锁紧环（8）由螺纹钢环和钢卡扣构成，通过拧紧钢环卡住内藏钢测尺（5）；所述螺旋测微器（9）由刻度杆和刻度旋钮构成；主测读杆包括依次连接的空心钢杆体（16）、螺旋测微器（9）、刻度杆及测力弹簧导杆（13），其中测尺弹簧（6）嵌套在内藏钢测尺（5）上缩入空心钢杆体（16）内，测尺锁紧环（8）通过螺纹旋紧在空心钢杆体（16）一端，测力弹簧（12）嵌套在金属压杆（7）测力弹簧导杆（13）上，基准窗（10）与金属压杆（7）连接并一同嵌套在测力弹簧导杆（13）上，轴承（15）固定于金属压杆（7）的外侧端；主测读杆一端通过连接螺栓母（4）与金属轻质测杆（3）的一端相连接，无缝对接，金属轻质测杆（3）另一端经万向钩（1）与预先安装在测点一端上的固定锚头（2）连接，通过伸缩内藏钢测尺（5）调整长度，将主测读杆另一端的万向钩（1）与测点另一端固定的固定锚头（2）连接；内藏钢测尺（5）拉出的长度通过测尺锁紧环（8）锁定；测力弹簧导杆（13）上设有导杆刻度线（14），通过基准窗（10）调准导杆刻度线（14）与基准窗刻度线（11）相重合。

2.根据权利要求1所述的一种金属杆式收敛计，其特征在于：所述的金属轻质测杆采用自重小，刚度大的薄壁不锈钢管制作，根据实际测量需求选用长度分别为：2m、1.5m、1m、0.5m。

3.根据权利要求1所述的一种金属杆式收敛计，其特征在于：所述内藏钢测尺（5）的可伸缩长度为0.5m。

4.根据权利要求1所述的一种金属杆式收敛计，其特征在于：所述的固定锚头（2）由内有螺纹的钢套筒与钢钩环焊接而成，其内螺母直径根据实际测量需求分别为：M24、M22、M20、M18。

5.一种如权利要求1所述金属杆式收敛计的使用方法，其特征在于：在需预测断面选定纵向或横向测点位置，在测点纵向或横向两侧安装好固定锚头（2），将金属轻质测杆（3）一端上的万向钩(1)与测点一侧的固定锚头（2）的钩环相连，金属轻质测杆（3）的另一端通过连接螺栓母（4）与主测读杆连接；测量前将螺旋测微器（9）旋松到零位点，先预估计出定纵向或横向测点之间的大致距离，将内藏钢尺（6）从收敛计中拉出，端平收敛计，拧紧测尺锁紧环（8）；一只手托住收敛计，另一只手旋进螺旋测微器（9），通过基准窗（10）进行调准，当测力弹簧导杆（13）的导杆刻度线（14）与基准窗刻度线（11）重合时，表明张紧力已调准；测尺锁紧环（8）处的读数为长度首数，螺旋测微器（9）处的读数为长度尾数，首数＋尾数＝两点间距离，即可确定测量值；

如果分别在两次不同时间，保持同一方法测量，则两次不同时间测量的测点间距离变化即为该测点的变形（位移）值，此值除以两次测量的时间差即为变形（位移）速度。

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