CN105544566B - 缓冲阻尼锚杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓冲阻尼锚杆，包括用于缠绕钢绳的绞盘、可插入并固定于边坡土壤的下杆体、与所述绞盘可转动配合的上杆体以及对所述绞盘施加转动阻尼力的磁流变液组件；所述磁流变液组件包括设置与上杆体内部的磁流变液腔、沿轴向穿过所述磁流变液腔并与上杆体可转动配合的阻尼杆；所述阻尼杆位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片且阻尼杆与绞盘传动配合，所述磁流变液腔外缠绕有电磁线圈；该锚杆上可缠绕钢绳后连接支护网，锚杆能够根据落石的冲击力，对支护网对落石的阻尼力进行适应性调节，避免支护网载荷过大发生破裂，同时最大程度利用支护网的强度。

Description

缓冲阻尼锚杆
技术领域
本发明涉及支护结构，具体是一种缓冲阻尼锚杆。
背景技术
随着众多大型建设项目的兴起与推进，全国各地的人造边坡越来越普遍，边坡落石治理也日趋突出与迫切。针对边坡落石治理，当前主要有两种方法，一是边坡主动防护系统，其将以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护边坡表面，以限制坡面岩体的风化剥落及崩塌，或将落石控制在小范围内运动。这种方法实施时需要柔性网覆盖整个坡面，耗材量大，同时落石易积累且清理不便，久之将给整个防护系统带来较大荷载，当荷载大于系统承力极限时，整个防护网便会脱落。另一种则为边坡被动防护系统，其由高强度金属格栅网、环形金属网、拉锚绳、钢柱、钢柱基座等构成防护区域的面屏障，将边坡落石拦截在防护网的底脚处。该方法虽减少了耗材量，但边坡翻滚的落石易冲破高强度金属格栅网与环形金属网，同时也依然未解决落石在防护系统中的积累。
因此，需要一种缓冲阻尼锚杆，该锚杆上可缠绕钢绳后连接支护网，锚杆能够根据落石的冲击力，对支护网对落石的阻尼力进行适应性调节，避免支护网载荷过大发生破裂，同时最大程度利用支护网的强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种缓冲阻尼锚杆，该锚杆上可缠绕钢绳后连接支护网，锚杆能够根据落石的冲击力，对支护网对落石的阻尼力进行适应性调节，避免支护网载荷过大发生破裂，同时最大程度利用支护网的强度。
本发明的缓冲阻尼锚杆，包括用于缠绕钢绳的绞盘、可插入并固定于边坡土壤的下杆体、与所述绞盘可转动配合的上杆体以及对所述绞盘施加转动阻尼力的磁流变液组件；所述磁流变液组件包括设置与上杆体内部的磁流变液腔、沿轴向穿过所述磁流变液腔并与上杆体可转动配合的阻尼杆；所述阻尼杆位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片且阻尼杆与绞盘传动配合，所述磁流变液腔外缠绕有电磁线圈；
所述下杆体包括与上杆体通过螺纹配合连接的套筒以及铰接于套筒底部的固定钩，所述套筒内设有通过上杆体推动用于使固定钩向外转动的摇杆滑块机构；
所述控制组件包括用于为电磁线圈提供电能的电源，用于检测钢绳拉应力的拉力传感器、用于接收拉力传感器的数据信号并根据该信号向电源发出控制信号的控制器；
进一步，所述阻尼杆与绞盘之间设有减速器并通过减速器传动配合；
进一步，所述减速器为行星齿轮减速器；
进一步，所述行星齿轮减速器包括与阻尼杆一体成型的太阳轮、一体成型于绞盘内圆柱面的外齿圈以及设置于太阳轮与外齿圈之间的行星轮；所述上杆体顶面向上延伸并穿过行星轮的中心孔形成行星架；
进一步，所述磁流变液腔内壁沿径向延伸形成至少两隔板且隔板与阻尼杆之间设有密封圈；
进一步，所述阻尼杆设有限位肩；所述限位肩与最上方的隔板之间设有交错滚柱轴承；
进一步，所述上杆体外壁沿径向延伸形成支撑环，且支撑环与绞盘端面之间设有推力轴承；
进一步，所述绞盘外圆面为向内凹陷的弧面；
进一步，所述上杆体包括筒形上杆、具有锥形底部的下杆以及连接于上杆和下杆之间的螺纹套筒。
本发明的有益效果是：本发明的缓冲阻尼锚杆，能够利用磁流变阻尼力拉动支护网从而对边坡落石进行阻碍，当落石冲击支护网石，支护网通过钢绳拉动绞盘转动，此时控制器对电磁线圈通电，使磁流变液腔内的磁流变液粘度提高，形成加大的阻尼力，阻碍绞盘转动从而对支护网形成较大的阻尼力，当钢绳的拉应力接近其抗拉强度极限或达到设定值时，控制器减小电磁线圈的电流，削弱其阻尼力，避免钢绳或支护网断裂，因此，在阻碍落石下落过程中，本系统根据落石对支护网的冲击力调整其阻尼作用的强度，使支护网始终具有较强的阻尼作用，通过又能保护支护网受损；
本发明的缓冲锚杆在固定时，先将下杆体插入边坡土体中，然后将上杆体旋入下杆体的螺纹孔中，同时利用上杆体底部推动位于套筒内的滑块向下滑动，滑块与固定爪之间铰接有连杆，通过连杆推动固定爪向外张开使下杆体固定的更为牢固，同时钢绳的缠绕方向使其在受拉时能使上杆体具有旋紧的趋势，因此，当落石对钢绳产生的拉力越大时，锚杆锚固的越紧。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图；本实施例的缓冲阻尼锚杆包括至少两个缓冲锚杆、通过钢绳3连接于两缓冲锚杆之间的防护网以及控制缓冲锚杆阻尼力的控制组件；所述缓冲锚杆包括用于缠绕钢绳3的绞盘4、可插入并固定于边坡土壤的下杆体、与所述绞盘4可转动配合的上杆体以及对所述绞盘4施加转动阻尼力的磁流变液组件；所述磁流变液组件包括设置与上杆体内部的磁流变液腔、沿轴向穿过所述磁流变液腔并与上杆体可转动配合的阻尼杆6；所述阻尼杆6位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片8且阻尼杆6与绞盘4传动配合，所述磁流变液腔外缠绕有电磁线圈1；所述下杆体包括与上杆体通过螺纹配合连接的套筒9以及铰接于套筒9底部的固定钩，所述套筒9内设有通过上杆体推动用于使固定钩向外转动的摇杆滑块10机构；所述控制组件包括用于为电磁线圈1提供电能的电源，用于检测钢绳3拉应力的拉力传感器、用于接收拉力传感器的数据信号并根据该信号向电源发出控制信号的控制器；本发明的缓冲阻尼锚杆，能够利用磁流变阻尼力拉动支护网从而对边坡落石进行阻碍，当落石冲击支护网石，支护网通过钢绳3拉动绞盘4转动，此时控制器对电磁线圈1通电，使磁流变液腔内的磁流变液粘度提高，形成加大的阻尼力，阻碍绞盘4转动从而对支护网形成较大的阻尼力，当钢绳3的拉应力接近其抗拉强度极限或达到设定值时，控制器减小电磁线圈1的电流，削弱其阻尼力，避免钢绳3或支护网断裂，因此，在阻碍落石下落过程中，本系统根据落石对支护网的冲击力调整其阻尼作用的强度，使支护网始终具有较强的阻尼作用，通过又能保护支护网受损；
本发明的缓冲锚杆在固定时，先将下杆体插入边坡土体中，然后将上杆体旋入下杆体的螺纹孔中，同时利用上杆体底部推动位于套筒9内的滑块10向下滑动，滑块10与固定爪11之间铰接有连杆，通过连杆推动固定爪11向外张开使下杆体固定的更为牢固，同时钢绳3的缠绕方向使其在受拉时能使上杆体具有旋紧的趋势，因此，当落石对钢绳3产生的拉力越大时，锚杆锚固的越紧。
本实施例中，所述阻尼杆6与绞盘4之间设有减速器并通过减速器传动配合，减速器的输出端与绞盘4传动配合，输入端与阻尼杆6配合，这种布置方式能够进一步提高阻尼杆6的转速，显著提高对绞盘4转动的阻尼效果。
本实施例中，所述减速器为行星齿轮减速器；行星齿轮减速机具有体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点。
本实施例中，所述行星齿轮减速器包括与阻尼杆6一体成型的太阳轮、一体成型于绞盘4内圆柱面的外齿圈以及设置于太阳轮与外齿圈之间的行星轮5；所述上杆体顶面向上延伸并穿过行星轮5的中心孔形成行星架；因此，保证行星减速器的行星架固定，太阳轮和外齿圈分别作为输入和输出，这种结构形式能够大大简化缓冲锚杆的结构。
本实施例中，所述磁流变液腔内壁沿径向延伸形成至少两隔板且隔板与阻尼杆6之间设有密封圈，从而使磁流变液腔形成一个密封的腔体，避免磁流变液泄漏。
本实施例中，所述阻尼杆6设有限位肩；所述限位肩与最上方的隔板之间设有交叉滚子轴承7，在交叉滚子轴承7中，因圆柱滚子在上通过间隔保持器被相互垂直地排列，所以1个交叉滚子轴承7就可承受径向负荷、轴向负荷及力矩负荷等所有方向的负荷，由于阻尼杆6在被拉动过程中受力状况较为复杂，因此采用交叉滚子轴承7进行支撑可有效抵抗各个方向的扰动。
本实施例中，所述上杆体外壁沿径向延伸形成支撑环，且支撑环与绞盘4端面之间设有推力轴承2；支护网被落石作用时，绞盘4将受拉转动，而上杆体固定于边坡土壤不转动，支撑环用于支撑绞盘4的自重，利用推力轴承2实现绞盘4与支撑环的配合。
本实施例中，所述绞盘4外圆面为向内凹陷的弧面，使钢绳3能够可靠缠绕在绞盘4外圆上，避免滑落。
本实施例中，所述上杆体包括筒形上杆、具有锥形底部的下杆以及连接于上杆和下杆之间的螺纹套筒9。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种缓冲阻尼锚杆，其特征在于：包括用于缠绕钢绳的绞盘、可插入并固定于边坡土壤的下杆体、与所述绞盘可转动配合的上杆体以及对所述绞盘施加转动阻尼力的磁流变液组件以及控制组件；所述磁流变液组件包括设置与上杆体内部的磁流变液腔、沿轴向穿过所述磁流变液腔并与上杆体可转动配合的阻尼杆；所述阻尼杆位于磁流变液腔内的杆段固定有叶片且阻尼杆与绞盘传动配合，所述磁流变液腔外缠绕有电磁线圈；
所述下杆体包括与上杆体通过螺纹配合连接的套筒以及铰接于套筒底部的固定钩，所述套筒内设有通过上杆体推动用于使固定钩向外转动的摇杆滑块机构；
所述控制组件包括用于为电磁线圈提供电能的电源，用于检测钢绳拉应力的拉力传感器、用于接收拉力传感器的数据信号并根据该信号向电源发出控制信号的控制器。
2.根据权利要求1所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述阻尼杆与绞盘之间设有减速器并通过减速器传动配合。
3.根据权利要求2所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述减速器为行星齿轮减速器。
4.根据权利要求3所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述行星齿轮减速器包括与阻尼杆一体成型的太阳轮、一体成型于绞盘内圆柱面的外齿圈以及设置于太阳轮与外齿圈之间的行星轮；所述上杆体顶面向上延伸出穿过行星轮的中心孔的行星架。
5.根据权利要求4所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述磁流变液腔内壁沿径向延伸形成至少两隔板且隔板与阻尼杆之间设有密封圈。
6.根据权利要求5所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述阻尼杆设有限位肩；所述限位肩与最上方的隔板之间设有交错滚柱轴承。
7.根据权利要求6所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述上杆体外壁沿径向延伸形成支撑环，且支撑环与绞盘端面之间设有推力轴承。
8.根据权利要求7所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述绞盘外圆面为向内凹陷的弧面。
9.根据权利要求8所述的缓冲阻尼锚杆，其特征在于：所述上杆体包括筒形上杆、具有锥形底部的下杆以及连接于上杆和下杆之间的螺纹套筒。
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