CN106289946A - 一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，包括主机架、上固定架、下固定架、防坠器和振动器。上固定架的顶部与主机架的顶梁通过螺栓相连接，其底部与模拟锚固体的上侧端通过螺钉相连接；下固定架的顶部与模拟锚固体的下侧端通过螺钉相连接，其底部与振动器通过螺栓相固连；安装在连接横梁上的防坠器的下端与振动器通过活动铰链相连接，可防止下固定架在振动分离后坠落。安装在下固定架底部的振动器为模拟锚固体的上下分离提供激振力。本发明可避免人工拆卸模拟锚固体时效率低下、劳动强度大和耗时长等缺陷，大大缩短了模拟锚固体拆卸和分离的时间，降低人工成本，提高工作效率，缩短重复试验的准备时间。

Description

一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置

技术领域

本发明属于矿山支护设备技术领域，尤其涉及一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置。

背景技术

目前，锚杆支护已成为煤矿巷道安全高效的主要支护方式，在我国煤矿巷道中得到大面积推广应用。锚杆支护是将锚杆锚固于煤岩体内，拧紧杆尾螺母，对围岩施加预应力，约束巷道围岩的变形离层、碎胀与滑移错动。研究锚杆支护过程承受轴向载荷与轴向变形性能，对深化锚杆支护机理研究，提高锚杆支护可靠性，保证工程安全具有重要意义。

锚杆支护方式因具有施工成本低、速度快、工人劳动强度减轻等优点，而成为井巷与岩土工程的主要支护加固方式。我国每年仅用于煤巷的锚杆数量都在几千万根以上。对于锚杆支护巷道，锚杆锚固质量的优劣对能否提高围岩整体承载力有着直接影响，是煤矿安全生产的重要指标。因此对锚杆锚固质量的检测是促进煤矿安全生产的重要环节。锚固试验是进行锚杆(索)支护基础性工作，可用于验证锚杆(索)可锚性；通过该实验可确定锚固力，获得锚杆锚固过程中锚固体各界面应力传递规律，为确定合理锚固长度提供理论依据，通过锚固试验可进行锚杆力学参数测试，可获得锚杆抗拉强度和尾部承载力等。

在实验室采用试验台架试验时，需要采用模拟锚固体替代实际的围岩进行相似模拟试验。而为了保证试验的准确度和可重复使用，经常采用金属材料制成可拆分和重复使用的模拟锚固体进行锚杆锚固特性试验。而现有的可拆分和重复使用的模拟锚固体在试验结束后只能通过手工分离拆除的方式，工作效率较低，劳动强度大，而且试验准备周期较长，在很大程度上影响的锚杆锚固特性试验进度。

国内在相关拆卸装置方面有一些探索与实践，专利申请号为201520340699.6的中国实用新型专利公开了一种压路机振动轴上的联轴器简易拆卸装置，该联轴器拆卸装置包括卡块、拉杆、以及顶杆，卡块内孔前端设有环形凸台用于钩住联轴器上的环形齿圈，后端中部设有与所述拉杆配合使用的通孔，用扳手卡住扳手转动顶杆，在顶杆的螺纹力通过拉杆带动卡块即可使联轴器拆卸出来；专利申请号为200720093090.9的中国实用新型专利公开了一种电路板拆卸机装置，是一种采用振动对加热后的电路板上的金属和非金属材料和电子元器件进行分离的装置；专利申请号为201520340699.6的中国发明专利公开了一种振动式液晶屏拆解刀具结构，包括一机架、滑动设置在机架上的至少一刀片组件和用于驱动刀片组件工进的一驱动装置，在刀组件上设置有振动装置，使得刀片座上的拆解刀片能够产生振动以磨切胶体，从而使拆解刀片更容易切开胶体，提高了拆解效率，同时能够有效减小玻璃板受到的横向压力，防止玻璃板受力过大而破损。但是针对类似模拟锚固体的结构分离或拆解装置比较少见，因而非常有必要为锚杆锚固试验台中的模拟锚固体分离和拆卸设计专用的拆分装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，可避免人工拆卸效率低下、劳动强度大和耗时长等缺陷，具有工作效率高、劳动强度低、省时省力和操作维护简单等优点，大大缩短了模拟锚固体拆卸和分离的时间，降低人工成本，提高工作效率，缩短重复试验的准备时间，可克服现有技术的缺陷。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，包括主机架、上固定架、下固定架、防坠器和振动器。其中，在所述的主机架的两侧中部设有两根对称布置的侧梁；在所述的主机架的中部设有连接横梁，用于安装防坠器，且所述的连接横梁的两端与两根侧梁均通过螺栓相连接，以便于拆装下固定架；在所述的主机架的顶部还设有顶梁，用于安装和固定上固定架。所述的上固定架的顶部与主机架的顶梁通过螺栓相连接，所述的上固定架的底部与锚杆试验用的模拟锚固体的上侧端通过螺钉相连接。所述的下固定架的顶部与锚杆试验用的模拟锚固体的下侧端通过螺钉相连接，所述的下固定架的底部与振动器通过螺栓相固连。所述的防坠器的上端安装在主机架的连接横梁上，所述的防坠器的下端与振动器通过活动铰链相连接。

本发明的作用对象，即锚杆试验用的模拟锚固体由前锚固体、可调锚固体和后锚固体三个部分组成。在所述的前锚固体的外部前端设有第一限位环，在所述的前锚固体的后端设有第一榫孔；在所述的可调锚固体的两端均设有内管榫头；在所述的后锚固体的前端设有第二榫孔，在所述的后锚固体的外部后端设有第二限位环；可调锚固体两端的内管榫头分别与第一榫孔、第二榫孔相连接。在试验时，锚杆安装在模拟锚固体的锚杆孔中，并通过锚固剂与模拟锚固体固结在一起，形成一个整体。

所述的前锚固体包括前上锚固体和前下锚固体两部分，所述的前上锚固体和所述的前下锚固体之间通过梯形齿相啮合；所述的可调锚固体包括上可调锚固体和下可调锚固体两部分，所述的上可调锚固体和所述的下可调锚固体之间通过梯形齿相啮合；所述的后锚固体包括后上锚固体和后下锚固体两部分，所述的后上锚固体和所述的后下锚固体之间通过梯形齿相啮合。

用于固定安装模拟锚固体上侧端的上固定架包括第一上架、第二上架、第三上架和第四上架。其中，所述的第一上架、第二上架、第三上架和第四上架依次安装在顶梁与模拟锚固体之间，且其顶部均与主机架的顶梁通过螺栓相连接。所述的第一上架安装在模拟锚固体的前上锚固体的前端，所述的第二上架将前上锚固体的后端与上可调锚固体的前端相固连，所述的第三上架将上可调锚固体的后端与后上锚固体的前端相固连，所述的第四上架固定安装在后上锚固体的后端。在所述的第一上架的底部设有第一限位槽，且第一上架的底部与模拟锚固体的前上锚固体通过螺钉相连接；所述的第二上架、第三上架的底部与模拟锚固体的上侧端通过螺钉相连接；在所述的第四上架的底部设有第二限位槽，且第四上架的底部与模拟锚固体的后上锚固体通过螺钉相连接。所述的主机架1的顶梁与第二上架、第三上架之间的螺栓连接孔为长腰形孔。所述的第一上架底部的第一限位槽与前锚固体的第一限位环通过间隙配合的方式相连接；所述的第四上架底部的第二限位槽与后锚固体的第二限位环通过间隙配合的方式相连接。

用于固定连接模拟锚固体下侧端的下固定架包括第一下架、第二下架、第三下架和第四下架。其中，所述的第一下架、第二下架、第三下架和第四下架依次安装在模拟锚固体的下方，且其底部均与振动器通过螺栓相固连。所述的第一下架固定安装在前下锚固体的前端，所述的第二下架将前下锚固体的后端与下可调锚固体的前端相固连，所述的第三下架将下可调锚固体的后端与后下锚固体的前端相固连，所述的第四下架固定安装在后下锚固体的后端。所述的第一下架的顶部设有第三限位槽，且第一下架的顶部与模拟锚固体的前下锚固体通过螺钉相连接；所述的第二下架、第三下架的顶部与模拟锚固体的下侧端通过螺钉相连接；在所述的第四下架的顶部设有第四限位槽，且第四下架的顶部与模拟锚固体的后下锚固体通过螺钉相连接。所述的振动座与第二下架、第三下架之间的螺栓连接孔为长腰形孔。所述的第一下架顶部的第三限位槽与前锚固体的第一限位环通过间隙配合的方式相连接；所述的第四下架顶部的第四限位槽与后锚固体的第二限位环通过间隙配合的方式相连接。

用于防止振动器坠落的防坠器包括链条、防坠销和压缩弹簧。其中，所述的链条的下端与振动器的顶部通过活动铰链相连接，链条的上端与防坠销的下端通过铰链相连接；在所述的防坠销的顶部设有用于防止压缩弹簧脱落的防脱挡肩，所述的防坠销安装在连接横梁上，且与连接横梁之间保持间隙配合；所述的压缩弹簧套装在防坠销上，且位于防坠销的防脱挡肩与连接横梁之间，用于消除前下锚固体、下可调锚固体、后下锚固体连同下固定架在分离下落时产生的振动，起到缓冲和减振的作用。

所述的振动器包括振动座和振动电机。其中，所述的振动座的顶部与下固定架的底部通过螺栓相固连；所述的振动电机有两台，且平行布置安装在振动座的下方。

在所述的防坠器的数量为四，且对称安装在连接横梁与振动座上。

锚杆锚固特性试验前，先根据试验需要确定锚杆的长度，然后选择合适长度的可调锚固体，同时将前锚固体、可调锚固体和后锚固体依次组装、连接好，并确保前锚固体、可调锚固体和后锚固体中连接用的所有梯形齿的齿顶面在同一平面上，再将组装好的前锚固体、可调锚固体和后锚固体的组合体固定安装到试验台上；再将锚杆插入模拟锚固体的锚杆孔中，然后注入锚固剂，等锚固剂凝固硬化后即可开始试验。

试验结束后，最难的工作便是将模拟锚固体与锚杆分离。使用本发明时，先通过螺钉将模拟锚固体与上固定架固定连接好，再将下固定架与模拟锚固体通过螺钉固定连接好，确认防坠器安装正确。然后，根据实际的试验需要，调节振动电机两端偏心块的夹角，以确定振动电机相应的最大振动激振力，通过配置的变频器选择振动电机合适的转速，并确保两台振动电机同步反向转动工作。最后，启动振动电机，振动器所产生的振动通过下固定架传递给模拟锚固体中的前下锚固体、下可调锚固体和后下锚固体，并实现其与前上锚固体、上可调锚固体、后上锚固体相脱离；同时，也实现了下固定架与上固定架之间的分离。振动器在防坠器的作用下悬挂在连接横梁上，由于防坠器中压缩弹簧的作用，避免了下固定架与连接横梁之间产生刚性撞击。清除掉模拟锚固体各组件内部的锚固剂，取出锚杆，以备下次试验使用。

本发明的有益效果是，与现有的技术相比，本发明提供了一种可拆卸式锚杆试验台用模拟锚固体的快速振动拆分装置，可避免人工拆卸效率低下、劳动强度大和耗时长等缺陷，具有工作效率高、劳动强度低、省时省力和操作维护简单等优点，大大缩短了模拟锚固体拆卸和分离的时间，降低人工成本，提高工作效率，缩短重复试验的准备时间，可克服现有技术的缺陷。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的上固定架、下固定架与模拟锚固体、振动器之间的装配关系图；

图3为本发明的上固定架、下固定架与模拟锚固体之间的装配关系爆炸图；

图4为本发明的防坠器的结构示意图；

图5为锚杆试验台的模拟锚固体与锚杆之间的装配关系示意图；

图6为锚杆试验台的模拟锚固体的结构轴向分解示意图；

图7为锚杆试验台的模拟锚固体的结构径向分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，包括主机架1、上固定架2、下固定架3、防坠器4和振动器5。其中，在所述的主机架1的两侧中部设有两根对称布置的侧梁11；在所述的主机架1的中部设有连接横梁12，用于安装防坠器4，且所述的连接横梁12的两端与两根侧梁11均通过螺栓相连接，以便于拆装下固定架3；在所述的主机架1的顶部还设有顶梁13，用于安装和固定上固定架2。所述的上固定架2的顶部与主机架1的顶梁13通过螺栓相连接，所述的上固定架2的底部与锚杆试验用的模拟锚固体6的上侧端通过螺钉相连接。所述的下固定架3的顶部与锚杆试验用的模拟锚固体6的下侧端通过螺钉相连接，所述的下固定架3的底部与振动器5通过螺栓相固连。所述的防坠器4的上端安装在主机架1的连接横梁12上，所述的防坠器4的下端与振动器5通过活动铰链相连接。

如图1、图2、图3、图5、图6和图7所示，本发明的作用对象，即锚杆试验用的模拟锚固体6由前锚固体61、可调锚固体62和后锚固体63三个部分组成。在所述的前锚固体61的外部前端设有第一限位环613，在所述的前锚固体61的后端设有第一榫孔614；在所述的可调锚固体62的两端均设有内管榫头623；在所述的后锚固体63的前端设有第二榫孔633，在所述的后锚固体63的外部后端设有第二限位环634；可调锚固体62两端的内管榫头623分别与第一榫孔614、第二榫孔633相连接。在试验时，锚杆7安装在模拟锚固体6的锚杆孔中，并通过锚固剂与模拟锚固体6固结在一起，形成一个整体。

如图1、图2、图3、图5、图6和图7所示，所述的前锚固体61包括前上锚固体611和前下锚固体612两部分，所述的前上锚固体611和所述的前下锚固体612之间通过梯形齿相啮合，且在所述的前下锚固体612的前端面上设有箭头标记，用于指示模拟锚固体6的安装方向；所述的可调锚固体62包括上可调锚固体621和下可调锚固体622两部分，所述的上可调锚固体621和所述的下可调锚固体622之间通过梯形齿相啮合；所述的后锚固体63包括后上锚固体631和后下锚固体632两部分，所述的后上锚固体631和所述的后下锚固体632之间通过梯形齿相啮合。

如图1、图2和图3所示，用于固定安装模拟锚固体6上侧端的上固定架2包括第一上架21、第二上架22、第三上架23和第四上架24。其中，所述的第一上架21、第二上架22、第三上架23和第四上架24依次安装在顶梁13与模拟锚固体6之间，且其顶部均与主机架1的顶梁13通过螺栓相连接。所述的第一上架21安装在模拟锚固体6的前上锚固体611的前端，所述的第二上架22将前上锚固体611的后端与上可调锚固体621的前端相固连，所述的第三上架23将上可调锚固体621的后端与后上锚固体631的前端相固连，所述的第四上架24固定安装在后上锚固体631的后端。在所述的第一上架21的底部设有第一限位槽211，且第一上架21的底部与模拟锚固体6的前上锚固体611通过螺钉相连接；所述的第二上架22的底部与模拟锚固体6的前上锚固体611、上可调锚固体621通过螺钉相连接；所述的第三上架23的底部与模拟锚固体6的上可调锚固体621、后上锚固体631通过螺钉相连接；在所述的第四上架24的底部设有第二限位槽241，且第四上架24的底部与模拟锚固体6的后上锚固体631通过螺钉相连接。所述的主机架1的顶梁13与第二上架22、第三上架23之间的螺栓连接孔为长腰形孔。所述的第一上架21底部的第一限位槽211与前锚固体61的第一限位环613通过间隙配合的方式相连接；所述的第四上架24底部的第二限位槽241与后锚固体63的第二限位环634通过间隙配合的方式相连接。

如图1、图2和图3所示，用于固定连接模拟锚固体6下侧端的下固定架3包括第一下架31、第二下架32、第三下架33和第四下架34。其中，所述的第一下架31、第二下架32、第三下架33和第四下架34依次安装在模拟锚固体6的下方，且其底部均与振动器5通过螺栓相固连。所述的第一下架31固定安装在前下锚固体612的前端，所述的第二下架32将前下锚固体612的后端与下可调锚固体622的前端相固连，所述的第三下架33将下可调锚固体622的后端与后下锚固体632的前端相固连，所述的第四下架34固定安装在后下锚固体632的后端。所述的第一下架31的顶部设有第三限位槽311，且第一下架31的顶部与模拟锚固体6的前下锚固体612通过螺钉相连接；所述的第二下架32的顶部与模拟锚固体6的、前下锚固体612、下可调锚固体622通过螺钉相连接；所述的第三下架33的顶部与模拟锚固体6的下可调锚固体622、后下锚固体632通过螺钉相连接；在所述的第四下架34的顶部设有第四限位槽341，且第四下架34的顶部与模拟锚固体6的后下锚固体632通过螺钉相连接。所述的振动座51与第二下架32、第三下架33之间的螺栓连接孔为长腰形孔。所述的第一下架31顶部的第三限位槽311与前锚固体61的第一限位环613通过间隙配合的方式相连接；所述的第四下架34顶部的第四限位槽341与后锚固体63的第二限位环634通过间隙配合的方式相连接。

如图1和图4所示，用于防止振动器5坠落的防坠器4包括链条41、防坠销42和压缩弹簧43。其中，所述的链条41的下端与振动器5的顶部通过活动铰链相连接，链条41的上端与防坠销42的下端通过铰链相连接；在所述的防坠销42的顶部设有用于防止压缩弹簧脱落的防脱挡肩421，所述的防坠销42安装在连接横梁12上，且与连接横梁12之间保持间隙配合；所述的压缩弹簧43套装在防坠销42上，且位于防坠销42的防脱挡肩421与连接横梁12之间，用于消除前下锚固体612、下可调锚固体622、后下锚固体632连同下固定架3在分离下落时产生的振动，起到缓冲和减振的作用。

如图1、图2和图4所示，所述的振动器5包括振动座51和振动电机52。其中，所述的振动座51的顶部与下固定架3的底部通过螺栓相固连；所述的振动电机52有两台，且平行布置安装在振动座51的下方。

如图1和图4所示，在所述的防坠器4的数量为四，且对称安装在连接横梁12与振动座51上。

锚杆锚固特性试验前，先根据试验需要确定锚杆7的长度，然后选择合适长度的可调锚固体62，同时将前锚固体61、可调锚固体62和后锚固体63依次组装、连接好，并确保前锚固体61、可调锚固体62和后锚固体63中连接用的所有梯形齿的齿顶面在同一平面上，再将组装好的前锚固体61、可调锚固体62和后锚固体63的组合体固定安装到试验台上；再将锚杆7插入模拟锚固体6的锚杆孔中，然后注入锚固剂，等锚固剂凝固硬化后即可开始试验。

试验结束后，最难的工作便是将模拟锚固体6与锚杆7分离。使用本发明时，先通过螺钉将模拟锚固体6与上固定架2固定连接好，再将下固定架3与模拟锚固体6通过螺钉固定连接好，确认防坠器4安装正确。然后，根据实际的试验需要，调节振动电机52两端偏心块的夹角，以确定振动电机52相应的最大振动激振力，通过配置的变频器选择振动电机52合适的转速，并确保两台振动电机52同步反向转动工作。最后，启动振动电机52，振动器5所产生的振动通过下固定架3传递给模拟锚固体6中的前下锚固体612、下可调锚固体622和后下锚固体632，并实现其与前上锚固体611、上可调锚固体621、后上锚固体631相脱离；同时，也实现了下固定架3与上固定架2之间的分离。振动器5在防坠器4的作用下悬挂在连接横梁12上，由于防坠器4中压缩弹簧43的作用，避免了下固定架3与连接横梁12之间产生刚性撞击。清除掉模拟锚固体6各组件内部的锚固剂，取出锚杆7，以备下次试验使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，包括主机架、上固定架、下固定架、防坠器和振动器，其特征在于：在所述的主机架的两侧中部设有两根对称布置的侧梁，在所述的主机架的中部设有连接横梁，且所述的连接横梁的两端与两根侧梁均通过螺栓相连接，在所述的主机架的顶部设有顶梁；所述的上固定架的顶部与主机架的顶梁通过螺栓相连接，所述的上固定架的底部与锚杆试验用的模拟锚固体通过螺钉相连接；所述的下固定架的顶部与锚杆试验用的模拟锚固体通过螺钉相连接，所述的下固定架的底部与振动器通过螺栓相固连；所述的防坠器的上端安装在主机架的连接横梁上，所述的防坠器的下端与振动器通过活动铰链相连接；

所述的上固定架包括第一上架、第二上架、第三上架和第四上架，所述的第一上架、第二上架、第三上架和第四上架依次安装在顶梁与模拟锚固体之间，且其顶部均与主机架的顶梁通过螺栓相连接，在所述的第一上架的底部设有第一限位槽，且第一上架的底部与模拟锚固体的前上锚固体通过螺钉相连接；所述的第二上架的底部与模拟锚固体的前上锚固体、上可调锚固体通过螺钉相连接；所述的第三上架的底部与模拟锚固体的上可调锚固体、后上锚固体通过螺钉相连接；在所述的第四上架的底部设有第二限位槽，且第四上架的底部与模拟锚固体的后上锚固体通过螺钉相连接；

所述的下固定架包括第一下架、第二下架、第三下架和第四下架，所述的第一下架、第二下架、第三下架和第四下架依次安装在模拟锚固体的下方，且其底部均与振动器通过螺栓相固连，所述的第一下架的顶部设有第三限位槽，且第一下架的顶部与模拟锚固体的前下锚固体通过螺钉相连接；所述的第二下架的顶部与模拟锚固体的前下锚固体、下可调锚固体通过螺钉相连接；所述的第三下架的顶部与模拟锚固体的下可调锚固体、后下锚固体通过螺钉相连接；在所述的第四下架的顶部设有第四限位槽，且第四下架的顶部与模拟锚固体的后下锚固体通过螺钉相连接；

所述的防坠器包括链条、防坠销和压缩弹簧，所述的链条的下端与振动器的顶部通过活动铰链相连接，链条的上端与防坠销的下端通过铰链相连接；在所述的防坠销的顶部设有防脱挡肩，所述的防坠销安装在连接横梁上，且与连接横梁之间保持间隙配合；所述的压缩弹簧套装在防坠销上，且位于防坠销的防脱挡肩与连接横梁之间；

所述的振动器包括振动座和振动电机，所述的振动座的顶部与下固定架的底部通过螺栓相固连；所述的振动电机有两台，且平行布置安装在振动座的下方。

2.根据权利要求1所述的一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，其特征在于：所述的主机架的顶梁与第二上架、第三上架之间的螺栓连接孔为长腰形孔；所述的振动座与第二下架、第三下架之间的螺栓连接孔为长腰形孔。

3.根据权利要求1所述的一种锚杆试验用可拆卸式模拟锚固体振动拆分装置，其特征在于：在所述的防坠器的数量为四，且对称安装在连接横梁与振动座上。