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Abstract

本发明公开了一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统，包括设在试验底板和试验顶板之间的第一导轨组和第二导轨组；还包括设在第一导轨组和第二导轨组上的加载装置、升降轮、电磁吸盘、下锁盘和锚索。本发明通过加载装置、电磁吸盘和冲击盘的互相协同配合，实现了不仅可以检测锚索承受静拉力时的强度，同时还可以检测到受到瞬间冲击后的锚索强度的变化，甚至还可以检测承受镜拉力后，受到瞬间冲击力后的强度变化。

Description

一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统
技术领域
本发明涉及一种试验系统，具体涉及一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统。
背景技术
目前，我国煤矿井下巷道(包括开切眼，收作眼等)大断面、大空间、难支护顶板围岩基本都需锚索支护，锚索的使用量十分巨大。煤矿锚索(包括锚杆)支护技术成为了我国煤矿井下安全生产不可或缺的支护方式。但是，一方面是煤矿锚索支护失效(断裂)破坏，包括动力灾害事故时有发生；另一方面是有些地方锚索支护设计过强，造成支护成本过高，浪费十分严重。这些现象发生的根本原因之一是缺乏有效的锚索强度测试手段，尤其是缺乏模拟锚索井下实际支护状态的冲击强度试验手段，无法给锚索支护理论、锚索设计、锚索破断失效灾害事故机理分析等提供可靠的基础实验数据。煤矿井下围岩动力破坏的因素较多，例如：采动压力、岩层破断、冲击地压、煤与瓦斯突出、放煤作业等。因而，开展锚索(包括锚杆)抗围岩动载能力的理论、实测和试验研究具有十分重要的意义，尤其是迫切需要提供一种能模拟实际支护状态的煤矿锚索冲击强度试验系统，给该领域的科技工作者提供一种实验研究平台，推动煤矿井下围岩动力灾害防治理论和技术发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决锚索强度无法测试的问题，本发明提供一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统，包括，试验底板和试验顶板；在试验底板和试验顶板之间设有由若干个导轨阵列布置的第一导轨组和第二导轨组；在第一导轨组中心的试验顶板上固定加载装置，所述加载装置的底部设有上下伸缩运动的吊装器；在第一导轨组的导轨上架设有上下运动的升降轮；在第二导轨组顶部的试验顶板上设有旋转的顶轮；在第二导轨组顶部的试验顶板下表面固定电磁吸盘，所述电磁吸盘通过固定板固定在第二导轨组，在电磁吸盘正下方的第二导轨组之间设有沿第二导轨组上下滑动的导磁性材料的冲击盘；所述冲击盘上表面可拆卸的设有加载盘，在加载盘至固定板之间设有沿着第二导轨组上下运动的冲击盘，所述冲击盘是导磁性材质；所述下锁盘的底表面通过第二锚索头固定锚索的一端，所述锚索依次在穿过加载盘、冲击盘、固定板和电磁吸盘后，再依次绕过固定的顶轮和升降轮最后与设置在吊装器内的第一锚索头固定，在第一锚索头和吊装器之间还设有压力传感器。
其中，所述加载盘的直径小于冲击盘的最小直径尺寸。
本发明的一种事实方式：所述升降轮相对升降轴旋转，所述升降轴的两端固定内部为贯穿滑动孔的滑动架；所述滑动孔贯穿在第一导轨组的导轨上。
其中，所述加载装置为气压或者液压装置，且吊装器相对于气压或液压装置的加载装置作伸缩运动。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过加载装置、电磁吸盘和冲击盘的互相协同配合，实现了不仅可以检测锚索承受静拉力时的强度，同时还可以检测到受到瞬间冲击后的锚索强度的变化，甚至还可以检测承受镜拉力后，受到瞬间冲击力后的强度变化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中升降轮的内部结构示意图。
图中，1试验底板、2试验顶板、31第一导轨组、32第二导轨组、4加载装置、41吊装器、5升降轮、51升降轴、52滑动架、53滑动孔、6顶轮、7电磁吸盘、71固定板、72冲击盘、8下锁盘、81加载盘、9锚索、91第一锚索头、92第二锚索头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和2所示，一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统，包括，试验底板1和试验顶板2；在试验底板1和试验顶板2之间设有由若干个导轨阵列布置的第一导轨组31和第二导轨组32；
对于，第一导轨组31中心的试验顶板2上固定加载装置4，所述加载装置4的底部设有上下伸缩运动的吊装器41；其中，所述加载装置4为气压或者液压装置，且吊装器41相对于气压或液压装置的加载装置4作伸缩运动。通过加载装置4可以让吊装器41固定的第一锚索头91上升、下降或停止，利用其上下运动或停止实现检测锚索9的瞬间冲击强度或者渐变的拉力强度。
本发明在第一导轨组31的导轨上架设有上下运动的升降轮5；该升降轮5的具体结构是：所述升降轮5相对升降轴51旋转，所述升降轴51的两端固定内部为贯穿滑动孔53的滑动架52；所述滑动孔53贯穿在第一导轨组31的导轨上。
升降轮5的作用不仅是为了防止瞬间的冲击力对整个试验系统的损害，更重要是起到一定的缓冲作用，其中，当升降轮5达到最高处时，可以利用吊装器41对锚索9缓慢变化的拉力强度做检验。
在第二导轨组32顶部的试验顶板2上设有旋转的顶轮6；在第二导轨组32顶部的试验顶板2下表面固定电磁吸盘7，所述电磁吸盘7通过固定板71固定在第二导轨组32，在电磁吸盘7正下方的第二导轨组32之间设有沿第二导轨组32上下滑动的导磁性材料的冲击盘72，所述冲击盘72是导磁性材质。在做瞬间冲击试验时，可以把电磁吸盘7把冲击盘72提起，然后突然释放。所述冲击盘72上表面可拆卸的设有加载盘81，在加载盘81至固定板71之间设有沿着第二导轨组32上下运动的冲击盘72。
所述下锁盘8的底表面通过第二锚索头92固定锚索9的一端，所述锚索9依次在穿过加载盘81、冲击盘72、固定板71和电磁吸盘7后，再依次绕过固定的顶轮6和升降轮5最后与设置在吊装器41内的第一锚索头91固定，所述加载盘81的直径小于冲击盘72的最小直径尺寸。
本发明的使用方法是：
先把锚索9的两端通过第一锚索头91和第二锚索头92固定在吊装器41和下锁盘8的底表面。在安装时候，调整下锁盘8和升降轮5的位置，保证二者在都有合适的上下升降空间，并且始终让锚索9处于绷紧状态。
然后，把已知质量的冲击盘72升高，让电磁吸盘7吸盘把冲击盘72吸附固定。记录冲击盘72变化的高度H。
然后突然把冲击盘72突然释放，最后让冲击盘72撞击到加载盘81上，这样可以让加载盘81获得足够大的瞬间冲击力，通过不断增加质量的冲击盘72，然后获得锚索9的极限冲击强度。
在检测锚索9承受的静强度大小时，可以把冲击盘72拆卸下来，并且让下锁盘8提高到最大位置，同时也让升降轮5提升到最大位置。
然后固定好锚索9的两端，最后通过加载装置4对吊装器41施加缓慢的收缩力，通过该收缩力代替锚索9的缓慢拉力。其中，通过检测吊装器41变化的高度可以检测出锚索9的最大形变长度，同时，在在第一锚索头91和吊装器41之间还设有由压力传感器，该传感器可以检测到锚索9的拉力变化曲线。
通过分析拉力的变化曲线，在结合变化的长度，可以得到锚索9承受静拉力的变化大小。
也可以在下锁盘8和固定板71之间设置限位套筒，可以检测在承受静拉力的情况下，突然施加瞬间冲击力后，锚索的变化情况。
综上所述，通过对本装置中不同结构的巧妙的结合，以及不同部件之间的协同作用，实现锚索9不仅可以检测静载荷的强度，还可以检测瞬间冲击的载荷强度，同时还可以检测二者同时存在时，对锚索9强度的变化。
本发明中利用安装在第一锚索头91和吊装器41之间还设有压力传感器，通过检测压力传感器的变化曲线，可以更好的分析在不同压力情况下，锚索9的强度的变化，为研究锚索9的强度提供了曲线的试验支撑。

Claims (4)

1.一种支护状态下的锚索冲击强度试验系统，其特征在于：包括，试验底板(1)和试验顶板(2)；在试验底板(1)和试验顶板(2)之间设有由若干个导轨阵列布置的第一导轨组(31)和第二导轨组(32)；
在第一导轨组(31)中心的试验顶板(2)上固定加载装置(4)，所述加载装置(4)的底部设有上下伸缩运动的吊装器(41)；在第一导轨组(31)的导轨上架设有上下运动的升降轮(5)；
在第二导轨组(32)顶部的试验顶板(2)上设有旋转的顶轮(6)；在第二导轨组(32)顶部的试验顶板(2)下表面固定电磁吸盘(7)，所述电磁吸盘(7)通过固定板(71)固定在第二导轨组(32)，在电磁吸盘(7)正下方的第二导轨组(32)之间设有沿第二导轨组(32)上下滑动的导磁性材料的冲击盘(72)；
所述冲击盘(72)上表面可拆卸的设有加载盘(81)，在加载盘(81)至固定板(71)之间设有沿着第二导轨组(32)上下运动的冲击盘(72)，所述冲击盘(72)是导磁性材质；
所述下锁盘(8)的底表面通过第二锚索头(92)固定锚索(9)的一端，所述锚索(9)依次在穿过加载盘(81)、冲击盘(72)、固定板(71)和电磁吸盘(7)后，再依次绕过固的顶轮(6)和升降轮(5)最后与设置在吊装器(41)内的第一锚索头(91)固定，在第一锚索头(91)和吊装器(41)之间还设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的支护状态下的锚索冲击强度试验系统，其特征在于：所述升降轮(5)相对升降轴(51)旋转，所述升降轴(51)的两端固定内部为贯穿滑动孔(53)的滑动架(52)；所述滑动孔(53)贯穿在第一导轨组(31)的导轨上。
3.根据权利要求1所述的支护状态下的锚索冲击强度试验系统，其特征在于：所述加载盘(81)的直径小于冲击盘(72)的最小直径尺寸。
4.根据权利要求1所述的支护状态下的锚索冲击强度试验系统，其特征在于：所述加载装置4为气压或者液压装置，且吊装器(41)相对于气压或液压装置的加载装置(4)作伸缩运动。
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