CN113295514B - 一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备 - Google Patents

Abstract

一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，通过剪力变向装置，通过齿轮电机控制翻板件轴向旋转，调整剪力方向，通过液压缸控制顶轴升降，驱动翻板件形成剪力的角度，通过液压机驱动上压筒下沉，上压筒的下端锥头与翻板件抵触，受翻板件限制，产生滑动配合，形成剪力。通过液压机与剪力变向装置的交替运作，便可以模拟不同方向、不同角度的抗剪力测试。通过环境筒内设置的施工地土壤，模拟锚固试件施工后的腐蚀环境。真实环境中，随天气变化，土壤中的腐蚀液也会存在干湿变化，因此设置负压吸液器和抽液泵，依据施工地历史天气周期变化，模拟土壤的干湿循环。同时在储液器中，也可以提取腐蚀液进行检测，或添加各类试剂，对锚固试件进行测试。

Description

一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备

技术领域

本发明涉及工程检测技术领域，具体涉及一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备及调料包装结构。

背景技术

目前，锚杆或锚索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。锚杆或锚索支护是将锚杆或锚索锚固于煤岩体内，拧紧杆（索）尾螺母（锁具），对围岩施加预紧力，约束巷道围岩的变形离层、碎胀与滑移错动。研究锚杆或锚索支护过程承受轴向载荷与轴向变形性能，对深化锚杆或锚索支护机理研究，提高锚杆或锚索支护可靠性，保证矿山工程安全具有重要意义。

自20世纪90年代以来，锚杆或锚索支护以其显著地技术和经济优越性在巷道支护中获得了广泛的应用，弥补了过去支护的不足之处，有利于保证煤矿的安全生产。但在支护过程中，锚杆或锚索的工作特性必定要受到井下环境的影响，锚杆或锚索通过性状差异的地层，在地层和地下水中的腐蚀介质作用下，锚杆或锚索很容易发生腐蚀，造成其耐久性能和锚固性能严重降低。研究最适合锚杆或锚索工作的工作环境，并在井下采取相应措施使井下环境接近锚杆或锚索最适应的工作环境对于巷道支护具有重要的意义。研究酸碱性对于锚杆或锚索腐蚀的影响，解决好锚杆或锚索腐蚀问题，有利于改善井下锚杆或锚索的工作环境，保证锚杆或锚索的支护强度，提高支护效果，对于锚固技术的应用和发展有着重要的作用，从而保证煤矿的安全高效生产。

现有测试设备存在的问题是：抗剪力测试时，施力方向单一，不能模拟实际工况下，施力方向的多变性。抗腐蚀测试时，没有模拟施工地的地质环境。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备。

本发明的技术方案：一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，包括锚固试件、机架、液压机、PLC控制器及抗剪力模组，所述抗剪力模组包括上压筒、剪力变向装置及下装筒，该上压筒和下装筒同轴上下设置于机架上，均设置有实填腔，所述上压筒朝向下装筒的底端设有锥台，该锥台沿中心设有贯穿至实填腔的钢筋孔，所述锚固试件设置于下装筒的实填腔内，该锚固试件的钢筋通过钢筋孔延伸至上压筒内；

所述剪力变向装置包括底板、反力板、轴件、翻板件、主动齿轮、从动齿轮、齿轮电机、及若干个顶轴和液压缸，所述反力板、底板沿轴向做上下间隔设置，并与下装筒实填腔腔口位置做同轴固定连接，该反力板、底板均设有钢筋孔，所述反力板围绕钢筋孔圆周等分设置有若干个顶孔；所述轴件插设于反力板的钢筋孔做轴向固定周向旋转配合，该轴件中心设有通孔，钢筋穿过通孔进入上压筒，所述轴件靠近底板的一侧与从动齿轮同轴固定，该轴件靠近上压筒的一端沿径向设有铰接孔，所述齿轮电机与底板固定连接，并与主动齿轮联动配合，该主动齿轮与从动齿轮啮合；

所述翻板件一端与轴件的铰接孔铰链配合，另一端覆盖于顶孔上，所述顶轴插设于顶孔内做滑动配合，所述液压杆固定于底板上，并与顶轴联动配合，驱动顶轴升降，改变翻板件角度；所述液压机与上压筒连接，驱动锥台下降与翻板件接触，产生剪力；所述PLC控制器与液压机、齿轮电机及各液压缸信号连接。

采用上述技术方案，剪力变向装置，通过齿轮电机控制翻板件轴向旋转，调整剪力方向，通过液压缸控制顶轴升降，驱动翻板件形成剪力的角度，通过液压机驱动上压筒下沉，上压筒的下端锥头与翻板件抵触，受翻板件限制，产生滑动配合，形成剪力。通过液压机与剪力变向装置的交替运作，便可以模拟不同方向、不同角度的抗剪力测试。

本发明的进一步设置：所述实填腔内设置有填充物，所述上压筒实填腔腔口可拆卸的固定设置有盖板，所述液压机设有夹具，该夹具与盖板可拆卸的固定连接。

本发明的进一步设置：所述设备还包括抗腐蚀模组，该抗腐蚀模组包括环境筒、储液器、负压吸液器、抽液泵，所述环境筒设有实填腔，该实填腔腔底设有隔网及出液口，所述锚固试件设置于环境筒实填腔内并于隔网上，该实填腔腔口设有进液口及密封固定连接有反力板，所述反力板上设有钢筋孔及密封圈，钢筋伸穿过钢筋孔与液压机连接，所述实填腔内锚固试件周边覆盖有施工地土壤，所述储液器设有三通管道，分别与出液口、进液口、负压吸液器连接，该负压吸液器吸取实填腔内腐蚀液至储液器，所述抽液泵设置于进液口侧管道，抽取储液器腐蚀液喷淋至实填腔内土壤上，所述PLC控制器与负压吸液器及抽液泵信号连接。

采用上述技术方案，通过环境筒内设置的施工地土壤，模拟锚固试件施工后的腐蚀环境。真实环境中，随天气变化，土壤中的腐蚀液也会存在干湿变化，因此设置负压吸液器和抽液泵，依据施工地历史天气周期变化，模拟土壤的干湿循环。同时在储液器中，也可以提取腐蚀液进行检测，或添加各类试剂，对锚固试件进行测试。

本发明的进一步设置：所述抗腐蚀模组还包括暖风机、及设置于环境筒实填腔内的温度传感器、湿度传感器，该暖风机与环境筒实填腔气道连通，对实填腔内输出暖风或常温风，所述PLC控制器与暖风机、温度传感器、湿度传感器信号连接，依据施工地历史气候模拟控制环境筒内干湿循环。

采用上述技术方案，依据施工地历史气候控制环境筒内温度、干湿度的变化，暖风机加快循环效率。

附图说明

图1为本发明实施例的抗剪力模组结构图；

图2为本发明实施例的抗剪力模组爆炸图；

图3为本发明实施例的抗剪力模组剖视图；

图4为本发明实施例的抗腐蚀模组剖视图。

其中，1-锚固试件、2-机架、3-液压机、4-上压筒、41-实填腔、42-锥台、5-下装筒、6-底板、7-反力板、8-轴件、81-铰接孔、9-翻板件、10-从动齿轮、11-齿轮电机、12-顶轴、13-液压缸、14-钢筋、21-环境筒、22-储液器、23-负压吸液器、24-抽液泵、25-隔网、26-出液口、27-暖风机。

具体实施方式

如图1-4所示，一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，包括锚固试件1、机架2、液压机3、PLC控制器及抗剪力模组，所述抗剪力模组包括上压筒4、剪力变向装置及下装筒5，该上压筒4和下装筒5同轴上下设置于机架2上，均设置有实填腔41，所述上压筒4朝向下装筒5的底端设有锥台42，该锥台42沿中心设有贯穿至实填腔41的钢筋14孔，所述锚固试件1设置于下装筒5的实填腔41内，该锚固试件1的钢筋14通过钢筋14孔延伸至上压筒4内；

所述剪力变向装置包括底板6、反力板7、轴件8、翻板件9、主动齿轮、从动齿轮10、齿轮电机11、及若干个顶轴12和液压缸13，所述反力板7、底板6沿轴向做上下间隔设置，并与下装筒5实填腔41腔口位置做同轴固定连接，该反力板7、底板6均设有钢筋14孔，所述反力板7围绕钢筋14孔圆周等分设置有若干个顶孔；所述轴件8插设于反力板7的钢筋14孔做轴向固定周向旋转配合，该轴件8中心设有通孔，钢筋14穿过通孔进入上压筒4，所述轴件8靠近底板6的一侧与从动齿轮10同轴固定，该轴件8靠近上压筒4的一端沿径向设有铰接孔81，所述齿轮电机11与底板6固定连接，并与主动齿轮联动配合，该主动齿轮与从动齿轮10啮合；

所述翻板件9一端与轴件8的铰接孔81铰链配合，另一端覆盖于顶孔上，所述顶轴12插设于顶孔内做滑动配合，所述液压杆固定于底板6上，并与顶轴12联动配合，驱动顶轴12升降，改变翻板件9角度；所述液压机3与上压筒4连接，驱动锥台42下降与翻板件9接触，产生剪力；所述PLC控制器与液压机3、齿轮电机11及各液压缸13信号连接。

剪力变向装置，通过齿轮电机11控制翻板件9轴向旋转，调整剪力方向，通过液压缸13控制对应翻板件旋转后停留处的顶轴12升降，驱动翻板件9形成剪力的角度，通过液压机3驱动上压筒4下沉，上压筒4的下端锥头与翻板件9抵触，受翻板件9限制，产生滑动配合，形成剪力。通过液压机3与剪力变向装置的交替运作，便可以模拟不同方向、不同角度的抗剪力测试。

所述实填腔41内设置有填充物，所述上压筒4实填腔41腔口可拆卸的固定设置有盖板15，所述液压机3设有夹具16，该夹具16与盖板15可拆卸的固定连接。

填充物可以为环境土壤、或是混凝土、岩体的辅助模拟的介质。

所述设备还包括抗腐蚀模组，该抗腐蚀模组包括环境筒21、储液器22、负压吸液器23、抽液泵24，所述环境筒21设有实填腔41，该实填腔41腔底设有隔网25及出液口26，所述锚固试件1设置于环境筒21实填腔41内并于隔网25上，该实填腔41腔口设有进液口及密封固定连接有反力板7，所述反力板7上设有钢筋14孔及密封圈，钢筋14伸穿过钢筋14孔与液压机3连接，所述实填腔41内锚固试件1周边覆盖有施工地土壤，所述储液器22设有三通管道，分别与出液口26、进液口、负压吸液器23连接，该负压吸液器23吸取实填腔41内腐蚀液至储液器22，所述抽液泵24设置于进液口侧管道，抽取储液器22腐蚀液喷淋至实填腔41内土壤上，所述PLC控制器与负压吸液器23及抽液泵24信号连接。

通过环境筒21内设置的施工地土壤，模拟锚固试件1施工后的腐蚀环境。真实环境中，随天气变化，土壤中的腐蚀液也会存在干湿变化，因此设置负压吸液器23和抽液泵24，依据施工地历史天气周期变化，模拟土壤的干湿循环。同时在储液器22中，也可以提取腐蚀液进行检测，或添加各类试剂，对锚固试件1进行测试。

所述抗腐蚀模组还包括暖风机27、及设置于环境筒21实填腔41内的温度传感器、湿度传感器，该暖风机27与环境筒21实填腔41气道连通，对实填腔41内输出暖风或常温风，所述PLC控制器与暖风机27、温度传感器、湿度传感器信号连接，依据施工地历史气候模拟控制环境筒21内干湿循环。

依据施工地历史气候控制环境筒21内温度、干湿度的变化，暖风机27加快循环效率。

Claims (4)

1.一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，包括锚固试件、机架、液压机、PLC控制器及抗剪力模组，其特征在于：所述抗剪力模组包括上压筒、剪力变向装置及下装筒，该上压筒和下装筒同轴上下设置于机架上，均设置有实填腔，所述上压筒朝向下装筒的底端设有锥台，该锥台沿中心设有贯穿至实填腔的钢筋孔，所述锚固试件设置于下装筒的实填腔内，该锚固试件的钢筋通过钢筋孔延伸至上压筒内；

所述剪力变向装置包括底板、反力板、轴件、翻板件、主动齿轮、从动齿轮、齿轮电机、及若干个顶轴和液压缸，所述反力板、底板沿轴向做上下间隔设置，并与下装筒实填腔腔口位置做同轴固定连接，该反力板、底板均设有钢筋孔，所述反力板围绕钢筋孔圆周等分设置有若干个顶孔；所述轴件插设于反力板的钢筋孔做轴向固定周向旋转配合，该轴件中心设有通孔，钢筋穿过通孔进入上压筒，所述轴件靠近底板的一侧与从动齿轮同轴固定，该轴件靠近上压筒的一端沿径向设有铰接孔，所述齿轮电机与底板固定连接，并与主动齿轮联动配合，该主动齿轮与从动齿轮啮合；

所述翻板件一端与轴件的铰接孔铰链配合，另一端覆盖于顶孔上，所述顶轴插设于顶孔内做滑动配合，所述液压杆固定于底板上，并与顶轴联动配合，驱动顶轴升降，改变翻板件角度；所述液压机与上压筒连接，驱动锥台下降与翻板件接触，产生剪力；所述PLC控制器与液压机、齿轮电机及各液压缸信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，其特征在于：所述实填腔内设置有填充物，所述上压筒实填腔腔口可拆卸的固定设置有盖板，所述液压机设有夹具，该夹具与盖板可拆卸的固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，其特征在于：所述设备还包括抗腐蚀模组，该抗腐蚀模组包括环境筒、储液器、负压吸液器、抽液泵，所述环境筒设有实填腔，该实填腔腔底设有隔网及出液口，所述锚固试件设置于环境筒实填腔内并于隔网上，该实填腔腔口设有进液口及密封固定连接有反力板，所述反力板上设有钢筋孔及密封圈，钢筋伸穿过钢筋孔与液压机连接，所述实填腔内锚固试件周边覆盖有施工地土壤，所述储液器设有三通管道，分别与出液口、进液口、负压吸液器连接，该负压吸液器吸取实填腔内腐蚀液至储液器，所述抽液泵设置于进液口侧管道，抽取储液器腐蚀液喷淋至实填腔内土壤上，所述PLC控制器与负压吸液器及抽液泵信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于锚杆抗腐蚀抗剪力测试的拔压设备，其特征在于：所述抗腐蚀模组还包括暖风机、及设置于环境筒实填腔内的温度传感器、湿度传感器，该暖风机与环境筒实填腔气道连通，对实填腔内输出暖风或常温风，所述PLC控制器与暖风机、温度传感器、湿度传感器信号连接，依据施工地历史气候模拟控制环境筒内干湿循环。

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