CN219119281U - 应力均布型锚固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程施工技术领域，公开了一种应力均布型锚固装置。该应力均布型锚固装置，包括锚固件、托盘和锁紧结构，锚固件穿插于托盘的内孔中，锁紧结构设置于托盘的外侧并与锚固件相连接，锁紧结构包括螺纹连接部和抵接部，螺纹连接部中部设置有螺纹孔，螺纹孔内设置有内螺纹，螺纹孔两端分别为用于旋入外螺纹连接件的第一端以及与第一端相对的第二端，抵接部连接于螺纹连接部的第二端，并且沿螺纹连接部的周向设置，锚固件螺纹连接于锁紧结构的螺纹连接部的螺纹孔内，抵接部的与托盘相抵接。本申请改变了锁紧结构螺纹的受力情况，锁紧结构和锚固件的螺纹段均处于受拉的条件，使得整个螺纹段的受到的应力均匀分布。

Description

应力均布型锚固装置

技术领域

本实用新型涉及工程施工技术领域，尤其是一种锚固装置。

背景技术

锚杆和锚索等锚固装置在矿山井巷工程、边坡工程、基坑工程、城市地下空间与地下工程、地质灾害防治等与岩土体有关的工程中应用广泛。然而随着我国矿山开采深度的增加，在三高一扰动的影响下，对于锚杆支护要求越来越高，但当前锚杆大多从锚杆支护设计上来解决这项问题，而从锚杆本身结构上解决这些问题仍然还需探索，在这种情况下，导致安全事故频发，影响了经济效益。

由于锚杆的螺母在预紧过程中，受力环境极为不平衡，极易导致螺纹失效受损，现有的螺母与锚杆的结构导致螺纹在前三圈的受力极大，在这种情况下锚杆螺纹、螺母螺纹都极易受损；因此导致在施工过程中，一方面螺纹损伤，即使提高扭矩，预紧力也难以施加，难以起到对顶板的保护作用；另一方面螺纹损伤导致锚杆尾部的螺母经常发生崩出伤人事件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应力均布型锚固装置，提高锚杆锁紧结构受力的均匀性。

本实用新型公开的应力均布型锚固装置，包括锚固件、托盘和锁紧结构，所述锚固件穿插于托盘的内孔中，所述锁紧结构设置于托盘的外侧并与锚固件相连接，所述锁紧结构包括螺纹连接部和抵接部，所述螺纹连接部中部设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置有内螺纹，所述螺纹孔两端分别为用于旋入外螺纹连接件的第一端以及与第一端相对的第二端，所述抵接部连接于螺纹连接部的第二端，并且沿螺纹连接部的周向设置，所述锚固件螺纹连接于锁紧结构的螺纹连接部的螺纹孔内，所述抵接部的与托盘相抵接。

优选地，所述抵接部为顶面为球弧面或者锥形面。

优选地，所述抵接部为环形凸起结构，所述抵接部沿周向设置于螺纹连接部的第二端。

优选地，所述抵接部为筒形结构，所述螺纹连接部位于抵接部内，所述螺纹连接部与抵接部之间形成环形分隔槽，所述抵接部包括顶部的抵接件，所述抵接件的顶面超出于螺纹连接部第一端的端面，所述抵接部的底部与螺纹连接部的第二端相连接。

优选地，所述螺纹连接部的第二端具有延伸部，所述延伸部具有光孔，所述光孔与螺纹孔同轴，且光孔的直径大于螺纹孔的螺纹大径。

优选地，远离螺纹连接部第一段的一端设置有封堵螺纹孔的封堵片或者所述螺纹连接部内部设置有销钉。

优选地，所述抵接部朝向螺纹孔的第一端的端面沿周向设置有环形安装槽，所述环形安装槽内沿周向设置滚动体，所述环形安装槽顶面覆盖有抵接件，所述抵接件与滚动体相接触并且与抵接部活动配合，所述抵接部依靠抵接件与与托盘相抵接；所述环形安装槽的侧沿设置有止挡结构，所述止挡结构将抵接件限位于环形安装槽内，所述抵接件的顶面突出于止挡结构外；所述环形安装槽内沿周向设置有滚动体保持架，所述滚动体安装于滚动体保持架上并且与滚动体保持架滚动配合。

优选地，所述环形安装槽的外侧面设置有注油孔。

本实用新型的有益效果是：本申请的应力均布型锚固装置改变了锁紧结构螺纹的受力情况，锁紧结构和锚固件的螺纹段均处于受拉的条件，使得整个螺纹段的受到的应力均匀分布，以此对螺纹起到保护作用，并且可以在有效提高预紧力的情况下，降低由于螺纹受损导致螺母崩出伤人的可能性。

附图说明

图1是本申请运用于锚杆的示意图；

图2是本申请运用于锚索的示意图；

图3是本申请的锁紧结构一种实施例的示意图；

图4是图3的实施例的滚动体安装示意图；

图5是本申请的锁紧结构另一种实施例的示意图。

附图标记：锚杆1，锁紧结构2，托盘3，钢绞线4，挤压套筒5，螺纹连接部6，抵接部7，滚动体8，抵接件9，环形安装槽10，止挡结构11，封堵片12，延伸部13，滚动体保持架14，倒角15，环形分隔槽16，注油孔17。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1、图2、图3、图5所示，本实用新型的应力均布型锚固装置，包括锚固件、托盘3和锁紧结构，所述锚固件穿插于托盘3的内孔中，所述锁紧结构设置于托盘3的外侧并与锚固件相连接，其特征在于，所述锁紧结构2包括螺纹连接部6和抵接部7，所述螺纹连接部6中部设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置有内螺纹，所述螺纹孔两端分别为用于旋入外螺纹连接件的第一端以及与第一端相对的第二端，所述抵接部7连接于螺纹连接部6的第二端，并且沿螺纹连接部6的周向设置，所述锚固件螺纹连接于锁紧结构2的螺纹连接部6的螺纹孔内，所述抵接部7的与托盘3相抵接。

其中，锚固件可以是锚杆2、锚索9或者其他锚固结构，托盘3的作用是增大锁紧结构6 与对应的锚固对象1的接触面积，锁紧结构6向内锁紧托盘3从而实现锚固的预紧。锁紧结构2与锚固件螺纹连接向内锁紧托盘3，预紧力由推力垫片施加在托盘3上，以此对矿山巷道顶板等锚固对象施加预紧力。本申请的锁紧结构2螺纹连接部6与锚固件相连接，抵接部7的抵接件9与托盘3相抵接，整体而言，锚固件是受拉的，抵接部7连接于螺纹连接部6 的第二端，锁紧结构2的拉力和压力分离，使得锁紧结构2也是受拉的，使得锚固件和锁紧结构2的变形方向相同，因而可以保证螺纹之间接触和传力的均匀性，使得整个螺纹段的受到的应力均匀分布。抵接部7与托盘3还可以设置垫圈等结构。

前面提到锚固件可以采用锚杆1或者锚索等，对于锚杆1而言，可以直接在其端部开设螺纹，使锁紧结构与其螺纹连接，而若所述锚固件为锚索，所述锚索包括钢绞线4和固定于钢绞线4上的挤压套筒5，所述锁紧结构的圆筒段与挤压套筒5螺纹连接。锚索的钢绞线4 无法直接设置螺纹，因此，在钢绞线4上设置挤压套筒5，在挤压套筒5上设置螺纹，安装锁紧结构2，即本申请通过挤压锚技术将锚索与挤压套筒5结合，并通过滚丝工艺实现与锚杆1相同的施工工艺。

鉴于抵接部7与托盘3直接接触，本申请的优选实施例中，所述抵接部7为顶面为球弧面或者锥形面。使托盘3在一定的角度旋转，保证即使不垂直于岩面安装(在锚杆1、索承受偏心载荷作用时)调节杆体受力方向与受力状态。托盘3在设计过程中，孔口应设倒角，能够与调心球垫相匹配，调节锚杆1、索的受力角度，减小因偏载而使杆体受到综合应力作用。

就抵接部7与螺纹连接部6的具体相对位置，如图3所示，在本申请的一个优选实施例中，所述抵接部7为环形凸起结构，所述抵接部7沿周向设置于螺纹连接部6的第二端。此种方式螺纹连接部6是突出抵接部7，使用时其需要穿过托盘3的中心孔，同时由于抵接件9位于抵接部7与螺纹连接部6的交界处，因此可以在抵接件9的内侧和抵接部7与螺纹连接部6之间的交界处倒角15，避免应力集中的现象发生，导致由于螺母受力过大而发生断裂，螺纹连接部6的内螺纹应距离倒角15有一定距离，才能实现应力均匀分布。

如图5所示，在本申请的另一个优选实施例中，所述抵接部7为筒形结构，所述螺纹连接部6位于抵接部7内，所述螺纹连接部6与抵接部7之间形成环形分隔槽16，所述抵接件9的顶面超出于螺纹连接部6第一端的端面，所述抵接部7的底部与螺纹连接部6的第二端相连接。此结构相对于前述实施更加紧凑，抵接件9的顶面超出于螺纹连接部6第一端的端面，使得螺纹连接部6无需伸入托盘3的中心孔。

为了保证锁紧结构2的整体强度，所述螺纹连接部6的第二端具有延伸部13，所述延伸部13具有光孔，所述光孔与螺纹孔同轴，且光孔的直径大于螺纹孔的螺纹大径。延伸部13 的设置可以增加螺母的整体高度进而增加其受力性能，光孔的直径大于螺纹孔的螺纹大径，使得锚固件可以顺利伸入光孔内，从而保证足够的预紧力。

在本申请的优选实施例中，对于注浆锚杆1或锚索，为了使得锚固剂可以有效搅拌，远离螺纹连接部6第一段的一端设置有封堵螺纹孔的封堵片12。封堵片12在一定的扭矩后才会被弹开，在达到扭矩之前阻止螺母向前推进，在用于注浆锚杆1时可通过钻机将钻孔深部的锚固剂搅碎实现锚索的端部锚固。除了设置螺母堵片也可在螺纹连接部6内部设置销钉，在一定扭矩的情况下堵片被冲开，销钉被搅断，所述封堵片2被冲开以及销钉被搅断的扭矩大于锚固剂被充分搅碎的扭矩。通常所述封堵片12和销钉的最大承受扭矩为90-110N*M。

因为锁紧结构2是通过抵接部7需要与托盘3抵接，抵接部7会因为受到较大的摩擦力，而影响锁紧结构2的旋紧，因此，所述抵接部7包括顶部的抵接件9和朝向螺纹孔的第一端的端面沿周向设置有环形安装槽10，所述环形安装槽10内沿周向设置滚动体8，所述抵接件 9覆盖于环形安装槽10顶部，所述抵接件9与滚动体8相接触并且与抵接部7活动配合，所述抵接部7依靠抵接件9与托盘3相抵接。本申请在抵接部7顶部设置环形安装槽10，在环形安装槽10设置滚动体8，并且利用抵接件9覆盖，使得抵接件9与环形安装槽10之间可以利用滚动体8相对运动，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，减小摩擦力，摩擦消耗的扭矩大大减少，预紧力可以得到有效提升，配合螺母的良好受力方式，在施加大扭矩后，预紧力可持续性提高。在此，抵接部7的顶面即为抵接件9的顶面。

为了防止抵接件9脱离，在本申请的优选实施例中，所述环形安装槽10的侧沿设置有止挡结构11，所述止挡结构11将抵接件9限位于环形安装槽10内，而为了保证抵接件9能够与托盘3接触，所述抵接件9的顶面突出于止挡结构11外。止挡结构11可以与环形安装槽10为一体结构，包裹住滚动体8，保证结构的紧凑性和稳定性。止挡结构11具体可以通过环形安装槽10的外侧边沿弯折加工形成。该一体结构与抵接件9之间应有一定的间隙便于滚动体8转动，但间隙不能过大否则包圈可能会卡不住抵接件9。环形安装槽10的宽度通常大于 1mm，深度大于10mm，锁紧结构2螺纹圈数大于等于传统螺纹的长度。

滚动体8可使用滚针、滚柱、滚珠，滚动体8通常沿环形安装槽10周向均匀分布，为了防止滚动体8移位，在本申请的优选实施例中，所述环形安装槽10内沿周向设置有滚动体保持架14，所述滚动体8安装于滚动体保持架14上并且与滚动体保持架14滚动配合。滚动体保持架14可以限制滚动体8之间的相对位置，使滚动体8之间的间距不变，从而其始终正常发挥作用。为了保证滚动体8的顺滑滚动，在本申请的优选实施方式中，所述抵接件9或者环形安装槽的外侧面设置有注油孔，通过注油孔可以向环形安装槽10内注入润滑油，起到润滑和防止腐蚀的效果。注油孔17设置于环形安装槽的外侧面，该处几乎不承担预紧的作用力，不会影响结构强度。

Claims (10)

1.应力均布型锚固装置，包括锚固件、托盘(3)和锁紧结构(2)，所述锚固件穿插于托盘(3)的内孔中，所述锁紧结构设置于托盘(3)的外侧并与锚固件相连接，其特征在于，所述锁紧结构(2)包括螺纹连接部(6)和抵接部(7)，所述螺纹连接部(6)中部设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置有内螺纹，所述螺纹孔两端分别为用于旋入外螺纹连接件的第一端以及与第一端相对的第二端，所述抵接部(7)连接于螺纹连接部(6)的第二端，并且沿螺纹连接部(6)的周向设置，所述锚固件螺纹连接于锁紧结构(2)的螺纹连接部(6)的螺纹孔内，所述抵接部(7)的与托盘(3)相抵接。

2.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述抵接部(7)为顶面为球弧面或者锥形面。

3.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述抵接部(7)为环形凸起结构，所述抵接部(7)沿周向设置于螺纹连接部(6)的第二端。

4.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述抵接部(7)为筒形结构，所述螺纹连接部(6)位于抵接部(7)内，所述螺纹连接部(6)与抵接部(7)之间形成环形分隔槽(16)，所述抵接部(7)包括顶部的抵接件(9)，所述抵接件(9)的顶面超出于螺纹连接部(6)第一端的端面，所述抵接部(7)的底部与螺纹连接部(6)的第二端相连接。

5.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述螺纹连接部(6)的第二端具有延伸部(13)，所述延伸部(13)具有光孔，所述光孔与螺纹孔同轴，且光孔的直径大于螺纹孔的螺纹大径。

6.如权利要求1或5所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：远离螺纹连接部(6)第一段的一端设置有封堵螺纹孔的封堵片(12)或者所述螺纹连接部(6)内部设置有销钉。

7.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述抵接部(7)包括顶部的抵接件(9)和朝向螺纹孔的第一端的端面沿周向设置有环形安装槽(10)，所述环形安装槽(10)内沿周向设置滚动体(8)，所述抵接件(9)覆盖于环形安装槽(10)顶部，所述抵接件(9)与滚动体(8)相接触并且与抵接部(7)活动配合，所述抵接部(7)依靠抵接件(9)与托盘(3)相抵接；所述环形安装槽(10)的侧沿设置有止挡结构(11)，所述止挡结构(11)将抵接件(9)限位于环形安装槽(10)内，所述抵接件(9)的顶面突出于止挡结构(11)外；所述环形安装槽(10)内沿周向设置有滚动体保持架(14)，所述滚动体(8)安装于滚动体保持架(14)上并且与滚动体保持架(14)滚动配合。

8.如权利要求7所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述抵接件(9)或者环形安装槽(10)的外侧面设置有注油孔(17)。

9.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述锚固件为锚杆(1)或者锚索。

10.如权利要求1所述的应力均布型锚固装置，其特征在于：所述锚固件为锚索，所述锚索包括钢绞线(4)和固定于钢绞线(4)上的挤压套筒(5)，所述锁紧结构(2)与挤压套筒(5)螺纹连接。

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