CN219638863U - 一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，包括锚杆主体，所述锚杆主体的首端设置有钻头且锚杆主体的尾端设置有锚杆尾座，所述锚杆主体靠近锚杆尾座的一侧设置有螺母，所述螺母和钻头之间顺次设置有平面减摩轴承、球形垫圈、托盘和止浆塞，所述球形垫圈靠近平面减摩轴承的一侧顶部设置有可容纳平面减摩轴承底部的轴承槽，所述托盘设置有可卡合在平面减摩轴承外侧的通孔。本申请采用平面轴承代替以往的减摩垫圈，不仅增强耐用性，并且将以往的滑动摩擦转换为滚动摩擦，提高螺母扭矩转换效率。可以根据实际工矿设计滚珠的抗压强度，从而在扭紧螺母的同时通过观测孔观察滚珠状态，判断方法简单易行。

Description

一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆

技术领域

本实用新型涉及一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆。

背景技术

随着煤矿开采深度、开采强度的增加，导致围岩应力越来越大，工作巷道围岩地质条件逐渐趋于复杂，而锚杆支护是巷道围岩的主要支护手段，其中高强度锚杆支护能对围岩大变形进行有效的控制。

锚杆支护预紧力是实现锚杆高强度支护的重要因素，影响锚杆预紧力的因素包含预紧扭矩、锚杆直径、锚杆与螺母之间、螺母与垫圈之间的摩擦力等因素。螺母对托盘施加的扭力大部分用于克服螺母拧紧过程中的滑动摩擦力，锚杆的预紧扭矩向预应力的转换效率低。现如今的减摩方式常常采用尼龙垫圈、金属垫圈、球形垫圈进行缓解，长期使用过程中发现，此种方式存在垫片消耗量高、材质损耗快、减摩效果差等问题。

现有技术存在的问题主要如下：

1、传统锚杆使用的减摩垫片通常采用尼龙垫片，在大扭矩下，尼龙垫片由于材质抗压能力弱，在高强度支护下极易发生损坏，不能充分发挥减摩效果，难以达到预期支护效果；

2、减摩垫片与螺母之间为滑动摩擦力，且螺母与减摩垫片、减摩垫片与托盘之间的摩擦系数较高，在高扭力下，需要克服的滑动摩擦力大，导致对托盘施加的预紧力小，扭矩转换效率降低；

3、螺母扭紧过程中缺少判断锚杆预应力是否达标的方法，导致实际施工预应力与设计锚杆预应力不一致，如果预应力过小，锚杆支护能力弱，不能达到支护要求，如果预应力过大，则需要消耗大量时间，增加工作量。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，对锚杆结构进行改进，采用平面轴承代替减摩垫片的方法，将螺母与减摩垫片之间的滑动摩擦力转换为螺母与平面轴承之间的滚动摩擦力，从而提高锚杆预紧扭矩转换效率；进一步的，对减摩轴承的滚珠进行强度设计，在现场施工过程中，支护工通过观察滚珠状况便可以对锚杆支护状态进行判断。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，包括锚杆主体，所述锚杆主体的首端设置有钻头且锚杆主体的尾端设置有锚杆尾座，所述锚杆主体靠近锚杆尾座的一侧设置有螺母，所述螺母和钻头之间顺次设置有平面减摩轴承、球形垫圈、托盘和止浆塞，所述球形垫圈靠近平面减摩轴承的一侧顶部设置有可容纳平面减摩轴承底部的轴承槽，所述托盘设置有可卡合在平面减摩轴承外侧的通孔。

优选，所述钻头为合金钻头。

优选，所述平面减摩轴承包括顺次设置在螺母至球形垫圈之间的上平面垫圈、平面保持架和下平面垫圈，上平面垫圈、平面保持架和下平面垫圈之间均布有若干个滚珠，所述平面保持架用于定位滚珠。

优选，所述上平面垫圈上设置有若干个用于观察滚珠的观测孔，所述滚珠为具有强度极限的滚珠。

优选，所述观测孔呈倾斜状且孔径自上平面垫圈向下平面垫圈递减。

优选，所述上平面垫圈与平面保持架接触的一面以及下平面垫圈与平面保持架接触的一面均设置有顺槽，所述滚珠沿着顺槽运动。

本实用新型的有益效果是：

1、采用平面轴承代替以往的减摩垫圈，不仅增强耐用性，并且将以往的滑动摩擦转换为滚动摩擦，提高螺母扭矩转换效率。

2、可以根据实际工矿设计滚珠的抗压强度，从而在扭紧螺母的同时通过观测孔观察滚珠状态，在滚珠达到强度极限时，即滚珠状态发生变化时，便可得知锚杆预紧力已经达到设计标准，完成螺母扭紧工作，锚杆预紧力即可达到设计标准，判断方法简单易行。

附图说明

图1是本实用新型一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆的结构示意图；

图2是本实用新型局部结构示意图；

图3是本实用新型平面减摩轴承的局部剖视图；

图4是本实用新型观测孔的截面示意图；

附图的标记含义如下：

1：锚杆主体；2：锚杆尾座；3：螺母；4：平面减摩轴承；5：上平面垫圈；6：平面保持架；7：下平面垫圈；8：滚珠；9：观测孔；10：球形垫圈；11：轴承槽；12：托盘；13：通孔；14：止浆塞；15：合金钻头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1-4所示，一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，包括锚杆主体1，所述锚杆主体1的首端（图1中的下方）设置有钻头且锚杆主体1的尾端（图1中的上方）设置有锚杆尾座2，安装使用过程中，钻头位于锚杆前端，作为整体结构的钻进切削部件，现场施工时，一般可选用高强度的合金钻头15，通过锚杆主体1旋转进而带动合金钻头15旋转，完成对前壁面的钻进切削工作，锚杆尾座2可用于防止螺母3在旋进或者使用过程中，由于重力作用脱离锚杆主体。

所述锚杆主体1靠近锚杆尾座2的一侧设置有螺母3，螺母3与锚杆尾座2之间间距设定的距离，所述螺母3和钻头之间顺次设置有平面减摩轴承4、球形垫圈10、托盘12和止浆塞14，其中止浆塞14和钻头之间间距设定的距离，下面对各部件进行介绍。

如图3所示，平面减摩轴承4对螺母3在拧紧过程中提供减摩作用，平面减摩轴承4包括顺次设置在螺母3至球形垫圈10之间的上平面垫圈5、平面保持架6和下平面垫圈7，上平面垫圈5、平面保持架6和下平面垫圈7之间均布有若干个滚珠8，所述平面保持架6用于定位滚珠8。本申请通过使用平面轴承代替以往的减摩垫圈，不仅增强耐用性，并且将以往的滑动摩擦转换为滚动摩擦，提高螺母扭矩转换效率。

所述上平面垫圈5与平面保持架6接触的一面以及下平面垫圈7与平面保持架6接触的一面均设置有顺槽，所述滚珠8沿着顺槽运动。

优选，如图4所示，所述上平面垫圈5上设置有若干个用于观察滚珠8的观测孔9，比如，可以将观测孔9呈倾斜状设置，以图2方向为例，观测孔9自平面减摩轴承4的外侧顶部向内侧底部倾斜设置，为了保持强度，可以将孔径设置成自上平面垫圈5向下平面垫圈7递减的结构，为施工人员提供良好的观察效果。其中，观测孔9的数量根据滚珠进行布置，使其对每颗滚珠都有良好视角。

对应的，所述滚珠8为具有强度极限的滚珠8，在持续扭紧螺母3施加预紧力的过程中，需要寻找扭力达到设计标准的临界条件，对此，针对滚珠8在制作过程中进行强度设计，当承受力达到设定值时（此强度极限数值和具体的施工环境和要求相关，可以按照相关要求进行数值计算和设计，此为现有技术），滚珠8在压力作用下发生变形破损。通过设计滚珠8的抗压强度，从而在扭紧螺母3的同时观察滚珠8状态，在滚珠8达到强度极限时，锚杆预紧力达到设计标准。

所述球形垫圈10靠近平面减摩轴承4的一侧顶部设置有可容纳平面减摩轴承4底部的轴承槽11，所述托盘12设置有可卡合在平面减摩轴承4外侧的通孔13。扭紧前，各部件状态如图2所示，扭紧后，各部件状态如图1所示。螺母3、平面减摩轴承4、球形垫圈10、托盘12、止浆塞14通过组合作用，为锚杆提供预应力。

托盘12通过中心的通孔13与球形垫圈10同轴心安装，实现与球形垫圈10配合，在锚杆与壁面不垂直时，托盘12可以根据壁面实际情况修正与锚杆的角度，从而起到调心作用。止浆塞14贯穿锚杆，紧贴托盘12安装，主要用于防止灌浆喷出。

实际施工时，锚杆工人使用设备先旋转锚杆主体1带动合金钻头15进入壁面，然后进行注浆工艺，最后旋转螺母3进行固定，其中，旋转螺母3施加扭矩时，施工工人通过观测孔9进行观察，若发现滚珠8状态发生变化，便可得知锚杆预紧力已经达到设计标准，完成螺母3扭紧工作。其中，通过旋转螺母3产生锚杆预紧力，其中螺母3旋转过程中需要挤压平面减摩轴承4，此时平面减摩轴承4将原本螺母3对托盘12的滑动摩擦力转换为滚动摩擦力，减小摩擦力作用，提高螺母3扭矩转换效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，包括锚杆主体（1），所述锚杆主体（1）的首端设置有钻头且锚杆主体（1）的尾端设置有锚杆尾座（2），所述锚杆主体（1）靠近锚杆尾座（2）的一侧设置有螺母（3），其特征在于，所述螺母（3）和钻头之间顺次设置有平面减摩轴承（4）、球形垫圈（10）、托盘（12）和止浆塞（14），所述球形垫圈（10）靠近平面减摩轴承（4）的一侧顶部设置有可容纳平面减摩轴承（4）底部的轴承槽（11），所述托盘（12）设置有可卡合在平面减摩轴承（4）外侧的通孔（13）。

2.根据权利要求1所述的一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，其特征在于，所述钻头为合金钻头（15）。

3.根据权利要求1所述的一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，其特征在于，所述平面减摩轴承（4）包括顺次设置在螺母（3）至球形垫圈（10）之间的上平面垫圈（5）、平面保持架（6）和下平面垫圈（7），上平面垫圈（5）、平面保持架（6）和下平面垫圈（7）之间均布有若干个滚珠（8），所述平面保持架（6）用于定位滚珠（8）。

4.根据权利要求3所述的一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，其特征在于，所述上平面垫圈（5）上设置有若干个用于观察滚珠（8）的观测孔（9），所述滚珠（8）为具有强度极限的滚珠（8）。

5.根据权利要求4所述的一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，其特征在于，所述观测孔（9）呈倾斜状且孔径自上平面垫圈（5）向下平面垫圈（7）递减。

6.根据权利要求3所述的一种基于平面轴承可减小摩擦的锚杆，其特征在于，所述上平面垫圈（5）与平面保持架（6）接触的一面以及下平面垫圈（7）与平面保持架（6）接触的一面均设置有顺槽，所述滚珠（8）沿着顺槽运动。