CN220705733U - 一种预应力锚杆安装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及岩土工程锚杆支护技术领域，旨在解决现有技术中锚杆支护施工时，需要锚杆送入装置、锁紧装置、预应力测试装置等多装置配合使用，切换费时，生产效率低，工序繁琐的问题，提供一种预应力锚杆安装装置，包括传动箱体，所述传动箱体的前端设有外筒，后端设有张拉机构，所述传动箱体、所述外筒、以及所述张拉机构内贯穿设有注浆轴，所述外筒内设有螺母锁紧机构，所述螺母锁紧机构用于锁紧锚杆锁紧螺母，所述注浆轴用于与锚杆相连接，所述传动箱体内设有注浆轴转动机构，其用于驱动所述注浆轴转动；所述张拉机构与所述注浆轴相连接，在所述张拉机构作用下所述注浆轴能够实现轴向运动；本实用新型有效提高了工作效率，且施工便捷。

Description

一种预应力锚杆安装装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程锚杆支护技术领域，具体而言，涉及一种预应力锚杆安装装置。

背景技术

锚杆支护是目前岩土工程主要的支护形式，采用锚杆支护时所用到的锚杆在安装时会产生预应力，合理的预应力可以增加周围岩体的稳定性。在锚杆安装完成后，通过专用设备对锚杆的预应力进行测试，以验证锚杆的预应力是否达到设计标准。现有技术安装一根预应力锚杆需要用到送锚杆装置、锚杆锁紧装置以及预应力测试装置，整个过程需要多个装置协调配合使用才能安装完成，生产效率低，工序繁琐，且过程中需要切换装置花费大量时间。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种预应力锚杆安装装置，以解决现有技术中锚杆支护施工时，需要锚杆送入装置、锁紧装置、预应力测试装置等多装置配合使用，切换费时，工作效率低，工序繁琐的问题。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：

本实用新型提供一种预应力锚杆安装装置，包括传动箱体，所述传动箱体的前端设有外筒，后端设有张拉机构，所述传动箱体、所述外筒、以及所述张拉机构内贯穿设有注浆轴，所述外筒内设有螺母锁紧机构，所述螺母锁紧机构用于锁紧锚杆锁紧螺母，所述注浆轴用于与锚杆相连接，所述传动箱体内设有注浆轴转动机构，其用于驱动所述注浆轴转动；所述张拉机构与所述注浆轴相连接，在所述张拉机构作用下所述注浆轴能够实现轴向运动。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴为空心注浆轴。

作为优选的技术方案：

所述螺母锁紧机构包括锁紧套和锁紧轴，所述锁紧套与所述锁紧轴相连接，所述锁紧轴转动连接在所述注浆轴上。

作为优选的技术方案：

所述锁紧套与所述锁紧轴通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述锁紧轴通过第一轴承转动连接在所述注浆轴上，且通过第二轴承转动连接于所述传动箱体上。

作为优选的技术方案：

所述锁紧轴与传动机构Ⅰ相连，通过所述传动机构Ⅰ驱动以实现所述锁紧套对所述锚杆锁紧螺母的锁紧操作。

作为优选的技术方案：

所述传动机构Ⅰ包括第一输入齿轮、第一输出齿轮、以及第一输入轴，所述第一输入齿轮连接在所述第一输入轴上，所述第一输入齿轮与所述第一输出齿轮相互啮合，所述第一输出齿轮连接在所述锁紧轴上，所述第一输入轴与驱动装置Ⅰ相连接。

作为优选的技术方案：

所述驱动装置Ⅰ为第一马达，所述第一马达设于所述传动箱体的外部，所述第一马达与所述外筒位于所述传动箱体的同一侧。

作为优选的技术方案：

所述第一输入齿轮与所述第一输入轴通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述第一输出齿轮与所述锁紧轴通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述第一输入轴与所述第一马达通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述第一输入轴通过第三轴承转动连接于所述传动箱体上。

作为优选的技术方案：

所述第一马达固定于所述传动箱体上。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴转动机构包括传动机构Ⅱ和驱动装置Ⅱ，所述传动机构Ⅱ与所述注浆轴、所述驱动装置Ⅱ相连接。

作为优选的技术方案：

所述传动机构Ⅱ包括第二输入齿轮、第二输出齿轮、以及第二输入轴，所述第二输入齿轮连接在所述第二输入轴上，所述第二输入齿轮与所述第二输出齿轮相互啮合，所述第二输出齿轮连接在所述注浆轴上，所述第二输入轴与驱动装置Ⅱ相连接。

作为优选的技术方案：

所述驱动装置Ⅱ为第二马达，所述第二马达设于所述传动箱体的外部，所述第二马达与所述张拉机构位于所述传动箱体的同一侧。

作为优选的技术方案：

所述第二输入轴与所述第二输入齿轮通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述第二输出齿轮与所述注浆轴通过花键传递运动，且所述注浆轴可沿花键轴向运动。

作为优选的技术方案：

所述第二输入轴与所述第二马达通过键传递运动。

作为优选的技术方案：

所述第二输入轴通过第四轴承转动连接于所述传动箱体上。

作为优选的技术方案：

所述第二马达固定于所述传动箱体上。

作为优选的技术方案：

所述张拉机构包括张拉油缸，所述张拉油缸的活塞杆与所述注浆轴相连接。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴通过螺母连接在所述张拉油缸上，所述张拉油缸与所述注浆轴之间设有第五轴承。

作为优选的技术方案：

所述张拉机构还包括张拉套，所述张拉套的一端与所述注浆轴通过螺纹连接，所述张拉套的另一端用于与所述锚杆通过螺纹连接。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴的头部设有外螺纹，所述张拉套的尾部设有与所述注浆轴头部外螺纹相匹配的内螺纹，所述张拉套的头部设有与所述锚杆尾部外螺纹相匹配的内螺纹。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴的头部设有右旋螺纹用于与所述张拉套相连接。

作为优选的技术方案：

所述张拉套的头部设有左旋螺纹用于与所述锚杆相连接。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴与所述张拉油缸之间设有预压缩弹簧。

所述预压缩弹簧用于调节所述注浆轴的轴向力，确保所述张拉套与所述锚杆顺利连接。

作为优选的技术方案：

所述注浆轴通过注浆连接套与注浆管连接，所述注浆连接套在防转机构作用下限制转动，所述防转机构包括后连接体和防转架，所述后连接体固定在所述张拉油缸的活塞杆上，所述注浆连接套与所述后连接体相连接，所述防转架固定在所述张拉油缸的外筒法兰上，所述后连接体上固定设有挡板，所述防转架上固定设有防转板，所述防转板上开设有防转槽，所述挡板的一端限位于所述防转槽中，所述防转板通过所述挡板限制所述张拉油缸的活塞杆转动。

作为优选的技术方案：

所述后连接体通过螺栓固定在所述张拉油缸的活塞杆上。

作为优选的技术方案：

所述防转架通过螺栓固定在所述张拉油缸的外筒法兰上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的预应力锚杆安装装置集成了多种功能，通过机械化操作完成锚杆的顶进、涨开、预应力施加、锁紧和注浆系列化施工，无需多装置切换以及配合使用，提高了工作效率，节约了工作时间，且施工方法简便。

针对不同锚杆，本实用新型可调节张拉油缸压力满足预应力需求，提高张拉预应力可靠性。

附图说明

图1为锚杆的安装示意图。

图2为预应力锚杆安装装置的结构示意图。

图3为预应力锚杆安装装置的内部结构图。

图4为螺母锁紧机构的结构示意图。

图5为张拉机构以及传动机构Ⅱ的结构示意图。

图6为图5中Ⅰ处的放大视图。

图7为张拉油缸伸出距离L的示意图。

图8为注浆轴与张拉套的连接示意图。

图标：1-传动箱体，2-外筒，3-第一马达，4-第二马达，5-张拉机构，6-防转机构，7-注浆连接件，8-岩壁，9-注浆轴，10-锁紧套，11-锁紧轴，12-第一输入齿轮，13-第一输出齿轮，14-第一输入轴，15-第二输入齿轮，16-第二输出齿轮，17-第二输入轴，18-张拉套，19-第一轴承，20-第二轴承，21-第三轴承，22-第四轴承，23-螺母，24-预压缩弹簧，25-后连接体，26-防转架，27-注浆连接套，91-杆体，92-锚固头，93-锚杆锁紧螺母，94-垫板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提出一种预应力锚杆安装装置，所述预应力锚杆安装装置滑动安装在轨道或者锚杆台车的操作臂上，其能够与预应力锚杆对接并沿锚杆轴线方向移动。

所述预应力锚杆大体分为机械涨壳式锚杆和树脂卷锚杆。为了方便说明，本实施例以机械涨壳锚杆为例，下述所提到的锚杆均为机械涨壳式锚杆，但实际适用范围不限于机械涨壳式锚杆。如图1所示，锚杆包括带外螺纹的杆体91、设置于所述杆体91头部的锚固头92、以及套装在所述杆体91上的锚杆锁紧螺母93，其中，所述锚固头92用于置于岩体内，所述锚固头92上活动安装有涨壳夹片，所述锚固头92与所述杆体91通过螺纹连接，所述锚杆锁紧螺母93与所述杆体91通过螺纹连接，所述锚杆锁紧螺母93与所述锚固头92之间设有垫板94，所述垫板94用于抵靠岩壁8。

如图2所示，所述预应力锚杆安装装置包括传动箱体1，所述传动箱体1的前端设有外筒2，后端设有张拉机构5，所述传动箱体1、所述外筒2、所述张拉机构5内贯穿设有空心注浆轴9。

所述传动箱体1内设有传动机构Ⅰ和传动机构Ⅱ，所述外筒2内设有螺母锁紧机构，所述螺母锁紧机构通过所述传动机构Ⅰ驱动，在所述传动机构Ⅰ的作用下完成对所述锚杆锁紧螺母93的锁紧操作。所述注浆轴9通过所述传动机构Ⅱ驱动，在所述传动机构Ⅱ的作用下所述注浆轴9转动以实现注浆轴9旋入锚杆外螺纹。

如图3和图4所示，所述螺母锁紧机构包括设置在所述外筒2内的锁紧套10和锁紧轴11，所述锁紧套10与所述锁紧轴11通过键连接，所述锁紧套10和所述锁紧轴11套设于所述注浆轴9的外部，所述锁紧套10靠近所述注浆轴9的头部，所述锁紧轴11通过第一轴承19转动连接在所述注浆轴9上，且通过第二轴承20转动连接于所述传动箱体1上，所述锁紧轴11通过所述传动机构Ⅰ驱动，实现对所述锚杆锁紧螺母93的锁紧操作。

如图3和图4所示，所述传动机构Ⅰ包括第一输入齿轮12、第一输出齿轮13、以及第一输入轴14，所述第一输入齿轮12、所述第一输出齿轮13、以及第一输入轴14位于所述传动箱体1内部。

所述传动箱体1的外部设有第一马达3，在本实施例中，所述第一马达3与所述外筒2位于所述传动箱体1的同一侧。所述第一马达3与所述第一输入轴14的一端通过花键相连接，所述第一输入轴14的该端通过第三轴承21转动连接于所述传动箱体1上，所述第一输入轴14与所述第一马达3通过键传递运动，所述第一输入齿轮12连接在所述第一输入轴14上，所述第一输入轴14与第一输入齿轮12通过键传递运动，所述第一输入齿轮12与所述第一输出齿轮13相互啮合，所述第一输出齿轮13连接在所述锁紧轴11上。所述第一马达3驱动所述第一输入轴14转动，所述第一输入轴14带动其上的第一输入齿轮12转动，所述第一输入齿轮12与所述第一输出齿轮13相互啮合传动用于驱动所述锁紧轴11转动。

如图5所示，所述传动机构Ⅱ包括第二输入齿轮15、第二输出齿轮16、以及第二输入轴17，所述第二输入齿轮15、所述第二输入轴17、以及所述第二输出齿轮16位于所述传动箱体1内部。

所述传动箱体1的外部设有第二马达4，在本实施例中，在本实施例中，所述第二马达4与所述张拉机构5位于所述传动箱体1的同一侧。所述第二马达4与所述第二输入轴17的一端通过花键相连接，所述第二输入轴17的该端通过第四轴承22转动连接于所述传动箱体1上，所述第二输入轴17与所述第二马达4通过键传递运动，所述第二输入齿轮15连接在所述第二输入轴17上，所述第二输入轴17与所述第二输入齿轮15通过键传递运动，所述第二输入齿轮15与所述第二输出齿轮16相互啮合，所述第二输出齿轮16连接在所述注浆轴9上，所述第二输出齿轮16与所述注浆轴9通过花键传递运动，且所述注浆轴9可沿花键轴向运动。所述第二马达4驱动所述第二输入轴17转动，所述第二输入轴17带动其上的第二输入齿轮15转动，所述第二输入齿轮15与所述第二输出齿轮16相互啮合传动用于驱动所述注浆轴9转动。

所述注浆轴9与所述张拉机构5连接，在所述张拉机构5的作用下所述注浆轴9能够沿其轴线方向运动，以实现对锚杆的预应力张拉。

如图5和图6所示，所述张拉机构5包括张拉油缸、张拉套18以及预压缩弹簧24，所述张拉油缸为空心张拉油缸，所述注浆轴9通过螺母23连接在所述张拉油缸的活塞杆上，由于所述注浆轴9需要转动用于与锚杆建立连接，而所述张拉油缸无需转动，因此，所述张拉油缸的活塞杆与所述注浆轴9之间设有第五轴承。所述张拉油缸的活塞杆伸出，带动所述注浆轴9向后轴向移动，所述张拉油缸的活塞杆缩回时，带动所述注浆轴9向前轴向运动。

如图8所示，所述张拉套18连接于所述注浆轴9的头部，所述锁紧套10套设于所述张拉套18的外部。所述注浆轴9的头部设有外螺纹，所述张拉套18设有内螺纹，所述注浆轴9头部的外螺纹与所述张拉套18尾部的内螺纹相结合，所述张拉套18头部的内螺纹用于与所述锚杆杆体91上的外螺纹结合，实现所述注浆轴9的转动，带动所述张拉套18旋入锚杆外螺纹。在所述张拉油缸的作用下，通过所述注浆轴9和所述张拉套18带动锚杆沿轴向移动，实现锚杆的预应力张拉操作。可根据锚杆的型号更换所述张拉套18，适应不同锚杆的需求。

所述预压缩弹簧24套设于所述注浆轴9的外部，所述预压缩弹簧24的一端抵接在所述注浆轴9上的台阶上，另一端抵接在所述张拉油缸上，所述预压缩弹簧24可根据工况调节所述注浆轴9的轴向力，确保所述张拉套18与所述锚杆顺利连接。

所述注浆轴9的尾部连接有注浆连接件7，所述注浆连接件7采用注浆连接套27，其套设于所述注浆轴9的尾部，所述注浆连接套27连接有注浆管，所述注浆连接套27在防转机构6作用下限制其转动，防止所述注浆管缠绕。

所述防转机构6包括后连接体25和防转架26，所述后连接体25通过螺栓固定在所述张拉油缸的活塞杆上，所述防转架26通过螺栓固定在所述张拉油缸的外筒法兰上。所述后连接体25上固定设有挡板，所述防转架26上固定设有防转板，所述防转板上开设有防转槽，所述挡板的一端限位于所述防转槽中，所述防转板通过所述挡板限制所述张拉油缸活塞杆的转动，所述注浆连接套27与所述后连接体25固定连接，从而限制所述后连接体25、所述注浆连接套27转动，进而防止所述注浆管转动，防止所述注浆管缠绕。由于所述后连接体25连接在所述张拉油缸的活塞杆上，所述张拉油缸的活塞杆会发生伸缩，从而会带动所述后连接体25轴向运动，因此，所述防转槽设计为条形槽，所述挡板可在所述防转槽内轴向运动，所述防转槽限制其左右转动，所述注浆连接套27与所述注浆轴9、所述后连接体25一同移动。

本实用新型的预应力锚杆安装装置用于将锚杆安装到位、将锚杆锁紧及对锚杆施加预应力，其使用过程如下：

S1：凿岩设备在岩壁8上钻孔，清孔后安装锚杆；

S2：锚杆顶进：将锚杆放入孔内，移动预应力锚杆安装装置至张拉套18前段喇叭口接近锚杆，继续推进预应力锚杆安装装置，顶住锚杆前进，直至推不动为止；

S3：锚固件打开：启动第一马达3和第二马达4，第二马达4通过传动机构Ⅱ驱动张拉套18逆时针旋转，使张拉套18头部内螺纹旋入锚杆杆体91外螺纹，继续旋转，张拉套18带动锚杆共同旋转，锚固件打开；第一马达3通过传动机构Ⅰ带动锁紧轴11和锁紧套10同步逆时针旋转，锚杆锁紧螺母93进入锁紧套10中，频繁交替启动第一马达3和第二马达4，直至预应力锚杆安装装置前端抵紧垫板94；

S4：锚杆张拉：启动张拉油缸，带动注浆轴9轴向后移，对锚杆继续施加预应力，如图7所示；

S5：锚杆锁紧：启动第一马达3，锁紧套10驱动锚杆锁紧螺母93完成锁紧操作；

S6：重复S4和S5，直到预应力达到设计要求为止；

S7：注浆：启动注浆程序，通过注浆轴9完成注浆作业；

S8：复位：启动第二马达4顺时针旋转注浆轴9，使张拉套18与锚杆脱离，同时整个装置慢慢后移，待张拉套18与锚杆脱离后，张拉油缸复位，在预压缩弹簧24作用下注浆轴9复位，至此完成预应力锚杆安装。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种预应力锚杆安装装置，其特征在于：

包括传动箱体，所述传动箱体的前端设有外筒，后端设有张拉机构，所述传动箱体、所述外筒、以及所述张拉机构内贯穿设有注浆轴，所述外筒内设有螺母锁紧机构，所述螺母锁紧机构用于锁紧锚杆锁紧螺母，所述注浆轴用于与锚杆相连接，所述传动箱体内设有注浆轴转动机构，其用于驱动所述注浆轴转动；所述张拉机构与所述注浆轴相连接，在所述张拉机构作用下所述注浆轴能够实现轴向运动；

所述张拉机构包括张拉油缸，所述张拉油缸的活塞杆与所述注浆轴相连接；

所述注浆轴通过注浆连接套与注浆管连接，所述注浆连接套在防转机构作用下限制转动，所述防转机构包括后连接体和防转架，所述后连接体固定在所述张拉油缸的活塞杆上，所述注浆连接套与所述后连接体相连接，所述防转架固定在所述张拉油缸的外筒法兰上，所述后连接体上固定设有挡板，所述防转架上固定设有防转板，所述防转板上开设有防转槽，所述挡板的一端限位于所述防转槽中，所述防转板通过所述挡板限制所述张拉油缸的活塞杆转动。

2.根据权利要求1所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述螺母锁紧机构包括锁紧套和锁紧轴，所述锁紧套与所述锁紧轴相连接，所述锁紧轴转动连接在所述注浆轴上。

3.根据权利要求2所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述锁紧轴与传动机构Ⅰ相连，通过所述传动机构Ⅰ驱动以实现所述锁紧套对所述锚杆锁紧螺母的锁紧操作。

4.根据权利要求3所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述传动机构Ⅰ包括第一输入齿轮、第一输出齿轮、以及第一输入轴，所述第一输入齿轮连接在所述第一输入轴上，所述第一输入齿轮与所述第一输出齿轮相互啮合，所述第一输出齿轮连接在所述锁紧轴上，所述第一输入轴与驱动装置Ⅰ相连接。

5.根据权利要求1所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述注浆轴转动机构包括传动机构Ⅱ和驱动装置Ⅱ，所述传动机构Ⅱ与所述注浆轴、所述驱动装置Ⅱ相连接。

6.根据权利要求5所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述传动机构Ⅱ包括第二输入齿轮、第二输出齿轮、以及第二输入轴，所述第二输入齿轮连接在所述第二输入轴上，所述第二输入齿轮与所述第二输出齿轮相互啮合，所述第二输出齿轮连接在所述注浆轴上，所述第二输入轴与驱动装置Ⅱ相连接。

7.根据权利要求1所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述张拉机构还包括张拉套，所述张拉套的一端与所述注浆轴通过螺纹连接，所述张拉套的另一端用于与所述锚杆通过螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的预应力锚杆安装装置，其特征在于：

所述注浆轴与所述张拉油缸之间设有预压缩弹簧。