CN2362115Y - 锚杆受力随机检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锚杆受力随机检测仪,包括加载液压缸1、支撑套2、测力计4、液压泵6、压力传感器5、位移传感器(或行程开关)3和可随锚杆上下移动的触动10。加载液压缸、液压泵和压力传感器之间由管路连接,位移传感器(或行程开关)、测力计和压力传感器之间电连接。工作时,位移传感器(或行程开关)的活动触头9与触块10接触。该仪器具有较高的测量精度,可以对工程中任何工作中的锚杆受力进行随机检测。

Description

锚杆受力随机检测仪

本实用新型涉及一种锚杆受力检测仪，尤其是由加载液压缸、测力计、液压泵和压力传感器组成的锚杆受力随机检测仪。

目前锚杆锚固技术已广泛应用于矿山巷道、隧道、水利工程及交通建设上。对使用中的锚杆进行锚固质量的检测不仅关系到矿井及工程的安全，同时也对锚杆的正确设计以及合理布局提供了依据。为此，国内外已研制出多种锚杆受力检测仪。这些锚杆的不足之处在于，在检测锚杆受力时，需事先在被测锚杆上安装好仪器的元部件，或采取特制的锚杆作为测量锚杆。因而不能实现对任意一根使用中的锚杆受力状况进行随机检测。专利号为942223527的中国专利公开了一种锚杆受力随机检测仪。该仪器由加载液压缸、支撑座、方垫圈、信号触发机构、测力计、液压泵、压力表和压力传感器组成。加载液压缸、液压泵、压力表和压力传感器之间由管路连接。信号触发机构、测力计和压力传感器之间电连接。测力计中设置有信号放大器、A/D转换器、显示器、安装位置及读数指示器和电源。支撑套安装于锚杆托盘与加载液压缸之间。加载液压缸活塞杆的加载拉杆与锚杆末端螺纹连接，通过活塞杆下端的螺母将支撑套和加载液压缸固定在锚杆下部。方垫圈预先安装在锚杆螺母和托盘之间，信号触发机构与方垫圈相连接。其设计思路是：检测时，加载液压缸将锚杆向下拉，当加载液压缸的拉力等于锚杆受力时，锚杆螺母的紧固力为零，方垫圈松动，在信号触发机构中弹簧的作用下，方垫圈开始转动使触发机构发出信号，此时测力计所示的力即为锚杆受力。由于使用过程中锚杆螺母、托盘及方垫圈的锈蚀以及受力后的塑性变形，使方垫圈的转动必须克服其间的摩擦力，又由于所用材质不同、锈蚀状况不同，使摩擦力无规律性。因而实测力不准确，一般均大于锚杆实际受力，且不便修正。此外，必须在锚杆上事先安装方垫圈，方可检测。而对于大量使用中的锚杆都安装上方垫圈是不可行的。这就大大限制了其使用范围。

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种能检测任意锚杆受力，且测量精度高的锚杆受力随机检测仪。

为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：在由加载液压缸、支撑套、测力计、液压泵和压力传感器组成的锚杆受力随机检测仪上安装有位移传感器(或行程开关)和可随锚杆上下移动的触块。工作时，位移传感器(或行程开关)的活动触头与触块接触。位移传感器(或行程开关)与测力计电连接。

位移传感器(或行程开关)安装在支撑套上与锚杆轴线平行的滑道上，可沿滑道调节上下位置。触块安装在加载液压缸的活塞杆杆套上端。

在测力计中增加了微处理器和键盘，使其具有智能化。微处理器的显示器数据接口P₁和控制接口P₃与显示器连接，A/D转换器数据接口P₀与A/D转换器连接，P₂接口与键盘连接。

本实用新型的工作原理是：根据施加在锚杆上的外力以及在外力的作用下产生的相对变形量来测定锚杆在工作状态下的实际受力。设锚杆在锚固后的实际受力为F，当对锚杆施加的外力F₁大于F，相差ΔF时，ΔF可根据公式(1)求得： $\mathrm{\ΔF}=\frac{E\·A\·\mathrm{\ΔL}}{L}----\left(1\right)$

式中：E—锚杆的弹性模量；A—锚杆的截面积；L—锚杆的长度；

      ΔL—锚杆的相对变形量。

当锚杆的长度、截面积、材料以及ΔL为确定值时，ΔF为一常数。当测出F₁后，由公式(2)可求得锚杆的实际受力F：

                        F＝F_1-ΔF                         (2)

检测时，ΔL为一个设定值。当ΔL达到设定值时，锚杆受力随机检测仪可自动采集压力传感器的压力值并根据被测锚杆的规格和材料完成式(1)和(2)的计算，求出锚杆的实际受力。

本实用新型与现有技术相比有以下优点：

1.由于结构的改进，消除了现有技术中影响检测结果的因素，提高了测量精度，线性误差小于2％。表1是L＝1.8m D＝20mm规格的锚杆用本实用新型实测受力值和实际值的对比数据。表2是现有的MJY-1型锚杆受力随机检测仪的实验数据。

                            表1

F实际值	实    测    值
					5	5.4	5.8	4.9	4.9
10	10.9	10.9	10.0	10.4
					15	15.5	15.1	15.9	16.3
20	21.0	21.0	20.05	19.3
					25	24.4	26.1	25.7	25.3
30	31.1	30.7	30.7	29.6
					35	34.1	35.9	34.5	35.5
40	39.17	41.2	40.8	39.1
					45	44.7	43.7	44.1	45.9
50	50.1	51.4	50.9	49.7

        表2

F实际值	实测值
		5.1	6.9
10.3	17.2
		15.1	25.5
20.5	37.2
		25.5	42.2
30.7	48.9
		34.9	53.2
40.2	56.0
		44.7	67.6
49.9	76.0

2.由于检测时本实用新型无需在被测锚杆上事先安装任何元部件，从而真正实现了对任意工作中的锚杆均可进行随机检测。

3.增加微处理器和键盘后，可使本实用新型具有智能化。能够实现自动输入锚杆规格、自动计算锚杆受力，并具有数值保持功能。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型的一个实施例的示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是本实用新型的工作原理框图。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：

参见图1和图2。锚杆受力随机检测仪由加载液压缸1、支撑套2、位移传感器(或行程开关)3、触块10、测力计4、压力传感器5和手动式的液压泵6组成。测力计4分别和位移传感器(或行程开关)3及压力传感器5电连接。液压泵6与压力传感器5和加载液压缸1之间有管路连接。

位移传感器(或行程开关)3由螺母7安装在支撑套2上与锚杆轴线平行的滑道8上，可沿滑道8调节上下位置。加载液压缸1的活塞杆由加载拉杆11和杆套12组成，触块10连接在加载液压缸1的活塞杆杆套上端，当加载液压缸对锚杆加载时，可随锚杆端部向下移动。工作时，触块10与位移传感器(或行程开关)的活动触头9接触。安装位置及读数指示器显示安装到位。

图3表明了锚杆受力随机检测仪的工作原理。测力计4中设置有信号放大器、A/D转换器、微处理器、键盘、显示器、安装位置及读数指示器及电源。键盘通过P₂接口将锚杆参数输入微处理器，位移传感器(或行程开关)测量的相对变形量通过信号放大器放大后，送入A/D转换器，通过P₀接口将数据输入到微处理器，当达到设置的相对变形量时，位移传感器(或行程开关)发出读数指示，微处理器自动采集压力传感器的压力值，进行计算，再将结果通过P₁接口送入显示器。

检测前将加载油缸1的加载拉杆11上端与锚杆末端螺纹连接。并用加载油缸1的固定螺母13将支撑套2和加载油缸1固定。

检测时通过键盘选择所检测锚杆的规格，锚杆规格将自动输入。

将位移传感器沿支撑套2的滑道8向下移动，使触头9与触块10接触后拧紧螺母7，将位移传感器固定。用手动式的液压泵6对加载油缸1加载，当测力计4显示的读数大于“0”kN时，该仪器自动记下位移传感器的活动触头9的初始位置并保存。随着继续加载，锚杆开始弹性变形。当变形量达到设定值时，仪器读取压力传感器的压力值，并完成计算，将锚杆的受力显示并保持在测力计4的屏幕上。

如使用行程开关，则先对加载油缸1加载，当测力计4显示的读数大于“0”kN时，停止加压。将行程开关向下移动，待触头9接触触块10后，安装位置及读数指示器(如二极管或灯管)显示，表明安装到位。再拧紧螺母7，使行程开关固定。当变形量达到设定值时，仪器读取压力传感器的压力值并完成计算，将锚杆的受力显示并保持在测力计4的屏幕上。

Claims (3)

1.一种锚杆受力随机检测仪，包括加载液压缸(1)、支撑套(2)、测力计(4)、液压泵(6)和压力传感器(5)，加载液压缸、液压泵和压力传感器之间由管路连接，测力计和压力传感器之间电连接，其特征在于：还有位移传感器(或行程开关)(3)和可随锚杆上下移动的触块(10)，位移传感器(或行程开关)与测力计电连接，工作时，位移传感器(或行程开关)的活动触头(9)与触块(10)接触。

2.如权利要求1所述的锚杆受力随机检测仪，其特征在于：位移传感器(或行程开关)(3)安装在支撑套上与锚杆轴线平行的滑道(8)上，触块(10)安装在加载液压缸(1)的活塞杆杆套(12)上端。

3.如权利要求1或2所述的锚杆受力随机检测仪，其特征在于：测力计(4)中还有微处理器和键盘，微处理器的显示器数据接口P₁和控制接口P₃与显示器连接，A/D转换器数据接口P₀与A/D转换器连接，P₂接口与键盘连接。

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