一种锚杆室内试验装置及其试验方法与流程

    技术2025-03-05  84


    本发明涉及锚杆试验,特别涉及一种锚杆室内试验装置及其试验方法。


    背景技术:

    1、锚杆是煤矿当中巷道支护最基本的组成部分,是一种伸入地层的受拉构件。

    2、锚杆使用时,其一端与工程构筑物连接,另一端深度地层中,即可通过锚杆起到支护作用,故锚杆需要具有很强的抗拉强度,所以对一批锚杆进行抽样检测。

    3、常见的检测即是对锚杆进行拉拔检测,但是现在检测过程中,无法准确模拟锚杆实际使用状态,同时在锚杆达到拉力极限时,容易出现硬性碰撞导致设备损坏,为此,我们提出一种锚杆室内试验装置及其试验方法。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种锚杆室内试验装置及其试验方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种锚杆室内试验装置,包括:

    3、底固机构,所述底固机构包括底座,所述底座的内部设置有固化混凝土;

    4、锚杆本体,所述锚杆本体穿插设置于固化混凝土的顶端;

    5、顶升机构,所述顶升机构包括连接板,所述连接板与底座之间设置有多组定位机构,所述连接板的顶端安装有多个伸缩缸,所述伸缩缸的输出端传动设置有活动板,所述活动板的底端安装有拉力计,所述拉力计的底端设置有锁具,所述锁具与锚杆本体的顶端相固定,所述活动板的顶端设置有限位机构;

    6、缓冲机构,所述缓冲机构设置于活动板的顶端。

    7、优选的,所述定位机构包括固定连接于底座顶端的固定框,所述连接板穿插设置于固定框的内壁,所述固定框的内壁开设有第一活动孔,所述第一活动孔的内壁活动穿插设置有第一定位杆,所述连接板的外壁开设有第一定位孔,所述第一定位杆的外壁与第一定位孔的内壁活动穿插连接,所述第一活动孔的内壁开设有内螺纹槽,所述第一定位杆的外壁开设有外螺纹槽,所述内螺纹槽的内壁与外螺纹槽的外壁啮合连接,所述连接板与固定框之间设置有加固机构。

    8、优选的,所述加固机构包括卡斯和与第一定位孔内壁的活动腔,所述活动腔的内壁对称开设有第二活动孔,所述第二活动孔的内壁滑动连接有第二定位杆,所述固定框的内壁对称开设有第二定位孔,所述第二定位杆的外壁与第二定位孔的内壁活动穿插连接,所述第一定位杆与第二定位杆之间设置有移动机构。

    9、优选的,所述移动机构包括开设于活动腔内壁的第三活动孔,所述第三活动孔的内壁活动穿插连接有活动杆,所述活动杆的外壁固定连接有第一齿条,所述活动腔的内壁转动连接有第一齿轮,所述第一齿轮的外壁与第一齿条的外壁啮合连接,所述第二定位杆的外壁固定连接有第二齿条,所述第二齿条的外壁与第一齿轮的外壁啮合连接。

    10、优选的,所述第一活动孔的内壁开设有限位腔,所述限位腔的内壁滑动连接有限位环,所述限位环固定套接于第一定位杆的外壁,所述限位环与限位腔的内壁之间设置有第二弹簧,所述第三活动孔的内壁开设有连接腔,所述连接腔的内壁滑动连接有限位板,所述限位板固定连接于活动杆的一端,所述限位板与连接腔的内壁之间设置有第一弹簧。

    11、优选的,所述限位机构包括包括限位杆,多个所述限位杆的底端均与连接板的顶端固定连接,多个所述限位杆的顶端固定连接有定位板,所述活动板设置于连接板与定位板之间,所述活动板的顶端开设有多个限位孔,所述限位杆的外壁与限位孔的内壁活动穿插连接。

    12、优选的,所述缓冲机构包括固定连接于活动板顶端的底筒,所述底筒的顶端开设有伸缩孔,所述伸缩孔的内壁活动穿插连接有伸缩杆,所述伸缩杆的顶端固定连接有接触板,所述伸缩孔的内壁开设有缓冲腔,所述缓冲腔的内壁滑动连接有活塞板,所述活塞板的顶端与伸缩杆的底端固定连接,所述活塞板的底端设置有第三弹簧,所述活动板的内部设置有充气机构。

    13、优选的,所述充气机构包括开设于活动板内部的连通孔,所述连通孔内壁的顶端开设有出气孔,所述出气孔的内部与缓冲腔的内部相连通,所述出气孔的内壁安装有第一单向阀,所述底筒外壁的底部穿插设置有泄压阀,所述连通孔内壁的底端对称开设有进气孔,所述进气孔的内壁安装有第二单向阀,所述连通孔的内壁滑动连接有多个活塞块,所述活塞块与活动板之间设置有往复机构。

    14、优选的,所述往复机构包括开设于连通孔与限位孔之间的连接槽,所述连接槽的内壁转动连接有第二齿轮,所述限位杆的外壁固定连接有第三齿条,所述第二齿轮的外壁与第三齿条的外壁啮合连接,所述活塞块的一侧固定连接有连接块,所述连接块与第二齿轮之间转动设置有连动杆。

    15、本发明还提供了一种锚杆室内试验方法,包括以下步骤:

    16、步骤一:向底座内部注入混凝土,然后将锚杆本体竖直插入混凝土中,直到混凝土凝固成固化混凝土,然后拿起连接板,将连接板插入固定框中,使得连接板抵住底座,然后拧动第一定位杆,在内螺纹槽与外螺纹槽的啮合下,使得第一定位杆在第一活动孔内移动,使得第一定位杆逐渐向第一定位孔内插去,使得第一定位杆对活动杆进行挤压,活动杆移动带动第一齿条移动,第一齿条移动即可带动第一齿轮转动,第一齿轮转动带动第二齿条移动,即可带动第二定位杆移动,使得第二定位杆向第二定位孔内移动,直到第二定位杆完全插入第二定位孔内,即可完成连接板与底座的固定,然后将锁具与锚杆本体的顶端相固定;

    17、步骤二:伸缩缸工作,使得伸缩缸对活动板进行挤压,从而对锚杆本体进行向上拉伸试验,并通过拉力计确定锚杆本体受到的拉伸力度;

    18、步骤三:当锚杆本体被拉伸至固化混凝土分离时,活动板会带动锚杆本体直接上升,使得活动板套着限位杆上升,随着活动板的上升,使得与第三齿条啮合的第二齿轮进行转动,随着第二齿轮的转动,并在连动杆的连接下,带动活塞块在连通孔内往复移动,活塞块向出气孔位置处移动时,会将连通孔内的空气通过出气孔和第一单向阀挤入缓冲腔中,使得缓冲腔内充入空气,使得缓冲腔内部处于正压状态,当活塞块反向移动即可将外部空气通过第二单向阀和进气孔抽入连通孔内,即可随着活塞块的往复移动,使得缓冲腔内处于正压状态,即可使得接触板撞击到定位板顶端时,可以通过第三弹簧以及缓冲腔内的压缩空气进行缓冲。

    19、本发明的技术效果和优点:

    20、本发明利用锚杆本体竖直插入混凝土中,直到混凝土凝固成固化混凝土,然后将锁具与锚杆本体的顶端相固定,在将锚杆本体插入混凝土中时还需在锚杆本体外壁涂上锚固剂,从而做到完全模拟锚杆本体的实际使用状态,即可通过固化混凝土和锁具分别对锚杆本体的两头进行固定,然后通过伸缩缸工作带动活动板上升,并通过拉力计对固化混凝土受到的拉伸力进行实时监测,并在缓冲机构的配合下,使得锚杆本体被拔出时不易出现硬性碰撞,从而提高了锚杆本体室内试验测试的稳定性。



    技术特征:

    1.一种锚杆室内试验装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述定位机构包括固定连接于底座(101)顶端的固定框(401),所述连接板(201)穿插设置于固定框(401)的内壁,所述固定框(401)的内壁开设有第一活动孔(404),所述第一活动孔(404)的内壁活动穿插设置有第一定位杆(403),所述连接板(201)的外壁开设有第一定位孔(402),所述第一定位杆(403)的外壁与第一定位孔(402)的内壁活动穿插连接,所述第一活动孔(404)的内壁开设有内螺纹槽(405),所述第一定位杆(403)的外壁开设有外螺纹槽(406),所述内螺纹槽(405)的内壁与外螺纹槽(406)的外壁啮合连接,所述连接板(201)与固定框(401)之间设置有加固机构。

    3.根据权利要求2所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述加固机构包括卡斯和与第一定位孔(402)内壁的活动腔(407),所述活动腔(407)的内壁对称开设有第二活动孔(409),所述第二活动孔(409)的内壁滑动连接有第二定位杆(408),所述固定框(401)的内壁对称开设有第二定位孔(410),所述第二定位杆(408)的外壁与第二定位孔(410)的内壁活动穿插连接,所述第一定位杆(403)与第二定位杆(408)之间设置有移动机构。

    4.根据权利要求3所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述移动机构包括开设于活动腔(407)内壁的第三活动孔(411),所述第三活动孔(411)的内壁活动穿插连接有活动杆(412),所述活动杆(412)的外壁固定连接有第一齿条(413),所述活动腔(407)的内壁转动连接有第一齿轮(414),所述第一齿轮(414)的外壁与第一齿条(413)的外壁啮合连接,所述第二定位杆(408)的外壁固定连接有第二齿条(415),所述第二齿条(415)的外壁与第一齿轮(414)的外壁啮合连接。

    5.根据权利要求4所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述第一活动孔(404)的内壁开设有限位腔(419),所述限位腔(419)的内壁滑动连接有限位环(420),所述限位环(420)固定套接于第一定位杆(403)的外壁,所述限位环(420)与限位腔(419)的内壁之间设置有第二弹簧(421),所述第三活动孔(411)的内壁开设有连接腔(416),所述连接腔(416)的内壁滑动连接有限位板(417),所述限位板(417)固定连接于活动杆(412)的一端,所述限位板(417)与连接腔(416)的内壁之间设置有第一弹簧(418)。

    6.根据权利要求1所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述限位机构包括包括限位杆(301),多个所述限位杆(301)的底端均与连接板(201)的顶端固定连接,多个所述限位杆(301)的顶端固定连接有定位板(302),所述活动板(202)设置于连接板(201)与定位板(302)之间,所述活动板(202)的顶端开设有多个限位孔(303),所述限位杆(301)的外壁与限位孔(303)的内壁活动穿插连接。

    7.根据权利要求6所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述缓冲机构包括固定连接于活动板(202)顶端的底筒(501),所述底筒(501)的顶端开设有伸缩孔(502),所述伸缩孔(502)的内壁活动穿插连接有伸缩杆(503),所述伸缩杆(503)的顶端固定连接有接触板(504),所述伸缩孔(502)的内壁开设有缓冲腔(505),所述缓冲腔(505)的内壁滑动连接有活塞板(506),所述活塞板(506)的顶端与伸缩杆(503)的底端固定连接,所述活塞板(506)的底端设置有第三弹簧(507),所述活动板(202)的内部设置有充气机构。

    8.根据权利要求7所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述充气机构包括开设于活动板(202)内部的连通孔(601),所述连通孔(601)内壁的顶端开设有出气孔(602),所述出气孔(602)的内部与缓冲腔(505)的内部相连通,所述出气孔(602)的内壁安装有第一单向阀(603),所述底筒(501)外壁的底部穿插设置有泄压阀(604),所述连通孔(601)内壁的底端对称开设有进气孔(606),所述进气孔(606)的内壁安装有第二单向阀(607),所述连通孔(601)的内壁滑动连接有多个活塞块(605),所述活塞块(605)与活动板(202)之间设置有往复机构。

    9.根据权利要求8所述的一种锚杆室内试验装置及其试验方法,其特征在于,所述往复机构包括开设于连通孔(601)与限位孔(303)之间的连接槽(608),所述连接槽(608)的内壁转动连接有第二齿轮(609),所述限位杆(301)的外壁固定连接有第三齿条(612),所述第二齿轮(609)的外壁与第三齿条(612)的外壁啮合连接,所述活塞块(605)的一侧固定连接有连接块(610),所述连接块(610)与第二齿轮(609)之间转动设置有连动杆(611)。

    10.根据权利要求9所述的一种锚杆室内试验方法,其特征在于,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明公开了一种锚杆室内试验装置及其试验方法,涉及锚杆试验技术领域,包括底固机构、锚杆本体、顶升机构和缓冲机构,底固机构包括底座,底座的内部设置有固化混凝土,锚杆本体穿插设置于固化混凝土的顶端,顶升机构包括连接板,连接板的顶端安装有多个伸缩缸,伸缩缸的输出端传动设置有活动板,活动板的底端安装有拉力计,拉力计的底端设置有锁具定。本发明通过固化混凝土和锁具分别对锚杆本体的两头进行固定,然后通过伸缩缸工作带动活动板上升,并通过拉力计对固化混凝土受到的拉伸力进行实时监测,并在缓冲机构的配合下,使得锚杆本体被拔出时不易出现硬性碰撞,从而提高了锚杆本体室内试验测试的稳定性。

    技术研发人员:车龙,韩健勇,雷鹏,李海,梁晓波,张荣珍,周建设,陶顺琦,刘一飞,蒋毅军,赵山泉
    受保护的技术使用者:中铁四局集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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