[发明专利]一种恒阻锚索退锚装置及设计方法

权利要求书

1.一种恒阻锚索退锚装置，包括顶压头和卡位器，其特征在于：所述顶压头为空心圆筒，顶压头前端设有卡槽，卡槽内安装卡位器，顶压头后端与退锚千斤顶连接；

所述卡位器内部设置有单向转轮和限位装置，所述单向转轮包括刚性连接的叶片和棘轮，所述棘轮设有鱼鳍状卡齿，棘轮与叶片通过转轴固定在卡位器内壁，所述限位装置包括挡条和弹簧，所述挡条一端与棘轮卡齿接触，另一端与卡位器铰接，所述弹簧一端与挡条垂直接触，另一端与卡位器连接。

2.根据权利要求1所述的一种恒阻锚索退锚装置，其特征在于：所述单向转轮相邻叶片夹角相等，且叶片工作范围不超过顶压头外壁。

3.根据权利要求1所述的一种恒阻锚索退锚装置，其特征在于：所述顶压头前端卡槽数量至少为两个，且在顶压头环向等间距分布。

4.根据权利要求1所述的一种恒阻锚索退锚装置，其特征在于：所述卡位器的外轮廓与顶压头卡槽吻合，顶压头前端与卡位器的连接方式为包含螺纹连接、卡勾连接在内的可拆卸连接形式。

5.一种权利要求1所述的恒阻锚索退锚装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取待退锚的恒阻锚索使用的锁具尺寸；所述尺寸包括：锚环外径A、夹片最大外径a、锚索正常工作时夹片外表面与水平方向的夹角β和夹片的外露长度S；

S2：确定顶压头壁厚h和卡槽外壁环向间距l；顶压头仅在前端接触锚环，与恒阻锚索套筒、夹片均无接触，顶压头外径取锚环外径，因此壁厚h满足几何关系：0＜h≤(A－a)/2；定义顶压头环向设置卡槽个数为n，单个卡槽外壁弧长为m，则卡槽环向间距l满足几何关系：l=(πA－m×n)/n（1）；

S3：确定合理的单向转轮半径R和相邻叶片夹角θ；定义顶压头内壁与夹片的最小水平距离为∆；

理论上单向转轮半径R满足几何关系：∆＜R＜h，为使单向转轮轴心位于顶压头圆筒壁厚中径附近，在理论基础上优化转轮半径R，根据几何关系，取值范围缩小为：(h+∆)/2≤R≤(h+∆+S/tanβ)/2（2）；

确定具体转轮半径后，其相邻叶片夹角θ满足式（3）和式（4）的几何关系，

R+Rcos(θ₁/2)=h+∆（3）

θ₁/2＋β－θ₂/2=π/2（4）

式中，θ₁、θ₂分别为半径为R时相邻叶片夹角θ的最大值和最小值，得到在转轮半径确定时的相邻叶片夹角θ的取值范围为θ₂≤θ＜θ₁。