[发明专利]锚杆杆体扭矩试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，特别是涉及一种煤矿井下用的锚杆杆体扭矩试验装置及试验方法。

背景技术

锚杆支护作为一种经济、有效的巷道支护技术，不仅能够提高巷道支护效果，降低巷道支护成本，而且有利于采煤工作面的快速推进和煤炭产量提高，已成为我国煤矿及其它矿山巷道首选的、安全高效的主要支护方式。

锚杆支护经历了从低强度、高强度到高预应力、强力支护的发展过程。通过不断研究、试验与推广应用，逐步认识到预应力在锚杆支护中的重要作用，预应力锚杆支护技术得到大面积推广应用。

目前，锚杆主要是通过拧紧螺母获得预应力。锚杆螺母扭矩由两部分组成：一是施加在锚杆螺纹段上的扭矩，二是螺母端面与垫圈摩擦力引起的扭矩。只有施加在锚杆螺纹段上的扭矩才能转化为锚杆预应力，而螺母端面与垫圈摩擦力引起的扭矩则是无用的。因此，锚杆预应力与螺母扭矩之间存在一个转换系数，该转换系数越高，锚杆预应力越高，反之则越低。影响转换系数的因素有：螺母与锚杆螺纹段的摩擦系数，摩擦系数越大，转换系数越小；螺母、垫圈端面的摩擦系数越小，转换系数越大；锚杆直径，锚杆越粗，转换系数越小。

施加在锚杆杆体上的扭矩对分析锚杆扭矩引起的扭转应力非常重要。为了获得锚杆杆体承受的扭矩，应从总扭矩中减去螺母与垫圈摩擦引起的扭矩。为此，需要开发测量锚杆杆体扭矩的试验方法与试验装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种结构简单、易于操作和测量准确的锚杆杆体扭矩试验装置及试验方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锚杆杆体扭矩试验装置，包括试验平台、锚杆杆体、第一扭矩测量装置和第二扭矩测量装置，所述试验平台固定安装在水平台面上，所述锚杆杆体水平贯穿所述试验平台的两端，所述锚杆杆体的前端设有外螺纹，所述锚杆杆体的前、后端分别通过第一螺母和第二螺母固定在所述试验平台的两端；所述第一螺母与所述试验平台的连接处设有第一托板，所述第一螺母与所述第一扭矩测量装置连接；所述第二螺母与所述试验平台的连接处设有滚珠轴承，所述第二螺母与所述锚杆杆体的后端焊接固定，所述第二螺母与所述第二扭矩测量装置连接，所述第二扭矩测量装置固定在一固定支架上。

其中，所述第一扭矩测量装置包括第一套筒和第一扭矩扳手，所述第一套筒套入所述第一螺母的外表面，另一端与所述第一扭矩扳手连接。

其中，所述第二扭矩测量装置包括第二套筒和第二扭矩扳手，所述第二套筒套入所述第二螺母的外表面，另一端与所述第二扭矩扳手连接，所述第二扭矩扳手的手柄端部与所述固定支架固定连接。

其中，所述第一螺母与所述第一托板之间设有垫圈；所述第一托板的中间部位设有弧形凸台，所述垫圈为半球形橡胶垫圈。

其中，所述滚珠轴承与所述第二螺母之间设有第二托板。

其中，所述第二扭矩扳手的手柄端部竖直固定在所述固定支架上，所述固定支架位于所述锚杆杆体的上方。

本发明还提供一种锚杆杆体扭矩的试验方法，包括：

S1、试验平台固定在水平台面上，锚杆杆体贯穿所述试验平台的两端，锚杆杆体的前端设有外螺纹，分别采用第一螺母和第二螺母将所述锚杆杆体的前、后端固定在所述试验平台的两端；在第一螺母与试验平台的连接处设有第一托板，在第二螺母与所述试验平台的连接处设有滚珠轴承，第二螺母与所述锚杆杆体的后端焊接固定；

S2、将第一扭矩测量装置连接到第一螺母，将第二扭矩测量装置连接到第二螺母，且第二扭矩测量装置固定在一固定支架上；

S3、通过第一扭矩测量装置逐级对第一螺母施加扭力，在每施加一次扭力的分别记录第一扭矩测量装置和第二扭矩测量装置的第一扭矩值和第二扭矩值。

其中，当所述第一扭矩测量装置包括第一套筒和第一扭矩扳手时，将第一套筒套入第一螺母的外表面，另一端与第一扭矩扳手连接。

其中，当所述第二扭矩测量装置包括第二套筒和第二扭矩扳手时，将第二套筒套入第二螺母的外表面，另一端与第二扭矩扳手连接，并将第二扭矩扳手的手柄端部与固定支架固定连接。

其中，将第二扭矩扳手的手柄端部竖直固定在固定支架上，所述固定支架位于锚杆杆体的上方。

(三)有益效果