一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器的制作方法

1.本实用新型属于煤矿锚杆施工技术领域，具体涉及一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器。


背景技术：

2.长久以来，井工煤矿巷道掘进工作面多数采用锚网索联合支护，主动支护围岩，支护效果好，施工效率较高，与架棚、砌碹支护相比能有效减轻作业人员劳动强度。顶锚杆作为锚网索支护中最重要的一部分，它的施工质量好坏，决定着巷道整体支护效果，以及锚杆、锚索之间的平衡问题。
3.现阶段行业内对于锚杆施工采用两种作业工具，一种为传统气动锚杆机，一种为液压支护钻车，用以上两种机具进行钻孔、搅拌、预紧等工作。经多处调研，现行业内对顶锚杆的预紧扭要求为200-350n
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m，极少数规定为400n
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m，现广泛使用的气动锚杆机，以mqt-130/3.5为例，启动后额定转矩最大为140n
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m，如果直接用锚杆机预紧顶锚杆，则紧固扭矩最大为140n
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m。
4.为使锚杆安装扭矩达到设计要求，通常会配套扭力放大器进行二次预紧施工，扭力放大器通常为t型结构，施工中需要一人紧握放大器手把来配合锚杆机进行作业。在施工时存在两处缺陷：1、对于顶板较高的巷道来说，手持扭力放大器人员需要登高作业，将扭力放大器六棱（19mm）钎尾插入锚杆机，同时随着锚杆机升高，将扭力放大器内六方套头一端与锚杆尾部连接，启动锚杆机进行紧固作业，人员在作业时需要与锚杆机司机协同配合且要平衡身体，有从高处跌落风险，同时因为扭力放大器是行星结构，手把会受到一定的反作用力，存在手把脱手后反向旋转的打击作业人员的风险；2、在紧固过程中对施加的扭力不能计量，通用做法是紧固到锚杆机马达不转动为止，以最小倍数扭力放大器为例，放大倍数为五倍，作用在螺母上的扭力为140n
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m（锚杆机额定转矩）
×
5（放大倍数）=700n
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m，由于行业内没有对螺纹钢锚杆抗扭性能方面的检测，所以无法确定锚杆在700n
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m的扭力作用下是否会发生形变及螺纹强度损坏，在特殊角度下施工是否会发生断裂从而影响整体支护效果。
5.另外，由于锚杆锚固在孔内，无法对孔内情况进行观察研究，所以我们在井上进行了相关实验；实验步骤：定制两根φ20
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500mm螺纹钢锚杆，每端滚丝m22
×
100mm，将锚杆套入准备好的dn50
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300mm无缝钢管内，两端依次安装托盘、平衡球垫及螺母；两端螺母上各套入一个m22搅拌器，将组合物竖直放置，底端焊接在平台上，顶端跟扭力扳手相连接，顺时针转动扭力扳手，以120n
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m为起始，逐渐加大扭力，第一组测试结果为，在120n
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m至700n
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m作用下，杆体总伸长6mm，一端螺纹有明显变形但未损坏；第二组测试结果为，在扭力逐渐加至700n
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m时，一端托盘有明显倾斜且螺纹损坏60%；通过两组测试，我们可以推断，在给φ20
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500mm螺纹钢锚杆施加700n
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m同轴扭力时，螺纹有明显变形且趋于损坏；在给φ20
×
500mm螺纹钢锚杆施加700n
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m不同轴扭力时，与托盘结合处杆体有明显弯曲，且大部分螺纹损坏；综合两组实验结果，如果按照行业内做法，锚杆机配合扭力放大器紧固锚
杆，紧固到锚杆机转不动为止，对锚杆杆体造成了不可逆的损伤，相当于降低了锚杆的锚固力和破断载荷，锚杆支护效果会大大降低。
6.鉴于以上因素，我们需要解决四方面问题：1、施工中扭力过大导致锚杆拉伸变形及螺纹变形；2、由于锚杆与顶板间安设角度要求及紧固时锚杆机角度导致螺纹处折弯及螺纹损坏；3、施工中手持扭力放大器人员有坠落风险；4、手持扭力放大器人员有手把脱手后被击打风险。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在提供一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器，解决现有技术中扭力过大导致锚杆拉伸变形、扭力放大器把手脱手造成危险的技术问题。
8.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器，包括外壳体，外壳体内部设置有扭力放大器和钢球式力矩限制器，扭力放大器具有竖直挡杆，竖直挡杆与扭力放大器相平行，竖直挡杆向下穿出外壳体，扭力放大器通过螺栓连接有钢球式力矩限制器，钢球式力矩限制器通过风炮万向节接头连接有锚杆搅拌器，锚杆搅拌器位于外壳体的外侧。
9.进一步的，钢球式力矩限制器的外周安装有橡胶防尘防水套。
10.进一步的，所述风炮万向节接头上设置有万向节复位件，万向节复位件用于对风炮万向节接头的球头体进行复位。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型主要由扭力放大器、扭力限制器、风炮万向节接头及锚杆搅拌器优化组合而成，可在顶锚杆二次预紧作业中实现一人操作，紧固到设定扭力时装置打滑保护，避免过大的扭矩使锚杆杆体受损。
附图说明
12.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
13.图1为本实用新型一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器的结构示意图；
14.图2为塔簧的安装的结构示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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。
16.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
17.本实用新型所提供的一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器的具体实施例：
18.如图1所示，一种锚杆机用万向预置式锚杆扭力放大紧固器，包括外壳体100，外壳体100内设置有扭力放大器1和钢球式力矩限制器3，扭力放大器1具有竖直挡杆2，竖直挡杆2与扭力放大器1相平行，扭力放大器1通过螺栓连接有钢球式力矩限制器3，钢球式力矩限
制器3通过风炮万向节接头4连接有锚杆搅拌器5，风炮万向节接头4为现有常规部件，具体结构不再详述。
19.本实施例的扭力放大器1为5倍，并将原有平行手把更换为竖直挡杆2，竖直挡杆2可以直接固定卡设在锚杆机上；其次，本实施例在扭力放大器1上设置钢球式力矩限制器3，限制扭力范围在120-750nm，可预置任意数值，扭力达到预置数值时，自动打滑，且正反转都有保护作用，保证锚杆紧固扭力在达到要求的情况下锚杆不被损坏；在扭力放大器1与锚杆搅拌器5之间设置风炮万向节接头4，风炮万向节接头4的设置能够解决现场施工时锚杆机与锚杆角度不一致的问题。
20.优选的，钢球式力矩限制器3的外周安装有橡胶防尘防水套，以此保证钢球式力矩限制器3的稳定使用。
21.作为本实用新型的另一种实施例，为了简化操作，实现风炮万向节接头4的自动复位，在风炮万向节接头4上设置有万向节复位件，如图2所示万向节复位件为塔簧6，在使用过程中，风炮万向节接头4的球头体偏转35
°
，此时塔簧6发生相应的压缩变化，结束施工时，塔簧6由于自身弹力而回复形变，从而将风炮万向节接头4进行复位。
22.本实用新型投入使用后可完全解决施工中扭力过大导致锚杆拉伸变形及螺纹变形；能够适应井下复杂环境下锚杆与顶板间安设角度要求及紧固时锚杆机角度偏差导致螺纹处折弯及螺纹损坏；可以避免辅助人员手持手把登高作业坠落风险和手把脱手被击打风险；可在顶锚杆二次预紧作业中实现一人操作，有效增加作业效率；可确保锚杆紧固到设定扭力时装置打滑保护，保证锚杆紧固扭力在达到要求的情况下，锚杆不被损坏，做到锚杆支护效果达到最优。
23.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。