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一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及礦山支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及了一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試方法。該試驗(yàn)臺(tái)包括用于礦山支護(hù)的錨桿，還包括工作測(cè)試臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、沖擊裝置和角度編碼器，所述錨桿錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)沖擊裝置，使沖擊裝置獲得初始能量，所述沖擊裝置用于瞬時(shí)撞擊安裝錨桿托盤的沖擊梁，以對(duì)錨桿施加沿其軸線方向的沖擊載荷，所述角度編碼器用于測(cè)試所述沖擊裝置的擺動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿支護(hù)工作狀態(tài)，圍巖瞬時(shí)破壞釋放能量時(shí)錨桿承受沖擊載荷，并且準(zhǔn)確有效地測(cè)試出錨桿承受的沖擊載荷，而且可對(duì)錨桿變形部位進(jìn)行剖切觀察。
【專利說明】一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及 測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，錨桿支護(hù)已成為煤礦巷道安全高效的主要支護(hù)方式，在我國煤礦巷道中得 到大面積推廣應(yīng)用。錨桿支護(hù)是將錨桿錨固于煤巖體內(nèi)，擰緊桿尾螺母，對(duì)圍巖施加預(yù)應(yīng) 力，約束巷道圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯(cuò)動(dòng)。
[0003] 煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)、巖層性質(zhì)及應(yīng)力條件非常復(fù)雜，大量處于采掘動(dòng)壓影響和地 質(zhì)構(gòu)造影響范圍內(nèi)的巷道，圍巖內(nèi)部應(yīng)力集聚到一定程度時(shí)突然釋放，巷道圍巖結(jié)構(gòu)瞬時(shí) 遭到破壞同時(shí)對(duì)巷道支護(hù)體造成沖擊。在采用錨桿支護(hù)的此類具有沖擊傾向的煤巖層巷道 內(nèi)，圍巖瞬時(shí)破壞釋放的能量，通過錨桿托盤和桿尾螺母沿軸向傳遞至錨桿桿體，使錨桿承 受軸向沖載荷，桿體短時(shí)間內(nèi)發(fā)生大變形，導(dǎo)致錨桿的承載力降低。研究錨桿支護(hù)過程承受 沖擊載荷時(shí)的力學(xué)性能，對(duì)深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究、提高高應(yīng)力沖擊巷道錨桿支護(hù)可靠性 和保證工程安全具有重要意義。
[0004] 研究錨桿工作過程中承受沖擊載荷時(shí)力學(xué)性能的方法主要有兩大類：井下試驗(yàn)與 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。
[0005] 井下試驗(yàn)主要測(cè)試錨桿的軸向受力，只能反映錨桿在圍巖變形過程中受到拉伸、 彎曲、剪切等各種外力綜合作用下形成的軸向應(yīng)力或軸向載荷，無法測(cè)試圍巖瞬時(shí)破壞釋 放能量時(shí)，錨桿承受的沖擊載荷，也不能測(cè)試錨桿受到?jīng)_擊載荷作用時(shí)的變形。此外，由于 井下特殊的環(huán)境，一些先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法與儀器的應(yīng)用也受到限制，而且能夠監(jiān)測(cè)的錨桿數(shù) 量有限，代表性不足。
[0006] 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)壳爸饕M(jìn)行錨桿桿體材料試件的沖擊試驗(yàn)，雖然測(cè)試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確， 能夠反映錨桿材料的抗沖擊性能。但是，室內(nèi)試驗(yàn)只根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)錨桿加工的試件直接 進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，無法模擬實(shí)際支護(hù)狀態(tài)的錨桿在圍巖瞬時(shí)破壞釋放能量時(shí)承受的沖擊載荷 和變形。
[0007] 因此，針對(duì)以上不足，需要一種能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿支護(hù)巷道圍巖過程中，圍 巖瞬時(shí)破壞釋放能量對(duì)錨桿施加沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)準(zhǔn)確有效地測(cè)試出錨 桿承受的沖擊載荷的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] (一）要解決的技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試方 法，該試驗(yàn)臺(tái)使得能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿支護(hù)巷道圍巖過程中，圍巖瞬時(shí)破壞釋放能量 對(duì)錨桿施加沖擊載荷，并且準(zhǔn)確有效地測(cè)試出錨桿承受的沖擊載荷，而且可對(duì)錨桿在沖擊 載荷作用下的變形進(jìn)行剖切觀察。
[0010] (二）技術(shù)方案
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)包括用 于礦山支護(hù)的錨桿，該試驗(yàn)臺(tái)還包括工作測(cè)試臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、沖擊裝置和角度編碼器，所述 錨桿錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)沖擊裝置，使所述沖擊裝置 獲得初始能量，所述沖擊裝置用于瞬時(shí)對(duì)錨桿施加沿其軸線方向的沖擊載荷，所述角度編 碼器用于測(cè)試所述沖擊裝置的擺動(dòng)角度。
[0012] 其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、減速器、減速器滑座和減速器托箱， 所述減速器通過減速器托箱安裝于減速器滑座的導(dǎo)軌上，所述電動(dòng)機(jī)安裝于所述減速器的 輸入端，所述減速器的輸出端通過電磁離合器與沖擊裝置連接，用于驅(qū)動(dòng)所述沖擊裝置，使 沖擊裝置獲得初始能量。
[0013] 其中，所述沖擊裝置包括擺錘、擺臂和擺錘滑座，所述擺錘滑座安裝于所述鉆孔模 型上方的滑軌上，所述減速器的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于擺錘滑座且與擺臂固定，用于擺升所述 擺臂遠(yuǎn)離錨桿，所述擺臂上連接有擺錘，所述擺錘用于在擺動(dòng)至最低點(diǎn)處時(shí)沿平行于錨桿 軸線方向撞擊所述沖擊梁，以對(duì)所述錨桿施加沿其軸線方向的沖擊載荷。
[0014] 其中，所述擺錘通過所述減速器輸出端上的角度編碼器測(cè)試其擺動(dòng)角度。
[0015] 其中，所述擺錘的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)所述擺錘分別通過擺臂位于擺錘滑座的兩 側(cè)。
[0016] 其中，所述錨桿的鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁上，且所述沖 擊梁上還設(shè)有與擺錘對(duì)應(yīng)設(shè)置的沖擊砧塊。
[0017] 其中，還包括鎖緊油缸、緩沖油缸，所述緩沖油缸沿平行于錨桿軸線的方向安裝于 擺錘滑座上，通過頂推擺錘滑座使擺錘滑座沿滑軌滑動(dòng)，并帶動(dòng)減速器托箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，所 述鎖緊油缸沿垂直于錨桿軸線的方向安裝于擺錘滑座上。
[0018] 其中，所述錨桿一端通過錨固劑與鉆孔模型的煤巖體物理模型孔壁粘結(jié)，錨桿的 鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁上。
[0019] 一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0020] S1、將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)；
[0021] S2、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置擺升至一定高度，以獲得初始勢(shì)能；
[0022] S3、關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置自由下擺并瞬時(shí)對(duì)錨桿施加沿其軸線方向的沖擊 載荷；
[0023] S4、沖擊后的沖擊裝置自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能；
[0024] S5、通過角度編碼器分別測(cè)試沖擊裝置沖擊前后的擺動(dòng)角度，并根據(jù)初始勢(shì)能與 沖擊后勢(shì)能的差值測(cè)得錨桿的沖擊載荷。
[0025] 其中，在步驟S1中，將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)，錨桿的 鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁上，并擰緊螺母施加預(yù)緊力，通過緩沖油 缸準(zhǔn)確定位擺錘撞擊沖擊梁的沖擊點(diǎn)，并吸收擺錘撞擊沖擊梁時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊力，通過 其液壓系統(tǒng)安裝的直動(dòng)式溢流閥卸荷，降低反向沖擊力導(dǎo)致的系統(tǒng)增壓，以對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn) 行保護(hù)；而且，根據(jù)錨桿軸向變形量，通過緩沖油缸頂推作用于擺錘滑座，以帶動(dòng)擺錘滑座 沿滑軌滑動(dòng)及減速器托箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，使擺錘在自由下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)貼緊沖擊梁上的沖擊砧塊 表面；通過鎖緊油缸將沖擊裝置鎖緊在沖擊加載的準(zhǔn)確位置；
[0026] 在步驟S2中，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，經(jīng)電磁離合器轉(zhuǎn)動(dòng)擺臂以擺升擺錘，使擺 錘擺升至一定高度獲得初始勢(shì)能，且控制電動(dòng)機(jī)調(diào)整擺錘的初始擺升角度，以改變擺錘獲 得的初始勢(shì)能；
[0027] 在步驟S3中，瞬間松開離合器，使擺錘下擺并在最低點(diǎn)處沿平行于錨桿軸線的方 向撞擊沖擊梁，擺錘的沖擊載荷傳遞給錨桿托盤后，經(jīng)螺母沿錨桿軸線的方向作用于錨桿 的桿體；
[0028] 在步驟S4中，擺錘在撞擊沖擊梁后自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能；
[0029] 在步驟S5中，利用角度編碼器記錄沖擊前后擺錘的擺升角度，并根據(jù)擺錘撞擊沖 擊梁前后的勢(shì)能變化以測(cè)定錨桿的沖擊載荷。
[0030] (三）有益效果
[0031] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：本發(fā)明用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn) 臺(tái)實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿支護(hù)巷道圍巖過程中，圍巖瞬時(shí)破壞釋放能量對(duì)錨桿施加沖擊 載荷，并且準(zhǔn)確有效地測(cè)試出錨桿承受的沖擊載荷，而且可對(duì)錨桿在沖擊載荷作用下的變 形進(jìn)行剖切觀察，為錨桿支護(hù)理論研究和復(fù)雜應(yīng)力條件下的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)深 化錨桿支護(hù)機(jī)理研究、提高錨桿支護(hù)可靠性和保證工程安全具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)的立體圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)的剖視圖。
[0034] 其中，2 :工作測(cè)試臺(tái)；5 :錨桿；8 :沖擊裝置；20 :驅(qū)動(dòng)裝置；62 :沖擊梁；81 :擺錘； 82 ;擺臂；83 :擺錘滑座；84 :鎖緊油缸；85 :緩沖油缸；93 :煤巖體物理模型；107 :角度編碼 器；201 :電動(dòng)機(jī)；202 :電磁離合器；203 :減速器；204 :減速器滑座；205 :減速器托箱。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0036] 在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個(gè)"的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語"上"、 "下"、"左"、"右"、"內(nèi)"、"外"、"前端"、"后端"、"頭部"、"尾部"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對(duì)重要性。
[0037] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0038] 如圖1-2所示，本發(fā)明提供的一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)包括用于礦山 支護(hù)的錨桿5,該試驗(yàn)臺(tái)還包括工作測(cè)試臺(tái)2、驅(qū)動(dòng)裝置20、沖擊裝置8和角度編碼器107， 錨桿5錨固于工作測(cè)試臺(tái)2的鉆孔模型內(nèi)，使沖擊裝置8獲得初始能量，沖擊裝置8用于瞬 時(shí)對(duì)錨桿5施加沿其軸線方向的沖擊載荷，角度編碼器107用于測(cè)試沖擊裝置8的擺動(dòng)角 度。
[0039] 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，該試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置20包括電動(dòng)機(jī)201、電磁離合器202、 減速器203、減速器滑座204和減速器托箱205，減速器203通過減速器托箱205安裝于減速 器滑座204的導(dǎo)軌上，可在導(dǎo)軌上直線滑動(dòng)。電動(dòng)機(jī)201安裝于減速器203的輸入端，電動(dòng) 機(jī)201為減速器203提供動(dòng)力支持，優(yōu)選地，減速器203為雙渦輪減速機(jī)；而且，減速器203 的輸出端通過電磁離合器202與沖擊裝置8連接，用于驅(qū)動(dòng)沖擊裝置8遠(yuǎn)離錨桿5。
[0040] 相應(yīng)地，沖擊裝置8包括擺錘81、擺臂82和擺錘滑座83,擺錘滑座83安裝于鉆孔 模型上方的滑軌上，擺錘滑座83可在滑軌上直線滑動(dòng)，減速器203的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于擺 錘滑座83,當(dāng)擺錘滑座83在滑軌上直線滑動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)減速器203沿減速器滑座204的導(dǎo) 軌同步直線滑動(dòng)；而且，減速器203的輸出端與擺臂82固定，用于擺升擺臂82遠(yuǎn)離錨桿5， 同時(shí)，擺臂82上連接有擺錘81，并帶動(dòng)擺錘81擺動(dòng)至一定高度。瞬時(shí)松開電磁離合器202 以使擺錘81下擺，擺錘81用于在擺動(dòng)至最低點(diǎn)處時(shí)沿平行于錨桿5軸線方向撞擊沖擊梁 62,以對(duì)錨桿5施加沿其軸線方向的沖擊載荷。
[0041] 其中的錨桿5的鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁62上，且沖擊 梁62上還設(shè)有與擺錘81對(duì)應(yīng)設(shè)置的沖擊砧塊。
[0042] 而且，控制電動(dòng)機(jī)201調(diào)整擺錘81的初始擺升角度，可以改變擺錘81獲得的初始 勢(shì)能，進(jìn)而調(diào)整沖擊載荷。擺錘81在撞擊沖擊梁62前后，通過減速器203輸出端上的角度 編碼器107測(cè)試其擺動(dòng)角度。擺動(dòng)角度包括沖擊前擺錘81擺升至一定高度時(shí)的擺角及沖 擊后擺錘81自由回?cái)[至一定高度的擺角。
[0043] 優(yōu)選地，擺錘81的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)擺錘81分別通過擺臂82位于擺錘滑座83 的兩側(cè)。
[0044] 此外，該試驗(yàn)臺(tái)還包括鎖緊油缸84、緩沖油缸85,鎖緊油缸84沿垂直于錨桿5軸 線的方向安裝于擺錘滑座83上，用于將沖擊裝置8鎖緊在沖擊加載的準(zhǔn)確位置，緩沖油缸 85沿平行于錨桿5軸線的方向安裝于擺錘滑座83上，通過頂推擺錘滑座83使擺錘滑座83 沿滑軌滑動(dòng)，并帶動(dòng)減速器托箱205沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，以準(zhǔn)確定位沖擊位置，吸收擺錘81撞擊沖 擊梁62時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊力；施加沖擊載荷前，通過推移擺錘滑座83以準(zhǔn)確定位沖擊點(diǎn)， 緩沖油缸85可有效吸收擺錘81撞擊沖擊梁62時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊力，并通過液壓系統(tǒng)安裝 的直動(dòng)式溢流閥卸荷，降低反向沖擊力導(dǎo)致的系統(tǒng)增壓，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)。
[0045] 可根據(jù)錨桿5軸向變形量，緩沖油缸85頂推擺錘滑座83并帶動(dòng)減速器托箱205 沿各自導(dǎo)軌直線移動(dòng)，使擺錘81在自由下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，擺錘81沖擊端面貼緊沖擊梁62上的 沖擊砧塊表面，保證了擺錘81在最低點(diǎn)位置撞擊沖擊梁62,并使擺錘81獲得的初始勢(shì)能全 部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)實(shí)施沖擊。
[0046] 該試驗(yàn)臺(tái)的沖擊機(jī)構(gòu)采用多重閉鎖，保證了操作人員和設(shè)備安全。緩沖油缸與鉆 臺(tái)復(fù)位油缸間相互閉鎖，錨桿5安裝時(shí)，沖擊機(jī)構(gòu)不能啟動(dòng)；沖擊機(jī)構(gòu)使用的失電型電磁離 合器，使沖擊機(jī)構(gòu)在非工作狀態(tài)下閉鎖，擺錘81不能自由擺動(dòng)。
[0047] 此外，為了保證測(cè)試數(shù)據(jù)的真實(shí)性，錨桿5通過錨固劑與鉆孔模型的煤巖體物理 模型93粘結(jié)。
[0048] 進(jìn)一步地，煤巖體物理模型93優(yōu)選為真實(shí)的煤或巖石，此外，煤巖體物理模型93 也可為與煤、巖石相似的其他工程材質(zhì)制成的鉆孔模型；錨固劑是由不飽和聚酯樹脂、固化 齊IJ、促進(jìn)劑和其它輔料，按一定比例配制而成的粘稠狀錨固粘接材料，由聚酯薄膜分割包裝 呈圓柱狀藥卷，具有攪拌后常溫固化快，粘接強(qiáng)度高，錨固力可靠和耐久力好等優(yōu)良性能， 確保測(cè)試數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
[0049] 本發(fā)明還提供一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，包括如下步驟：
[0050] S1、將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)；
[0051] S2、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置擺升至一定高度，以獲得初始勢(shì)能；
[0052] S3、關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置瞬時(shí)對(duì)錨桿施加沿其軸線方向的沖擊載荷；
[0053] S4、沖擊后的沖擊裝置自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能；
[0054] S5、通過角度編碼器分別測(cè)試沖擊裝置沖擊前后的擺動(dòng)角度，并根據(jù)初始勢(shì)能與 沖擊后勢(shì)能的差值測(cè)得錨桿所吸收的沖擊能量。
[0055] 其中，在步驟S1中，將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)，錨桿的 鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁上，并擰緊螺母施加預(yù)緊力，通過緩沖油 缸準(zhǔn)確定位擺錘撞擊沖擊梁的沖擊點(diǎn)，并吸收擺錘撞擊沖擊梁時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊力，通過 其液壓系統(tǒng)安裝的直動(dòng)式溢流閥卸荷，降低反向沖擊力導(dǎo)致的系統(tǒng)增壓，以對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn) 行保護(hù)；而且，根據(jù)錨桿軸向變形量，通過緩沖油缸頂推作用于擺錘滑座，以帶動(dòng)擺錘滑座 沿滑軌滑動(dòng)及減速器托箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，使擺錘在自由下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)貼緊沖擊梁上的沖擊砧塊 表面；通過鎖緊油缸將沖擊裝置鎖緊在沖擊加載的準(zhǔn)確位置；
[0056] 在步驟S2中，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，經(jīng)電磁離合器轉(zhuǎn)動(dòng)擺臂以擺升擺錘，使擺 錘擺升至一定高度獲得初始勢(shì)能，且控制電動(dòng)機(jī)調(diào)整擺錘的初始擺升角度，以改變擺錘獲 得的初始勢(shì)能；
[0057] 在步驟S3中，瞬間松開離合器，使擺錘下擺并在最低點(diǎn)處沿平行于錨桿軸線的方 向撞擊沖擊梁，擺錘的沖擊載荷傳遞給錨桿托盤后，經(jīng)螺母沿錨桿軸線的方向作用于錨桿 的桿體；
[0058] 在步驟S4中，擺錘在撞擊沖擊梁后自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能；
[0059] 在步驟S5中，利用角度編碼器記錄沖擊前后擺錘的擺升角度，并根據(jù)擺錘撞擊沖 擊梁前后的勢(shì)能變化測(cè)定錨桿的沖擊載荷。
[0060] 綜上所述，本發(fā)明用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿在具 有沖擊傾向的煤炭層巷道內(nèi)，圍巖瞬時(shí)破壞釋放能量時(shí)錨桿的受力狀態(tài)；并且準(zhǔn)確有效地 測(cè)試出錨桿承受的沖擊載荷，而且可對(duì)錨桿變形部位進(jìn)行剖切觀察，為錨桿支護(hù)理論研究 和復(fù)雜應(yīng)力條件下的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究、提高錨桿支護(hù)可 靠性和保證工程安全具有重要意義。
[0061] 本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā) 明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選 擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，包括用于礦山支護(hù)的錨桿（5)，其特征在于， 還包括工作測(cè)試臺(tái)（2)、驅(qū)動(dòng)裝置（20)、沖擊裝置（8)和角度編碼器（107)，所述錨桿（5)錨 固于工作測(cè)試臺(tái)（2)的鉆孔模型內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)裝置（20)用于驅(qū)動(dòng)沖擊裝置（8)，使所述沖擊 裝置（8)獲得初始能量，所述沖擊裝置（8)用于瞬時(shí)對(duì)錨桿（5)施加沿其軸線方向的沖擊 載荷，所述角度編碼器（107)用于測(cè)試所述沖擊裝置（8)的擺動(dòng)角度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝 置（20)包括電動(dòng)機(jī)（201)、電磁離合器（202)、減速器（203)、減速器滑座（204)和減速器托 箱（205)，所述減速器（203)通過減速器托箱（205)安裝于減速器滑座（204)的導(dǎo)軌上，所 述電動(dòng)機(jī)（201)安裝于所述減速器（203)的輸入端，所述減速器（203)的輸出端通過電磁 離合器（202)與沖擊裝置（8)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述沖擊裝置（8)，使所述沖擊裝置（8)獲得 初始能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述沖擊裝 置（8)包括擺錘（81)、擺臂（82)和擺錘滑座（83)，所述擺錘滑座（83)安裝于所述鉆孔模 型上方的滑軌上，所述減速器（203)的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于擺錘滑座（83)且與擺臂（82)固 定，用于擺升所述擺臂（82)，所述擺臂（82)上連接有擺錘（81)，所述擺錘（81)用于在擺動(dòng) 至最低點(diǎn)處時(shí)沿平行于錨桿（5)軸線方向撞擊所述沖擊梁￠2)，以對(duì)所述錨桿（5)施加沿 其軸線方向的沖擊載荷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述擺錘 (81)通過所述減速器（203)輸出端上的角度編碼器（107)測(cè)試其擺動(dòng)角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述擺錘 (81)的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)所述擺錘（81)分別通過擺臂（82)位于擺錘滑座（83)的兩側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述錨桿（5) 的鉆孔模型外露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁（62)上，且所述沖擊梁（62)上還設(shè)有 與擺錘（81)對(duì)應(yīng)設(shè)置的沖擊站塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，還包括鎖緊 油缸（84)、緩沖油缸（85)，所述緩沖油缸（85)沿平行于錨桿（5)軸線的方向安裝于擺錘滑 座（83)上，通過頂推擺錘滑座（83)使擺錘滑座（83)沿滑軌滑動(dòng)，并帶動(dòng)減速器托箱（205) 沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，所述鎖緊油缸（84)沿垂直于錨桿（5)軸線的方向安裝于擺錘滑座（83)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述錨桿（5) 一端通過錨固劑與鉆孔模型的煤巖體物理模型（93)孔壁粘結(jié)，錨桿（5)的鉆孔模型外露端 通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁（62)上。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)試錨桿沖擊載荷的試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方 法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)； 52、 啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置擺升至一定高度，以獲得初始勢(shì)能； 53、 關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置，使沖擊裝置瞬時(shí)對(duì)錨桿施加沿其軸線方向的沖擊載荷； 54、 沖擊后的沖擊裝置自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能； 55、 通過角度編碼器分別測(cè)試沖擊裝置沖擊前后的擺動(dòng)角度，并根據(jù)初始勢(shì)能與沖擊 后勢(shì)能的差值測(cè)得錨桿所吸收的沖擊能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)試方法，其特征在于， 在步驟S1中，將待測(cè)的錨桿一端錨固于工作測(cè)試臺(tái)的鉆孔模型內(nèi)，錨桿的鉆孔模型外 露端通過托盤、螺母鎖緊固定于沖擊梁上，并擰緊螺母施加預(yù)緊力，通過緩沖油缸準(zhǔn)確定位 擺錘撞擊沖擊梁的沖擊點(diǎn)，并吸收擺錘撞擊沖擊梁時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊力，通過其液壓系統(tǒng) 安裝的直動(dòng)式溢流閥卸荷，降低反向沖擊力導(dǎo)致的系統(tǒng)增壓，以對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；而 且，根據(jù)錨桿軸向變形量，通過緩沖油缸頂推作用于擺錘滑座，以帶動(dòng)擺錘滑座沿滑軌滑動(dòng) 及減速器托箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，使擺錘在自由下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)貼緊沖擊梁上的沖擊砧塊表面；通過 鎖緊油缸將沖擊裝置鎖緊在沖擊加載的準(zhǔn)確位置； 在步驟S2中，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，經(jīng)電磁離合器轉(zhuǎn)動(dòng)擺臂以擺升擺錘，使擺錘擺 升至一定高度獲得初始勢(shì)能，且控制電動(dòng)機(jī)調(diào)整擺錘的初始擺升角度，以改變擺錘獲得的 初始勢(shì)能； 在步驟S3中，瞬間松開離合器，使擺錘下擺并在最低點(diǎn)處沿平行于錨桿軸線的方向 撞擊沖擊梁，擺錘的沖擊載荷傳遞給錨桿托盤后，經(jīng)螺母沿錨桿軸線的方向作用于錨桿桿 體； 在步驟S4中，擺錘在撞擊沖擊梁后自由擺升至一定高度，形成沖擊后勢(shì)能； 在步驟S5中，利用角度編碼器記錄沖擊前后擺錘的擺升角度，并根據(jù)擺錘撞擊沖擊梁 前后的勢(shì)能變化測(cè)定錨桿的沖擊載荷。
【文檔編號(hào)】G01N3/30GK104111201SQ201410306755
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】康紅普, 楊景賀, 林健, 吳擁政, 呂華文, 高富強(qiáng), 邵培森 申請(qǐng)人:天地科技股份有限公司