一種錨桿錨固力預警裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種錨桿錨固力預警裝置，尤其涉及一種對錨桿受力狀態進行無損檢測的預警裝置。
【背景技術】
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[0002]目前國內許多礦井開采或開拓延伸的深度已經超過了 700m，有的甚至超過了1000m，礦井中出現了越來越多的傳統方法難以控制的軟巖巷道，而其中多數巷道處于多次返修、多次擴刷、多次支護的不利局面。軟巖強度弱、結構差，變形量大，巷道的圍巖松動區范圍大，巖體承載能力差，支護方式的選擇既要滿足適應圍巖的變形又要滿足對圍巖的支護，因此對于錨桿的要求越來越高。在現今的煤礦開采過程中，由于支護質量達不到設計標準，致使不斷對其進行修復。錨桿會因為錨固劑的安裝不合適，一段時間過后就會出現脫錨，錨固力不足，在巷道中也可能因為環境比較潮濕，錨桿與過多的水接觸造成錨固力不足，從而錨固效果降低，除此之外，錨桿本身的安裝以及應用過程中也會出現錨固力不足等現象，然而這些狀況在外觀上看不出來，如果長時間使用這種錨桿，會造成巷道坍塌，發生很大的事故。
[0003]現今已有錨桿錨固力光纖光柵檢測系統裝置和錨桿拉力計。錨桿錨固力光纖光柵檢測系統裝置由光纖光柵傳感器陣列、光纖光柵錨桿測力計、光纖光柵解調儀、光纜和計算機組成。光纖光柵錨桿測力計主要由在環形彈性體壁上均勻布置多個光纖光柵組成。光纖光柵錨桿測力計安裝在錨桿錨固端端部，同時在錨桿桿身布設光纖光柵傳感器陣列，光纖光柵傳感器陣列、光纖光柵錨桿測力計分別通過光纜與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀與計算機連接。但是，錨桿錨固力光纖光柵檢測系統裝置構件多、操作過程繁瑣、成本高，不宜大規模應用。錨桿拉力計在檢測錨固力時是抽樣做破壞錨桿試驗來檢測錨桿受力狀態，所以也存在一定的自身缺陷性。
【發明內容】
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[0004]技術問題:本發明的目的是解決錨桿錨固力檢測系統裝置構件多、操作過程繁瑣、成本的問題，提供一種結構及操作簡單的無損檢測錨固力的預警裝置。
[0005]技術方案:本發明包括:外殼、高強度中央彈簧、齒條、側面反光帶和可旋轉式廣角反光帶、垂直塑料斜齒圓錐錐齒輪、外片球殼和內片球殼、上底座和下底座、空芯圓柱，所述中央彈簧焊接于上底座和下底座的中心圓槽內；所述齒條的底端焊接在上底座上，齒條通過下底座中央圓槽邊緣小孔伸入內片球殼內，齒條與豎直齒輪齒合相連；所述豎直齒輪與水平齒輪齒合相連；所述內片球殼大口徑內側邊緣焊接圓周螺齒與水平齒輪齒合相連；所述外片球殼小口徑設有螺紋，空芯圓柱上設對應螺紋，二者相對擰動可固定或卸下外片球殼，且外片球殼的殼體被挖去部分表面積，挖去的表面積呈規則的長方形，占總面積1 %?40 %，在內片球殼部分外表面貼上反光帶，反光帶的面積占內片球殼總表面積的40%?50% ;所述內片球殼部分外表面貼有的反光帶在裝置安裝完成時，隱藏在外片球殼內，只有當內片球殼相對于外片球殼轉動時，才能使隱藏在外片球殼內的內片球殼外表面的反光帶顯露出來。裝置功能的實現如下:當錨桿錨固力降低時，裝置的中央彈簧會松弛致使齒條帶動豎直齒輪轉動，豎直齒輪帶動水平齒輪轉動，水平齒輪帶動內片球殼轉動，可使內片球殼相對于外片球殼轉動，從而使隱藏在外片球殼內的內片球殼外表面的反光帶顯露出來，通過燈光照射反光帶即可分辨錨固力不足的錨桿。
[0006]錨桿錨固力預警裝置主要用到了胡克的彈性定律，齒輪傳動原理，反光帶薄透鏡成像原理，具體原理分析如下:
[0007]胡克的彈性定律指出:在彈性限度內，彈簧的彈力F和彈簧的長度變化量X成正比，即F = kxo k是物質的彈性系數，它由材料的性質所決定，負號表示彈簧所產生的彈力與其伸長(或壓縮)的方向相反。根據胡克定律，制作符合彈性系數要求的高強度中央彈簧。所述彈簧處于裝置內部并與底座焊接在一起。
[0008]齒輪傳動原理是指:用主從動輪輪齒直接傳遞運動和動力的裝置。齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。在裝置的內部，由于中央彈簧僅僅發生微小的形變量，與齒條(與底座焊接在一起)相互連接的齒輪轉動受到的阻力僅等于裝置外側廣角反光帶轉動時受到的摩擦力。因此，在裝置的設計時，采用材質較輕但是強度較高的塑料齒輪，減輕自身重量同時又能滿足使用需求。相互咬合的齒輪在轉動過程中，將裝置中央豎直彈簧的形變轉化成預警裝置側面反光帶的轉動。
[0009]反光帶薄透鏡成像原理:它能將遠方直射光線反射回發光處，不論在白天或黑夜均有良好的逆反射光學性能。尤其是晚上，能夠發揮如同白天一樣的高能見度。使用這種高能見度反光材料制成的反光膠帶，無論使用者是在遙遠處，還是散射光干擾的情況下，都可以比較容易地被發現。能使工作人員在夜間看清標志，很大程度地提高了人們夜間對標志的識別能力。反光帶上的反光膜是利用光學原理，能把光線逆反射到光源處的一種特殊結構的面膜。反光膜的使用壽命一般在3至7年，7年后的亮度保留值至少為初始值的50%。這種材料恰好方便于在惡劣的井下環境中使用。
[0010]有益效果:錨桿錨固力預警裝置通過中央彈簧來實現當錨桿松動時，巖層輕微脫落或螺帽松動時，托盤在彈簧的作用下也能與巖層接觸并有力的作用。該裝置提高了錨桿對巷道的支護能力，特別是巷道巖層地質條件較差時，可提高巖層的整體性。彈簧伸長的同時帶動斜齒輪與齒條的組合運動，這時反光帶露出，用燈光照射可以發現錨固力不足的錨桿，以便工作人員維修或替換。這樣一來，減少了后期維護工作和煤礦開采成本，保證了礦井安全高效的生產。
【附圖說明】
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[0011]圖1是本發明錨桿錨固力預警裝置結構示意圖；
[0012]圖2是圖1中的A部分放大示意圖；
[0013]圖3是圖2中的B部分放大示意圖；
[0014]圖4是裝置的外片球殼與空芯圓柱通過螺紋連接的示意圖；
[0015]圖5是圖1中的齒輪傳動部件放大示意圖；
[0016]圖6是本發明錨桿錨固力預警裝置的內部結構示意圖；
[0017]圖7是本發明錨桿錨固力預警裝置的表面結構示意圖；
[0018]圖8是本發明錨桿錨固力預警裝置實施步驟一示意圖；
[0019]圖9是本發明錨桿錨固力預警裝置實施步驟二示意圖；
[0020]圖10是本發明錨桿錨固力預警裝置實施步驟三示意圖；
[0021]圖中:1 一外殼，2—彈簧，3—垂直塑料斜齒圓錐錐齒輪，4一貼在內片外殼外表面的反光帶(側面反光帶和可旋轉式廣角反光帶)，5—托盤，6—螺帽，7—錨桿主體，8—鉆孔，9一巖體，10—齒條，11一豎直齒輪，12一水平齒輪，13一外片球殼，14一內片球殼，15一上底座，16—下底座，17—圓周螺齒，18—空芯圓柱，19 一螺紋。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖中與具體實施例對本發明作進一步的描述:
[0023]如圖1?7所示，本發明錨桿錨固力預警裝置包括:外殼1、高強度中央彈簧2、齒條10、側面反光帶和可旋轉式廣角反光帶4、垂直塑料斜齒圓錐錐齒輪3、外片球殼13和內片球殼14、上底座15和下底座16、空芯圓柱18，所述中央彈簧2焊接于上底座15和下底座16的中心圓槽內；所述齒條10的底端焊接在上底座15上，齒條10通過下底座15中央圓槽邊緣小孔伸入內片球殼14內，齒條10與豎直齒輪11齒合相連；所述豎直齒輪11與水平齒輪12齒合相連；所述內片球殼14大口徑內側邊緣焊接圓周螺齒17與水平齒輪12齒合相連(如圖3所示);所述外片球殼13小口徑設有螺紋19，空芯圓柱18上設對應螺紋19，二者相對抒動可固定或卸下外片球殼(如圖4所不)，在內片球殼14部分外表面貼上反光帶4 ;所述內片球殼14部分外表面貼有的反光帶4在裝置安裝完成時，隱藏在外片球殼13內，只有當內片球殼14相對于外片球殼13轉動時，才能使隱藏在外片球殼13內的內片球殼14外表面的反光帶4顯露出來。
[0024]具體的實施步驟如下:
[0025]步驟一:如圖8所示，在巖體9的鉆孔8內插入并用托盤5固定錨桿主桿7 ；
[0026]步驟二:如圖9所示，在托盤5和螺帽6之間加入此裝置，擰緊螺帽6，使中央彈簧2處于壓縮狀態；
[0027]步驟三:如圖10所示，當錨桿的錨固力減小時，被壓縮的中央彈簧2伸長使托盤5與螺帽6之間的距離增大，齒條10帶動豎直齒輪11轉動，豎直齒輪11帶動水平齒輪12轉動，水平齒輪12轉動，可帶動內片球殼14大口徑內側邊緣的圓周螺齒17轉動，使內片球殼14相對于外片球殼13轉動，從而使隱藏在外片球殼13內的內片球殼14外表面的反光帶4顯露出來，通過燈光照射反光帶4即可分辨錨固力不足的錨桿。
【主權項】
1.一種錨桿錨固力預警裝置，其特征在于:外殼(I)、高強度中央彈簧(2)、齒條(10)、側面反光帶和可旋轉式廣角反光帶(4)、垂直塑料斜齒圓錐錐齒輪(3)、外片球殼(13)和內片球殼(14)、上底座(15)和下底座(16)、空芯圓柱(18)，所述中央彈簧⑵焊接于上底座(15)和下底座(16)的中心圓槽內；所述齒條(10)的底端焊接在上底座(15)上，齒條(10)通過下底座(15)中央圓槽邊緣小孔伸入內片球殼(14)內，齒條(10)與豎直齒輪(11)齒合相連；所述豎直齒輪(11)與水平齒輪(12)齒合相連；所述內片球殼(14)大口徑內側邊緣焊接圓周螺齒(17)與水平齒輪(12)齒合相連，內片球殼(14)部分外表面貼有反光帶(4);所述外片球殼(13)小口徑設有螺紋(19)，空芯圓柱(18)上設對應螺紋(19)。
2.根據權利要求1所述的錨桿錨固力預警裝置，其特征在于:所述外片球殼(13)的殼體被挖去部分表面積，挖去的表面積呈規則的長方形，占總面積10%?40%。
3.根據權利要求1所述的錨桿錨固力預警裝置，其特征在于:所述反光帶(4)的面積占內片球殼(14)總表面積的40%?50%，在裝置安裝完成時，隱藏在外片球殼(13)下，只有當內片球殼(14)相對于外片球殼(13)轉動時，才能使反光帶(4)通過外片球殼(13)被挖去的部分顯露出來。
4.根據權利要求1或3所述的錨桿錨固力預警裝置，其特征在于:所述反光帶(4)在一定的使用年限后，可以通過人為轉動外片球殼(13)，從空芯圓柱(18)上卸下外片球殼(13)，以便于調換貼在內片球殼(14)外表面的反光帶(4)。
【專利摘要】本發明公開了一種錨桿錨固力預警裝置，包括外殼、高強度中央彈簧、齒條、側面反光帶和可旋轉式廣角反光帶、齒輪、外片球殼和內片球殼、上底座和下底座、空芯圓柱，所述中央彈簧焊接于上底座和下底座的中心圓槽內。裝置功能的實現如下：當錨桿錨固力降低時，裝置的中央彈簧會松弛致使齒條帶動豎直齒輪轉動，豎直齒輪帶動水平齒輪轉動，水平齒輪帶動內片球殼轉動，可使內片球殼相對于外片球殼轉動，從而使隱藏在外片球殼內的內片球殼外表面的反光帶顯露出來，通過燈光照射反光帶即可分辨錨固力不足的錨桿。從而提供一種結構及操作簡單的無損檢測錨固力的預警裝置。
【IPC分類】G01L5-00
【公開號】CN104568274
【申請號】CN201510030020
【發明人】胡志強, 訾城, 盧輝, 王奈, 羿井司
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月21日