专利名称：锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锚杆支护预应力测量领域，特别涉及一种锚杆预紧力矩与轴向力 关系测量装置。
背景技术：
在使用锚杆进行巷道支护时，只有在安装锚杆时，对锚杆施加合适的预应力，才能 实现锚杆主动支护的作用，保证巷道支护效果。目前，在煤矿井下主要采用风动或液压扳 手、锚杆钻机配合扭力倍增器等方式来拧紧锚杆螺母，以对锚杆施加较高的初始预应力，因 此锚杆预紧力矩成为评价预应力锚杆支护施工质量的重要指标之一。为保证在施工过程中 对锚杆施加合理的轴向预应力，必须了解锚杆预紧力矩与轴向预紧力的对应关系。目前现 场以及实验室对锚杆轴向预紧力的测定方法较繁琐，测试成本较高，不适合应用于大面积 测试。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是提高实验室测量锚杆预紧力矩和轴向预紧力关 系的精确性，简化测量装置的结构和测量步骤，降低测试成本。( 二 )技术方案为此，本实用新型提供了一种锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，包括支撑 台，设置在所述支撑台上方的测力传感器，设置在所述测力传感器上方的传力垫圈，依次穿 过所述传力垫圈、测力传感器和支撑台的中心孔的锚杆，所述锚杆的顶端由设置在所述传 力垫圈上方的锚杆螺母固定，所述锚杆的底端由设置在所述支撑台下方的固定螺母固定， 套设在所述锚杆螺母外面的套筒将所述锚杆螺母和力矩扳手连接，所述测力传感器还与电 阻应变仪连接。还包括传力垫板，设置在所述固定螺母和支撑台之间。还包括减摩垫圈，设置在所述传力垫圈和锚杆螺母之间。其中，所述力矩扳手为指针式力矩扳手。所述电阻应变仪通过专用屏蔽电缆与测力传感器相连接。(三)有益效果上述技术方案具有如下有益效果能够精确测量锚杆的预紧力矩与锚杆轴向预紧 力的对应关系，该装置结构简单、成本低廉、易于操作实现。
图1是本实用新型实施例的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置结构示意图。其中，1 力矩扳手；2 套筒；3 锚杆螺母；4 减摩垫圈；5 传力垫圈；6 锚杆；7 传力垫板；8 固定螺母；9 测力传感器；10 电阻应变仪；11 支撑台。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1所示，为本实用新型实施例的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置结构示 意图，本实施例包括力矩扳手1、套筒2、锚杆螺母3、减摩垫圈4、传力垫圈5、锚杆6、传力垫 板7、固定螺母8、锚杆测力传感器9、电阻应变仪10以及支撑台11。支撑台11为一长方形面的桌体，支撑台11下方设置有固定螺母8，用于固定锚杆 6的尾部，防止在拧紧锚杆螺母3的过程中，锚杆6向上移动。优选地，固定螺母8和支撑台 11之间还设置有传力垫板7。支撑台11的上方设置有测力传感器9，用于测量锚杆的轴向 荷载，测力传感器9为长方体，中心设有锚杆孔，用于锚杆6的穿入。测力传感器9的锚杆 孔上安设有传力垫圈5，优选地采用刚度和强度都较大的传力垫圈，本实施例选用的传力垫 圈5为半球形。测力传感器9通过专用屏蔽电缆与电阻应变仪10连接，测量时，电阻应变 仪10用于直接读出测力传感器9的应变值。传力垫圈5的上方，优选地还设置有减摩垫圈 4，用于减少上下部件之间的摩擦；减摩垫圈4的上方设置有锚杆螺母3，套筒2套设在锚杆 螺母3的外部，且将力矩扳手1和锚杆螺母3连接，力矩扳手1用于对锚杆螺母3施加预紧 力矩，通过套筒2将该预紧力矩施加到锚杆螺母3上，套筒2的规格与锚杆6的螺纹的规格 相匹配。锚杆6依次穿过传力垫圈5、测力传感器9和支撑台11的中心孔。锚杆6的顶端 用锚杆螺母3进行固定，锚杆6的底端用固定螺母8进行固定。其中力矩扳手1和套筒2构成本实施例测量装置的力矩施加部分，测力传感器9、 电阻应变仪10以及屏蔽电缆线组成本测量装置的测力部分，传力垫板7和固定螺母8组成 本测量装置的锚杆固定部分，试验台11为本测量装置的支撑部分。应用本实施例的测量装置进行测量试验时，将待测锚杆6自下而上依次穿过传力 垫板7、支撑台11、测力传感器9、传力垫圈5以及减摩垫圈4，用固定螺母8和锚杆螺母3 分别将锚杆6的两个端部固定；然后，采用专用屏蔽电缆将电阻应变仪10与测力传感器9 相连接；最后，将指针式力矩扳手1用套筒2套在锚杆6的锚杆螺母3上，转动力矩扳手1， 给锚杆6施加预紧力矩。锚杆6所受的轴向预紧力经测力传感器9传递给电阻应变仪10， 由电阻应变仪10直接读出测力传感器9的应变值并换算得出锚杆6所受的轴向预紧力；继 续转动力矩扳手1，分别测出锚杆6在不同预紧力矩作用下对应的锚杆轴向预紧力；最后， 对测试试验采集的多组锚杆轴向预紧力数据进行数理统计分析，确定不同杆体直径、有无 减摩垫圈以及使用不同材质减摩垫圈等情况下，锚杆预紧力矩与轴向预紧力的关系式。本实用新型提供的锚杆预紧力与轴向力关系测量装置，无论用于实验室还是用于 现场均可以准确、快速地对不同规格的锚杆螺纹条件下，锚杆的预紧力矩与轴向预应力的 对应关系进行试验室研究。本测量装置能够精确测量锚杆的预紧力矩与锚杆轴向预紧力的 对应关系，该装置结构简单、成本低廉、易于操作实现。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改 进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，其特征在于，包括支撑台，设置在所述支撑 台上方的测力传感器，设置在所述测力传感器上方的传力垫圈，依次穿过所述传力垫圈、测 力传感器和支撑台的中心孔的锚杆，所述锚杆的顶端由设置在所述传力垫圈上方的锚杆螺 母固定，所述锚杆的底端由设置在所述支撑台下方的固定螺母固定，套设在所述锚杆螺母 外面的套筒将所述锚杆螺母和力矩扳手连接，所述测力传感器还与电阻应变仪连接。
2.如权利要求1所述的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，其特征在于，还包括传 力垫板，设置在所述固定螺母和支撑台之间。
3.如权利要求1或2所述的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，其特征在于，还包 括减摩垫圈，设置在所述传力垫圈和锚杆螺母之间。
4.如权利要求1所述的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，其特征在于，所述力矩 扳手为指针式力矩扳手。
5.如权利要求1或2或4所述的锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，其特征在于，所 述电阻应变仪通过屏蔽电缆与所述测力传感器相连接。
专利摘要本实用新型涉及锚杆支护预应力测量领域，公开了一种锚杆预紧力矩与轴向力关系测量装置，该装置包括支撑台，设置在所述支撑台上方的测力传感器，设置在所述测力传感器上方的传力垫圈，依次穿过所述传力垫圈、测力传感器和支撑台的中心孔的锚杆，所述锚杆的顶端由设置在所述传力垫圈上方的锚杆螺母固定，所述锚杆的底端由设置在所述支撑台下方的固定螺母固定，套设在所述锚杆螺母外面的套筒将所述锚杆螺母和力矩扳手连接，所述测力传感器还与电阻应变仪连接。本实用新型提供的测量装置能够精确测量锚杆的安装力矩与锚杆轴向预紧力的对应关系，该装置结构简单、成本低廉、易于操作实现。
文档编号G01L1/22GK201852662SQ20102056895
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者吴拥政, 康红普, 李佩全, 林健, 范明建, 黄向菁 申请人:天地科技股份有限公司, 淮南矿业(集团)有限责任公司
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