一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置及加工方法
【专利说明】一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置及加工方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及锚杆技术领域，尤其涉及一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置及加工方法。
【背景技术】
[0003]管缝式锚杆是一种全长锚固，主动加固围岩的新型锚杆，它的立体部分是一根纵向开缝的高强度钢管，当安装于比管径稍小的钻孔时，可立即在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上锚杆托盘托板的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，并实现岩层紧固。
[0004]全断面锚杆拉力计是一种用于监测、评判锚喷支护中锚杆的强度、锚固力及锚固质量的一种工具，它对锚喷支护理论各种锚杆的研宄以及工程质量的检验具有重大作用，在现有技术中，管缝式锚杆与锚杆拉力计之间只是通过几个固定卡板组合，安装和拆卸复杂，实际使用起来效率低，并通过岩层的挤压力将其连接在一块，由于岩层对固定卡板的挤压力，影响锚杆拉力计检测结果，测试结果不理想，达不到最接近实际的结果，并且难以完成在实验室内可进行全断面拉拔的技术难题，在加工过程中采用普通的圆钢毛坯制造，直接利用各种机床对各个部件采用统一的加工方法，在使用过程中，受到拉拔和岩层的挤压时，各个平面所受到的挤压力的方向和大小不同，表面抗压和抗拉的要求不同，某个部位会出现变形，甚至出现裂纹，进而轴向伸长，降低了部件的使用寿命，影响真是的测量结果。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种全断面管缝锚杆拉力计连接夹具，采用快速插接式结构，在日常使用时，操作灵活简单，节约大量时间，节省人力，实际使用起来效率高，测试数据理想，接近管缝锚杆锚固力实际值，可以准确地检测锚喷支护中锚杆的强度、锚固力及锚固质量。
[0006]本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是:
一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置，包括大夹具I，与大夹具I配合的小夹具2和设置在大夹具I与小夹具2周向外侧的套筒3，所述大夹具I的上部设有卡块4，卡块4的一侧在竖直方向上设有断面A6，卡块4的下部外侧设有闭合面B7，卡块4的下部设有底座5，底座5的上表面为平面C8，底座5的中心位置上下通有中心孔9，中心孔9伸入所述卡块4内部，中心孔9上端的端口向外设有斜向上的斜面D10，斜面DlO的最外端设有凹槽11，凹槽11上端内沿的位置处设有斜向外侧的斜面E12。
[0007]所述小夹具2的下端面设有与平面C8配合的平面F13，所述小夹具2在竖直方向上设有与断面A6配合的断面G14，断面G14的外侧设有与闭合面B7配合的闭合面H15，使小夹具与大夹具正确装配，各个平面的配合精度高，配合精确。
[0008]所述套筒3—端的中心位置开有通孔16，通孔16的内侧设有与斜面E12配合的斜面117，保证套筒能够准确配合大夹具与小夹具的斜面E，在工作过程中实现紧固。
[0009]所述的斜面DlO与水平方向上的夹角为18°?25°，使斜面D形成的圆形环状面能与管缝式锚杆尾部的杆头面紧密贴合，在使用过程中能够减轻对管缝式锚杆径向的冲击。
[0010]所述的斜面E12与水平方向上的夹角为21°?30°，工作过程中，力的分部均匀，减小瞬间对斜面D的冲击。
[0011]所述的中心孔9的内侧设有螺纹，用于与管缝式锚杆配合。
[0012]所述的通孔16的直径大于中心孔9的直径。
[0013]本发明还提供了一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置的加工方法，包括大夹具I加工方法，小夹具2加工方法和套筒3加工方法，所述大夹具I加工方法包括以下步骤:
1)截取毛坯:利用切割机截取圆钢毛坯；
2)三步热处理:进行预热处理，温度设定为550?650°C，保温24?30min;进行淬火处理，温度设定为1120?1200°C，保温32?36min，置空气中冷却；进行回火处理，温度设定为120?145°C，保温2.2?2.4h ;
3)车外圆:将步骤2)处理后的毛坯固定在数控车床上，进行精车外圆，精车外圆后绝对误差为0.02mm ；
4)打孔:对步骤3)处理后的毛坯进行打中心孔9，处理后中心孔9的绝对误差为0.03mm，然后攻中心孔9内侧的螺纹，处理后的绝对误差为0.02mm ；
5)粗铣面:将步骤4)处理后的毛坯固定在数控铣床上，通过变换铣刀的位置，铣闭合面B7，加工后加工余量为0.12?0.15mm，铣平面C8，加工后加工余量为0.10?0.20mm，铣断面A6，加工后加工余量为0.18?0.23mm ；
6)走丝切割:将步骤5)处理后的毛坯固定在线切割机床上，依次对闭合面B7、平面CS、断面A6采用慢走丝切割，切割线速度均为120?145mm2/min，加工后闭合面B7的绝对误差为0.03mm，加工后平面C8的绝对误差为0.02mm，加工后断面A6的绝对误差为0.03mm ；
7)精铣面和槽:将步骤6)处理后的毛坯固定在数控铣床上，铣斜面D10，绝对误差为0.03mm，铣凹槽11，绝对误差为0.05mm，铣斜面E12，绝对误差为0.04mm ；
8)精磨:将步骤7)处理后的毛坯固定在磨床上，对其下表面进行粗磨和精磨，精磨后的绝对误差为0.02mm。
[0014]所述小夹具2加工方法包括以下步骤:
①同大夹具I加工方法的步骤I);
②同大夹具I加工方法的步骤2)；
③同大夹具I加工方法的步骤3)；
④同大夹具I加工方法的步骤4);
⑤铣面:将步骤④处理后的毛坯固定在数控铣床上，通过变换铣刀的位置，铣闭合面H15，加工后加工余量为0.12?0.15_，铣平面F13，加工后加工余量为0.10?0.20mm，铣断面G14，加工后加工余量为0.18?0.23mm ；
⑥走丝切割:将步骤⑤处理后的毛坯固定在线切割机床上，依次对闭合面H15、平面F13、断面G14采用慢走丝切割，切割线速度均为120?145mm2/min，加工后闭合面H15的绝对误差为0.03mm，加工后平面F13的绝对误差为0.02mm，加工后断面G14的绝对误差为0.03mm ；
⑦将步骤⑥处理后的毛坯固定在数控铣床上，铣斜面D10，绝对误差为0.03mm，铣凹槽11，绝对误差为0.05mm，铣斜面E12，绝对误差为0.04mm。
[0015]所述套筒3加工方法包括以下步骤: a同大夹具I加工方法的步骤I);
b同大夹具I加工方法的步骤2);
c车内圆和车外圆:将步骤b处理后的毛坯固定在数控车床上，进行精车外圆，精车外圆后绝对误差为0.03mm,再进行精车内圆，精车内圆后绝对误差为0.02mm ；
d打孔:对步骤c处理后的毛坯进行打通孔16，处理后通孔16的绝对误差为0.05mm ;e铣面:将步骤d中处理的毛坯固定在铣床上，对斜面117进行精铣，精铣后的绝对误差为 0.04mm ；
f精磨:对步骤e处理的毛坯上、下表面进行精磨，精磨后毛坯上、下表面的绝对误差为0.03mm，即制成成品。
[0016]本发明的工作原理:它是在管缝式锚杆外露端放置两个夹具，其中大夹具与普通螺纹锚杆配合使用，在一端设有一根穿过锚杆拉力计的连接杆，该连接杆由普通螺纹锚杆制作，可以连接在中心孔上，连接杆穿过锚杆拉力计后的外漏端加工有用于锁紧螺母的螺纹；两个夹具交合到一块后，外再套一个外套筒，外套筒一端与被锚固的岩面接触，另一端顶在锚杆拉力计底部，然后用锁紧螺母固紧，进行全断面拉拔试验的，解决了管缝锚杆现场不能全断面做拉拔力试验的难题。
[0017]本发明的有益效果在于:采用快速插接式结构，在使用时，操作灵活简单，节约大量的人力和时间，实际使用起来效率高，测试数据理想，接近管缝锚杆锚固力实际值，解决了实验室内不能全断面拉拔的难题，可以准确地检测锚喷支护中锚杆的强度、锚固力及锚固质量；在制作过程中，通过对各个平面采用不同的加工方法，使制造出的成品表面抗压、抗拉力度更高，在使用一段时间后出现裂纹的几率低，避免轴向伸长，提高使用寿命，使测量结果更精确。
【附图说明】
[0018]图1是本发明大夹具的结构示意图；
图2是本发明小夹具的结构示意图；
图3是本发明套筒的结构示意图；
图4是本发明的装配图。
[0019]其中，1-大夹具，2-小夹具，3-套筒，4-卡块，5-底座，6_断面A，7_闭合面B，8-平MC, 9-中心孔，10-斜面D，11-凹槽，12-斜面E，13-平面F，14-断面G，15-闭合面H，16-通孔，17-斜面I。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
[0021]参照图1-4，本【具体实施方式】所述的一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置，包括大夹具I，与大夹具I配合的小夹具2和设置在大夹具I与小夹具2周向外侧的套筒3，所述大夹具I的上部设有卡块4，卡块4的一侧在竖直方向上设有断面A6，卡块4的下部外侧设有闭合面B7，卡块4的下部设有底座5，底座5的上表面为平面C8，底座5的中心位置上下通有中心孔9，中心孔9伸入所述卡块4内部，中心孔9上端的端口向外设有斜向上的斜面D10，斜面DlO的最外端设有凹槽11，凹槽11上端内沿的位置处设有斜向外侧的斜面E12。
[0022]所述小夹具2的下端面设有与平面C8配合的平面F13，所述小夹具2在竖直方向上设有与断面A6配合的断面G14，断面G14的外侧设有与闭合面B7配合的闭合面H15，使小夹具与大夹具正确装配，各个平面的配合精度高，配合精确。
[0023]所述套筒3—端的中心位置开有通孔16，通孔16的内侧设有与斜面E12配合的斜面117，保证套筒能够准确配合大夹具与小夹具的斜面E，在工作过程中实现紧固。
[0024]所述的斜面DlO与水平方向上的夹角为18°?25°，使斜面D形成的圆形环状面能与管缝式锚杆尾部的杆头面紧密贴合，在使用过程中能够减轻对管缝式锚杆径向的冲击。
[0025]所述的斜面E12与水平方向上的夹角为21°?30°，工作过程中，力的分部均匀，减小瞬间对斜面D的冲击。
[0026]所述的中心孔9的内侧设有螺纹，用于与管缝式锚杆配合。
[0027]所述的通孔16的直径大于中心孔9的直径。
[0028]本发明还提供了一种全断面管缝锚杆拉力计连接装置的加工方法，包括大夹具I加工方法，小夹具2加工方法和套筒3加工方法，所述大夹具I加工方法包括以下步骤:
1)截取毛坯:利用切割机截取圆钢毛坯；
2)三步热处理:进行预热处理，温度设定为550?650°C，保温24?30min;进行淬火处理，温度设定为1120?1200°C，保温32?36min，置空气中冷却；进行回火处理，温度设定为120?145°C，保温2.2?2.4h ;
3)车外圆:将步骤2)处理后的毛