专利名称：搅拌与紧固一次完成的机装式树脂锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于矿山和隧道支护中使用的机装式树脂锚杆。
背景技术：
现有技术上使用的机装式树脂锚杆都是采用的双螺母结构，即在托盘之下先装入一个活动螺母，用于在树脂凝固后对锚杆进行紧固，同时在这个螺母之下的锚杆末端再焊接一个固定螺母，用于锚杆机卡住此螺母带动锚杆旋转，对树脂药卷进行搅拌。这种结构的树脂锚杆不但多装了一个螺母，并且锚杆的搅拌和紧固不能由锚杆机一次完成，必须要在树脂达到初凝后，再用人工紧固。不但费时费力，并且紧固力受人为因素影响，难于保证紧固质量。
发明内容
本发明要解决的问题是，提供一种由锚杆钻机一次完成树脂搅拌和紧固的新型树脂锚杆。
本发明的特征是，该锚杆由锚杆体(1)、托盘(2)和定力矩旋紧螺母构成。在树脂锚杆的末端只装一个加厚的定力矩旋紧螺母，在定力矩旋紧螺母与锚杆体的螺栓之间设计有限制螺母必须在超过设定的阻尼力矩下才能旋紧的阻尼结构，当螺母旋入到锚杆体的螺栓端并形成阻尼状态时，该阻尼结构阻止螺母继续旋入，并使其形成的阻尼力矩大于锚杆机搅拌树脂所需的最大力矩，确保对树脂药卷的充分搅拌，当完成搅拌后(一般为12至14秒)，锚杆机停止带动锚杆旋转，树脂开始凝固，待树脂达到初凝强度时(一般≤20秒)，锚杆机开始带动螺母旋紧，由于此时树脂已将锚杆与钻孔固定，而锚杆机的旋紧力矩又远大于阻尼结构所形成的阻尼力矩，阻尼结构被破坏失效，螺母开始旋紧，并达到设计扭矩。从而使锚杆机一次性完成了从钻孔、装入锚杆、搅拌树脂和紧固锚杆的全部工序，不但省时省力，并且消除了人为因素对紧固力的影响，保证了紧固质量。
本发明的特征是，在托盘(2)的边角上加工有吊挂孔，可用于吊挂风筒、电缆等轻型物件。
附图为本发明的综合方案示意图具体实施方案本发明所述的阻尼结构，其特征是，可用以下任意一种方案实现。
方案一端盖阻尼法即在螺母(3)的下端加工出一个大于螺纹外径的卡口，并在此卡口内压装上一个圆盖(4)，该圆盖对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，该阻尼力矩既大于搅拌树脂所需的最大力矩，又小于树脂达到初凝强度时所能承受的最小力矩，并有安全系数。当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，圆盖(4)脱落失效，螺母(3)在锚杆机带动下旋紧。
方案二轴向剪切的剪切销阻尼法即在螺母(5)的下端加工出一个大于螺纹外径的圆柱孔，并在此孔的位置上加工出一个径向通孔，在通孔内装入一个剪切销(6)，该剪切销对螺母的旋入形成设定的阻尼力矩，在该剪切销(6)上相对于圆柱孔内径的位置上加工有应力槽，以保证它在达到设计应力时可靠剪断，而不是弯曲。当锚杆机的紧固力矩大于该螺母的阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。
方案三切向剪切的剪切销阻尼法该法又有两种结构，一种是，在锚杆体的螺栓头部加工上阻尼槽，在螺母(5)下端的边沿处钻上一个安装剪切销(6)的径向孔，当把螺母(5)旋入到螺栓头部并使销孔与槽口对正时再打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于剪切销对螺母所形成的阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。另一种是，在螺母(5)下端的边沿处加工上阻尼槽，在锚杆体的螺栓头部钻一个安装剪切销(6)的径向孔，当把螺母(5)旋入到螺栓头部并使槽口与销孔对正时再打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩。前一种结构与后一种结构相比具有以下优点，其一是，在螺栓头部开槽可用盘形铣刀加工，加工过程简单、刀具耐用、易于实现自动对刀和进刀，而后一种荒在螺栓上钻孔，由于螺栓为外圆弧面并有螺纹影响，因此在钻孔时钻头不好定位，容易损坏钻头，难于实现自动定位。其二是，前者是在螺母上直接打入剪切销，作业比较方便，而后者需要通过槽口打入剪切销，相对比较困难。
方案四配钻加剪切销阻尼法即在螺母(5)旋入到锚杆体(1)的螺栓头部之后，采用配钻的方法在靠近螺母的下边沿处与锚杆体的螺栓一起钻一个径向孔并在此孔内打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。
方案五在螺扣间插入剪切销条的阻尼法即分别在螺杆和螺母的螺扣上各加工出半个销槽，当将螺母(11)旋装到螺杆(1)的设计位置时就在两个销槽构成的销孔内打入销条(12)，使销条对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，销条(12)被剪切失效，螺母(11)在锚杆机的带动下旋紧。
方案六螺母下端扣压阻尼环法即在螺母(7)的下端加工出一个大于螺纹外径的卡口，并在卡口内压装一个阻尼环(8)，使该阻尼环对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，阻尼环被破坏失效，螺母在锚杆机带动下旋紧。该阻尼环可采用任何适用的非金属或软金属材料制成。
方案七螺母尾螺纹注塑法即在螺母(9)下端的尾螺纹处加工上注塑槽(10)，并在槽内注塑将该处与螺纹填平，使该注塑对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该螺母的阻尼力矩时，注塑(10)被破坏失效，螺母(9)在锚杆机的带动下旋紧。
本发明的特征还在于，对于用钢材制成的剪切销(6)及应力槽可采用模锻的工艺制成。还可以将剪切销(6)任意装配成单侧或双侧结构，所谓单侧结构就是只在螺杆或螺母的单侧装入半段剪切销，该剪切销还可以采用任何适用的非金属或软金属等抗剪强度小的材料制成，并且可以不加工应力槽，只要使剪切销对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩。
本发明的特征还在于，销条(12)可以采用软金属或非金属的材料制成，也可以把销条和销孔制成任何适用的断面形状。
本发明中的托盘(2)可以加工成方形或圆形。其特征是，可以在托盘的边角上加工有吊挂孔。对于圆盘形钢板托盘，可在圆盘边沿处的上边先冲压出一个凹槽，然后在槽底斜向中心方向钻出一个圆孔；对于铸造成形的托盘，可以在托盘下面的边沿上铸出一个耳凸，然后在耳凸上钻孔；对于用钢板制成的方形托盘，可以将托盘的一角向下折起，并在折角上钻孔。
权利要求
1.搅拌与紧固一次完成的机装式树脂锚杆，其特征是，该锚杆由锚杆体(1)、托盘(2)和定力矩旋紧螺母构成。在定力矩旋紧螺母与锚杆体的螺栓之间设计有限制螺母必须在超过设定的阻尼力矩下才能旋紧的阻尼结构，该阻尼结构所形成的阻尼力矩既大于搅拌树脂所需的最大力矩，又小于树脂达到初凝强度时所能承受的最小力矩，并有安全系数。当锚杆机的紧固力矩大于阻尼力矩时，阻尼结构被破坏失效，定力矩旋紧螺母在锚杆机的带动下旋紧。
2.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，可以采用端盖阻尼法实现，即螺母(3)的下端加工出一个大于螺纹外径的卡口，并在此卡口内压装上一个圆盖(4)，该圆盖对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，圆盖(4)脱落失效，螺母(3)在锚杆机的带动下旋紧。
3.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用轴向剪切的剪切销阻尼法实现，即在螺母(5)的下端加工出一个大于螺纹外径的圆柱孔，并在此孔的位置上加工出一个径向通孔，在通孔内装入一个剪切销(6)，该剪切销对螺母的旋入形成设定的阻尼力矩，在该剪切销(6)上相对于圆柱孔内径的位置上加工有应力槽，以保证它在达到设计应力时可靠剪断，而不是弯曲。当锚杆机的紧固力矩大于该螺母的阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。
4.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用切向剪切的剪切销阻尼法实现，该法又有两种结构，一种是，在锚杆体的螺栓头部加工上阻尼槽，在螺母(5)下端的边沿处钻上一个安装剪切销(6)的径向孔，当把螺母(5)旋入到螺栓头部并使销孔与槽口对正时再打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于剪切销对螺母所形成的阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。另一种是，在螺母(5)下端的边沿处加工上阻尼槽，在锚杆体的螺栓头部钻一个安装剪切销(6)的径向孔，当把螺母(5)旋入到螺栓头部并使槽口与销孔对正时再打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩。
5.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用配钻加剪切销阻尼法实现，即在螺母(5)旋入到锚杆体(1)的螺栓头部之后，采用配钻的方法在靠近螺母的下边沿处与锚杆体的螺栓一起钻一个径向孔并在此孔内打入剪切销(6)，使该剪切销对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，剪切销(6)被剪断失效，螺母(5)在锚杆机的带动下旋紧。
6.根据权利要求3、4、5所述的剪切销(6)，其特征是，还可以采用任何适用的非金属或软金属等抗剪强度小的材料制成，并且可以不加工应力槽，只要使剪切销对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩。
7.根据权利要求3、4、5所述的剪切销(6)，其特征是，对于用钢材制成的剪切销及应力槽可采用模锻的工艺制成。
8.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用在螺扣间插入剪切销条的阻尼法实现，即分别在螺杆和螺母的螺扣上各加工出半个销槽，当将螺母(11)旋装到螺杆(1)的设计位置时就在两个销槽构成的销孔内打入销条(12)，使销条对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，销条(12)被剪切失效，螺母(11)在锚杆机的带动下旋紧。销条(12)可以采用软金属或非金属的材料制成，也可以把销条和销孔制成任何适用的截面形状。
9.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用螺母下端扣压阻尼环法实现，即在螺母(7)的下端加工出一个大于螺纹外径的卡口，并在卡口内压装一个阻尼环(8)，使该阻尼环对螺母的旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该阻尼力矩时，阻尼环被破坏失效，螺母在锚杆机带动下旋紧。该阻尼环可采用任何适用的非金属或软金属材料制成。
10.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征是，还可以采用螺母尾螺纹注塑法实现，即在螺母(9)下端的尾螺纹处加工上注塑槽(10)，并在槽内注塑将该处与螺纹填平，使该注塑对螺母旋紧形成设定的阻尼力矩，当锚杆机的紧固力矩大于该螺母的阻尼力矩时，注塑(10)被破坏失效，螺母(9)在锚杆机的带动下旋紧。
11.根据权利要求1所述的托盘(2)可以加工成圆形或方形。其特征是，可以在托盘的边角上加工有吊挂孔。对于圆形钢板托盘，可先在托盘边沿的上面冲压出一个凹槽，然后在槽底斜向中心方向钻一个透孔；对于铸造成形的托盘可以在托盘下面的边沿上铸出一个耳凸，然后在耳凸上钻孔；对于方形钢板托盘可将其一角向下折起，并在折角上钻孔。
12.本发明的搅拌与紧固一次完成的机装式树脂锚杆，其特征是应用在矿山或隧道支护领域，是一种特别适合采用机械化快速安装的树脂锚杆。
全文摘要
本发明的搅拌与紧固一次完成的机装式树脂锚杆，由锚杆体、托盘和定力矩旋紧螺母构成。本发明在定力矩旋紧螺母的下端与锚杆的螺栓之间设计有阻尼结构。当螺母装配在阻尼位置时，螺母在设定的阻力矩作用下相对固定，由于该阻力矩大于锚杆机带动锚杆搅拌树脂所需的最大力矩，可有效带动锚杆完成对树脂的搅拌工序。当完成搅拌后树脂将很快凝固，当树脂达到初凝强度时(≤20秒)，即可操纵锚杆机旋紧螺母，由于此时的锚杆已与钻孔固定并且锚杆机的旋紧扭矩又远大于阻尼结构的阻力矩，阻尼结构被破坏失效，锚杆机带动螺母旋紧并达到设计扭矩。从而由锚杆机一次完成了搅拌树脂与紧固锚杆的全部工序。不但省时省力，并消除了人力旋紧对紧固质量的影响。
文档编号E21D21/00GK1584293SQ200410032009
公开日2005年2月23日 申请日期2004年3月16日 优先权日2003年8月1日
发明者陈树林 申请人:陈树林