NPR锚索恒阻体运行速度及位移测量器的制作方法

技术领域

本发明涉及NPR锚索运行参数检测技术领域，特别涉及一种NPR锚索恒阻体运行速度及位移测量器。

背景技术：

当前深基坑、深部开采以及高边坡的防护及监测中，锚索的使用非常频繁且普遍，然而在一些工程条件下，一般锚索并不适应，例如在高应力的巷道，一般锚索的变形量是一定的，当变形量大于本身的变形范围后，其力学性能会大大降低，同时也会破坏；在高边坡上加固的锚索，会由于大的冲击而破断，从而失去本身的性能。这两方面的局限性称为锚索发展的瓶颈，众多研究单位和人员将时间、精力和资金投入在研发可以承受大变形和大的拉伸强度的新型锚杆（索）上。其中比较有代表的包括：挪威研发的D型锚杆、澳大利亚研发的Roofex大变形锚杆、瑞典研发的无套管大变形锚杆以及中国研发的H型大变形锚杆、可缩式长锚索、恒阻大变形锚杆（索）（NPR锚杆或锚索）。在锚索的研发过程中，一定需要对锚索的力学特性、变形特性、破坏情况等，一些影响锚索属性的实验研究，实验研究的方法包括冲击试验、压缩试验和静力拉伸试验。

当前主要集中在对NPR锚索的静力拉伸试验研究，在实验过程中，发现NPR锚索具有大变形、高恒阻、吸能的作用，其中吸能是由试验机对锚索所作用的拉力，并伴随着大量热能的产生。在研究热能产生的机理方面，运用了激光测温仪和热红外成像仪，可以清楚的看到锚索在拉伸过程中，有明显的热能产生，但是这些情况仅是能量的表现形式，只能为研究锚索能量提供一定的表象资料，对于锚索内部如何做功以及锚索做功的状态并不能提供，依据这两种问题，需要按照锚索自身的形状和运动规律设计与其相适应的测试设备。又，由于NPR锚索的恒阻体在套筒内部，恒阻体在套筒内运动的过程中，其与套筒内壁摩擦产生大量的热量，但是在套筒内部测量恒阻体的运动过程，可行性基本为零。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种NPR锚索恒阻体运行速度及位移测量器，以实时测量恒阻体在锚索内部的位移及速度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种NPR锚索恒阻体运行速度及位移测量器，其包括：框架，具有一个开口，用于套设在锚索的外围；支架，为多个，设于所述框架开口的内壁；滚轮，为多个，分别设于所述支架的端部，用于紧贴锚索的表面滚动；传感器，与所述滚轮连接，用于检测所述滚轮的滚动速度和滚动路程。

优选地，所述框架呈弧形，并且所述框架的一侧还设有用于防止所述框架倾斜的支撑架、支撑轮，所述支撑架的一端连接于所述框架、另一端设置所述支撑轮，所述支撑轮用于在锚索的表面滚动。

优选地，所述支架包括第一类型支架、第二类型支架，所述第一类型支架为长度可伸缩结构，所述第二类型支架为刚性结构，并且所述第一类型支架设于所述框架开口内壁的两侧，所述第二类型支架设于所述框架开口内壁的顶部。

优选地，所述第一类型支架包括两个第一支腿、第一轮轴，相应的所述滚轮设于所述第一轮轴上，所述第一轮轴的两端分别设于所述两个第一支腿的一端，所述两个第一支腿的另一端固定于所述框架上；所述第二类型支架包括两个第二支腿、第二轮轴，相应的所述滚轮设于所述第二轮轴上，所述第二轮轴的两端分别设于所述两个第二支腿的一端，所述两个第二支腿的另一端固定于所述框架上；其中，第一支腿包括伸缩件，所述第二支腿为穿过所述框架的螺柱、位于所述框架内壁的调节螺母、位于所述框架外壁的固定螺母。

优选地，所述传感器还连接有用于有线传输数据的数据线、显示数据的显示器、用于无线传输数据的天线。

分析可知，NPR锚索在拉伸过程中，由于恒阻体对套筒壁的作用，套筒会发生一定量的膨胀，由于套筒的膨胀过程是缓慢发生的，并随着恒阻体的运动速度和位移而产生，本发明则基于该膨胀，测量出膨胀的速度和膨胀位移点，并由滚轮感知该膨胀及膨胀位移点，进而计算出恒阻体的速度和位移，为研究锚索的能量提供可靠依据。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图；

图2为本发明实施例的侧视图；

图3为本发明实施例的俯视图；

图4为本发明实施例的第二类型支架的结构示意图；

图5为本发明实施例的第一类型支架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1-图3所示，本发明实施例包括：框架1、支撑架2、第一类型支架B、第二类型支架A、滚轮6、传感器8。为了清楚的描述本实施例的应用，图1-图3还示出了NPR锚索的套筒（未标记，图1中心区域的圆表示套筒）。

具体地，框架1用于套设在锚索的套筒外围，具有一个开口，便于套筒从该开口嵌入框架1中心。优选地，框架1呈弧形（基本为大半个规范的圆形），并且框架1为铝合金材质，以满足轻盈、强度大的要求。由于框架1为条状弧形结构，套设于锚索套筒外围时，可能倾斜，鉴于此，本实施例的框架1的一侧设有用于防止倾斜的支撑架2、支撑轮（未标记，图中已经清晰示出），支撑架2的一端连接于框架1、另一端设置支撑轮。应用时，支撑轮用于在套筒的表面滚动。当然，支撑架2及相应的支撑轮最好为多个，以稳定支撑框架1，使其保持稳定的竖直状态。

为了使套筒稳定、准确的嵌入多个滚轮6中间，本实施例的支架包括长度弹性可变的第一类型支架B、刚性的第二类型支架A，优选地，具有长度可伸缩结构的第一类型支架B为一个、结构呈刚性的第二类型支架A为两个，三者均匀地设于框架1开口的内壁，第一类型支架B设于框架1开口内壁的两侧，第二类型支架A设于框架1开口内壁的顶部。

进一步地，结合图5所示，第一类型支架B包括两个第一支腿12、第一轮轴11，相应的滚轮6设于第一轮轴11上，第一轮轴11的两端分别设于两个第一支腿12的一端，两个第一支腿12的另一端固定于框架1上。更具体地，第一支腿包括同轴的伸缩件、螺柱，伸缩件为减震杆、弹性泵等，第一轮轴11连接于两伸缩件之间。两个螺柱的一端分别连接于伸缩件的一端，另一端则提供螺母固定于框架1上。第二类型支架A包括两个第二支腿3、第二轮轴（未标记），相应的滚轮6设于第二轮轴上，第二轮轴的两端分别设于两个第二支腿3的一端，两个第二支腿3的另一端固定于框架1上。具体地，第二支腿3为穿过框架1的螺柱、位于框架内壁的调节螺母5、位于框架1外壁的固定螺母4。需要调整滚轮6的高度时，移动调节螺母5的高度，再用固定螺母4固定即可。

如上所述，滚轮6为多个，和第一类型支架B、第二类型支架A一一对应，分别设于两种类型支架端部的轮轴上，用于紧贴套筒的表面滚动。恒阻体在套筒中移动，套筒膨胀，该膨胀将促使滚轮6朝着相反的反向移动。

传感器8与滚轮6连接，用于检测滚轮6的滚动速度和滚动路程。利用传感器8检测滚轮6转动速度、总路程的技术已经较为成熟，利用可以利用机械式传感器（本实施例）、电子式传感器（例如霍尔传感器、红外传感器等）。优选地，传感器8还连接有用于有线传输数据的数据线7、显示数据的显示器9、用于无线传输数据的天线13。

应用本实施例时，通过提拉相应的伸缩件，短暂压缩第一类型支架B，使本实施例套入待测量的锚索套筒上。接着，使两种类型支架的滚轮6紧贴在套筒上，并调整好支撑架2。转动滚轮6，看传感器8的测量状态。将传感器8数据归零，并开始试验。恒阻体在套筒中移动，其移动所至的位置就是滚筒发生膨胀的位置，该膨胀节点将驱使滚轮6朝着没有发生膨胀的位置移动，进而通过传感器8的测量数据实时获知恒阻体的移动数据。

综上，本发明能够随着套筒膨胀而产生的棱角推动滚轮运动，膨胀的速度和位移即为恒阻体的速度和位移，按照以外表的变化而反应内在变化的方法，本发明可以在运动过程中测量出恒阻体的速度和位移。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。