一种滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置

技术领域

本发明涉及锚杆支护技术领域，特别涉及一种滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置。

背景技术

煤矿开采是一项特殊的、危险性较高的行业，随着开采强度和开采深度增加，巷道支护管理方面的难度越来越大。就当前煤矿巷道锚杆支护而言，现有的锚杆安装还存在很多问题：在现有锚杆钻机的使用条件下，使用的锚杆安装器仅发挥其搅拌树脂的功能，而不能充分发挥紧固功能，更不能无法定量可控的施加扭矩，这就造成现场按施工经验判断锚杆的安装质量，之后再用力矩扳手人工依次检验，不合格的锚杆载进行人工二次紧固，或者再换用扭矩倍增器等预紧力紧固施加装置施加，一方面锚杆安装工序复杂、操作繁琐严重影响了施工速度，提高了工人劳动强度，效率低下，另一方面扭矩倍增器在达到锚杆钻机的最大扭矩会突然停转，给操作的工人一个巨大的瞬时反作用力，易造成人身伤害事故。

基于此，现急需一种能够提高锚杆的安装质量、效率的滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置，通过钢球滚珠式扭矩控制单元来调节锚杆施加的最大扭矩，达到了锚杆快速准确安装，防止出现锚杆预紧″过紧过松″现象。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置，在扭力传递方向上依次包括输入单元、扭矩控制单元以及输出单元、所述输出单元与输入单元之间固定连接扭矩控制单元；所述扭矩控制单元采用钢球滚珠结构，用于对锚杆施加设定扭矩。

进一步的，所述扭矩控制单元包括导向轴、输出连接轴套、钢球滚珠、分离轴球槽、输入分离轴、精密碟簧、压板、止退垫片以及扭矩调节螺母；所述导向轴位于扭矩控制单元中间，输入分离轴、输出连接轴套沿扭力传递方向上依次贴合地套在导向轴上，可沿导向轴的轴心轴向移动；所述输出连接轴套与输出单元相连，所述输入分离轴与输出连接轴套之间设有分离轴球槽，钢球滚珠位于分离轴球槽内，与输出连接轴套、输入分离轴匹配；所述止退垫片、压板、精密碟簧沿扭力传递方向上依次贴合地套在输入分离轴上，所述输入分离轴通过嵌套的方式与输入单元连接，所述精密碟簧的两端分别抵持输入分离轴、压板，压板外侧为止退垫片，所述扭矩调节螺母设置于止退垫片上，通过螺纹调节控制压板，固定调节精密碟簧的压缩距离，以此确定对锚杆施加的最大扭矩。

进一步的，还包括外壳，所述输出连接轴套、输入分离轴与所述外壳固定连接。

进一步的，还包括定位销，所述定位销套接于输入分离轴前端并与所述止退垫片、外壳固定相连。

进一步的，所述输入分离轴以及精密碟簧预先设有整体控制扭矩。

进一步的，当锚杆安装扭矩超过所需的整体控制扭矩值时，所述扭矩控制单元内的机械结构与输出连接轴套脱离实现输入单元空运转。

进一步的，当锚杆钻机传递的扭矩值在预设整体控制扭矩范围内时，通过所述精密碟簧使输出连接轴套和分离轴球槽内的钢球滚珠紧密贴合并传递扭矩。

进一步的，所述输出单元直接与锚杆螺母配套连接使用，所述输入单元直接与锚杆钻机配套连接使用。

进一步的，所述输入单元一端为外四方结构，用以连接锚杆钻机，另一端为卡套结构，用以连接扭矩控制单元；所述输出单元一端与扭矩控制单元通过卡套连接，另一端为连接锚杆螺母的内卡槽，直接与锚杆螺母配套连接使用。

进一步的，还包括保护挡板，所述保护挡板位于扭矩控制单元与输出单元中间，与扭矩控制单元固定连接。

有益效果：本发明研制滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置的扭矩控制单元为单一机械结构，结构简单，操作方便，无需更换预紧力施加辅助工具，可以实现锚杆从树脂搅拌、快速定扭矩施加预紧力以及安装质量的快速检测；锚杆无需再安设其他辅助检测锚杆预紧扭矩的配件，有效的提高了锚杆的有效支护长度，进而可以大大提高巷道锚杆的安装质量，提高巷道围岩的稳定性；本发明对锚杆进行使用安装后，无需人工二次检验和紧固，简化了操作工序，降低了工人劳动强度，提高了安装效率，消灭了锚杆预紧″过紧过松″现象。锚杆使用本发明的装置进行安装时，不会达到锚杆钻机的最大扭矩，从而避免了巨大的瞬时反作用力产生，大大提高了锚杆安装的安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的扭矩控制单元的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

参见图1-2：本实施例的一种滚珠式的锚杆定预紧扭矩快速安装装置，在扭力传递方向上依次包括输入单元2、扭矩控制单元3以及输出单元1、所述输出单元1与输入单元2之间固定连接扭矩控制单元3；所述扭矩控制单元3采用钢球滚珠结构，用于对锚杆施加设定扭矩。

需要说明的是，本实施例将原先的单纯用在锚杆搅拌树脂药卷用的安装工具划分为输出单元和输入单元，然后创造性的在这两个单元中间设计了扭矩控制单元；本实施例通过钢球滚珠结构的扭矩控制单元来控制对锚杆的扭力，并施加设定扭矩。

参见图2：在一具体的实例中：所述扭矩控制单元3包括导向轴30、输出连接轴套31、钢球滚珠32、分离轴球槽33、输入分离轴34、精密碟簧35、压板36、止退垫片37以及扭矩调节螺母38；所述导向轴30位于扭矩控制单元3中间，输入分离轴34、输出连接轴套31沿扭力传递方向上依次贴合地套在导向轴30上，可沿导向轴30的轴心轴向移动；所述输出连接轴套31与输出单元1相连，所述输入分离轴34与输出连接轴套31之间设有分离轴球槽33，钢球滚珠32位于分离轴球槽33内，与输出连接轴套31、输入分离轴34匹配；所述止退垫片37、压板36、精密碟簧35沿扭力传递方向上依次贴合地套在输入分离轴34上，所述输入分离轴34通过嵌套的方式与输入单元2连接，所述精密碟簧35的两端分别抵持输入分离轴34、压板36，压板36外侧为止退垫片37，所述扭矩调节螺母38设置于止退垫片37上，通过螺纹调节控制压板36，固定调节精密碟簧35的压缩距离，以此确定对锚杆施加的最大扭矩。

需要说明的是，在工作时，对输入分离轴和精密碟簧预先设定好整体控制扭矩，精密碟簧是承受轴向载荷的锥表环状盘片。一般情况下，盘片厚度恒定不变，载荷均匀分布在上表面内边缘和下表面外边缘。碟形弹簧通常用弹簧钢制成，可以承受静态载荷，非交变载荷或动态载荷，能够满足严格的疲劳寿命和加载损失的要求。不同的碟簧组合方式可以获得所需的不同载荷特性曲线。载荷特性曲线反映碟型弹簧的载荷-变形特性。根据定制精密碟簧生产厂家提供的碟型弹簧的载荷-变形曲线确定扭矩调节螺母通过螺纹调节控制压板，固定调节精密碟簧的压缩距离来确定所需的扭矩。

在一具体的实例中，还包括外壳5，所述输出连接轴套31、输入分离轴34与所述外壳5固定连接，还包括定位销39，所述定位销39套接于输入分离轴34前端并与所述止退垫片37、外壳5固定相连。

本实施例的外壳能够更好的保护扭矩控制单元内部的机械结构，通过定位销使得扭力传递方向控制的更加准确。

在一具体实例中，所述输入分离轴34以及精密碟簧35预先设有整体控制扭矩，当锚杆安装扭矩超过所需的整体控制扭矩值时，所述扭矩控制单元3内的机械结构与输出连接轴套31脱离实现输入单元2空运转，从而达到从树脂搅拌、快速定扭矩施加预紧力以及安装质量的快速检测的目的，当锚杆钻机传递的扭矩值在预设整体控制扭矩范围内时，通过所述精密碟簧35使输出连接轴套31和分离轴球槽33内的钢球滚珠32紧密贴合并传递扭矩，所述输出单元1直接与锚杆螺母配套连接使用，所述输入单元2直接与锚杆钻机配套连接使用，所述输入单元2一端为外四方结构，用以连接锚杆钻机，另一端为卡套结构，用以连接扭矩控制单元3；所述输出单元1一端与扭矩控制单元3通过卡套连接，另一端为连接锚杆螺母的内卡槽，直接与锚杆螺母配套连接使用。

本实施例在具体工作时，锚杆钻机施加的工作扭矩通过输入单元传递到扭矩控制单元并带动输出单元转动搅拌树脂，待锚杆初凝后，继续施加扭矩到螺母。当锚杆钻机传递的扭矩值在预设整体控制扭矩范围内时，通过精密碟簧使输出连接轴套和分离轴球槽内的钢球滚珠紧密贴合并传递扭矩，当锚杆安装扭矩超过所需的整体控制扭矩值时，扭矩控制单元内的机械结构与输出连接轴套脱离实现输入单元空运转，从而达到从树脂搅拌、快速定扭矩施加预紧力以及安装质量的快速检测的目的。

在一具体实例中，还包括保护挡板4，所述保护挡板4位于扭矩控制单元3与输出单元1中间，与扭矩控制单元3固定连接。

本实施例可以防止操作过程中，煤渣等杂物通过输出单元进入扭矩控制单元内部，导致扭矩控制单元失效或者卡死，从而降低对锚杆施加的定扭矩的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。