本发明涉及非金属锚杆抗剪性能测试,具体地,涉及一种非金属锚杆剪切工装和剪切测试方法,主要用于煤矿井下用玻璃纤维增强塑料杆体、玄武岩纤维增强塑料杆体等非金属锚杆的抗剪性能测试。
背景技术:
1、玻璃纤维增强塑料杆体、玄武岩纤维增强塑料杆体等非金属锚杆广泛应用于煤矿厚煤层支护、帮锚等工况。抗剪强度是直接体现非金属锚杆使用性能的重要指标,是产品标准mt/t 1061-2008中重要考核项目之一。标准中规定了抗剪强度的测试方法和计算公式等内容,测试方法中明确要求使用剪切专用夹具,但未给出剪切专用夹具的具体结构和要求。目前,测试用剪切工装结构差异性较大,时常出现偏移造成未剪断、滑脱等现象,不易获取剪切力,需要成倍进行测试,才能得到标准要求数量的剪切力,效率低,工作强度大,而且测试数据较离散,不具有可比性。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种非金属锚杆剪切工装一种非金属锚杆剪切工装和剪切测试方法,为对称结构,能够在试验机施加压力时,实现锚杆双侧的均匀受力,从而提高试验数据的准确性,减少重复试验。
2、本发明采用如下的技术方案。
3、第一方面,本发明提供了一种非金属锚杆剪切工装,包括:支座和剪切刀具。所述剪切工具用于前后贯通地安装试样锚杆,且剪切工具顶部用于试验机相接触;所述支座用于自上而下地安装剪切工具,且支座设置有供试样锚杆穿过的定位孔;所述剪切工具和支座装配后呈对称结构,用于向锚杆两侧施加均匀的剪切力。
4、优选地,所述支座为对称结构,其包括:两个支撑板和两个垫板;两个支撑板对称设置,且二者之间留有间隙;两个垫板均设置于两个支撑板之间,并对称设置于两个支撑板的左右两侧,在两个支撑板和两个垫板之间构成安装孔,安装孔用于安装剪切工具。
5、优选地,所述支撑板设置有贯穿其前后的定位孔,且定位孔与安装孔相连通,位于两个支撑板的两个定位孔的轴线重合;每个定位孔远离安装孔的一侧均可拆卸地设置有支撑环,两个支撑环的轴线重合,用于对锚杆起到支撑作用。
6、优选地,所述剪切工具为对称结构,其包括:主体、剪切平台、剪切环和固定卡板;剪切环可拆卸地居中设置于主体底部,其内径与锚杆相适配;固定卡板居中设置于剪切环底部,并与主体可拆卸连接;剪切平台居中设置于主体的顶部,用于与试验机下板接触,为试样锚杆传递剪切力。
7、优选地,所述主体底部设置有与剪切环相适配的弧形槽;所述固定卡板中部设置有与剪切环表面相适配的弧形槽,在弧形槽左右两侧设置有水平的连接面,连接面用于与主体相连接。
8、优选地,所述非金属锚杆剪切工装还包括:自动对中机构;自动对中机构对称设置于支座的左右两侧,用于在锚杆的两侧弹性压紧锚杆。
9、优选地,所述自动对中机构包括:电动气缸、转动板和弹性伸缩机构;电动气缸居中设置于支座的前后两侧,且电动气缸水平布设;转动板可转动地设置于电动气缸的输出端,且转动板竖直布设;弹性伸缩机构设置于每个转动板靠近于支座的一侧,两个自动对中机构的两个弹性伸缩机构分别用于在锚杆的两侧弹性压紧锚杆。
10、优选地,所述弹性伸缩机构包括:伸缩杆、弹簧和压紧套;伸缩杆的轴线与定位孔的轴线重合,且伸缩杆一侧与压紧套固定连接,另一侧与转动板固定连接;弹簧套设于伸缩杆外部,且弹簧的一侧被压紧套压紧,另一侧被伸缩外杆或转动板压紧,用于向锚杆两侧施加相等的压紧力。
11、优选地,所述支座前后两侧的相同位置均设置有距离传感器,而每个压紧套的相同位置均设置有与距离传感器相适配的接收头,支座上设置有与距离传感器相连接的控制器。
12、另一方面,本发明提供了一种非金属锚杆剪切测试方法,使用前述的非金属锚杆剪切工装,包括以下步骤:
13、步骤1、将剪切工具自上而下地安装于支座;
14、步骤2、将试样锚杆依次前后贯通地穿过支座和剪切工具;
15、步骤3、将组装后的支座放置于试验机的下方,并使得试验机下板与剪切工具顶部接触;
16、步骤4、启动试验机开始剪切测试。本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明通过设置对称结构的支座和剪切工具,使得试样锚杆两侧受力均匀,能够全面满足mt/t1061-2008标准中抗剪强度测试方法的要求,实现煤矿井下用非金属锚杆抗剪强度的测试。同时,试样锚杆能够居中安装于剪切工装,并在中心处受到剪切力,使得锚杆不易产生偏移、不易滑脱,能够极大地提高了测试数据的准确性,减少了重复试验,降低了工作强度,缩短了检验周期,由原来的一组剪切性能测试约3h,缩减到约15min。
17、进一步地,为了保证锚杆安装的对中性,本发明还在支座上设置有自动对中机构。在安装锚杆时,先将自动对中机构转动收起,当锚杆插入支座及剪切刀具后,再将自动对中机构旋转方向,利用弹性夹紧机构,向锚杆两侧施加相等的压紧力,从而实现锚杆的自动对中。
18、此外,支座前后均设置有距离传感器,通过距离传感器检测每个支撑环至压紧套之间的距离,若两个距离传感器检测示数相同,则表明锚杆处于居中位置,若两个距离传感器检测示数不同,则通过控制器启动相应的电动气缸动作,重新调整压紧套的位置,使得自动对中机构重新恢复对称状态,以免剪切工装在长期使用后出现偏心情况,影响后续的剪切测试。
1.非金属锚杆剪切工装,包括:支座(1)和剪切刀具(2),其特征在于:所述剪切工具(2)用于前后贯通地安装试样锚杆(3),且剪切工具(2)顶部用于试验机相接触;
2.根据权利要求1所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
3.根据权利要求2所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
4.根据权利要求1-3中任一项所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
5.根据权利要求4所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
6.根据权利要求1-3中任一项所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
7.根据权利要求6所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
8.根据权利要求7所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
9.根据权利要求8所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于:
10.一种非金属锚杆剪切测试方法,使用权利要求1-9中任一项所述的非金属锚杆剪切工装,其特征在于,包括以下步骤:
