[发明专利]一种锚杆冲击试验装置及其方法

说明书

一种锚杆冲击试验装置及其方法，用于测试锚杆的力学性能，所述锚杆冲击试验装置包括底座，所述底座上固定有立柱，所述立柱的顶端设有顶梁，所述锚杆固定于所述顶梁，所述立柱上安装有冲击梁，所述冲击梁上设有传感器，所述锚杆上设有冲击板，所述冲击梁位于所述冲击板的上方，所述冲击梁在冲击力施加单元的作用下冲击所述冲击板以拉伸所述锚杆，所述传感器测量所述锚杆拉伸过程中的力学参数，所述冲击力施加单元可以提供足够的冲击载荷，以冲击所述锚杆使其断裂，便于测量到其断裂时的最大载荷值及其他力学参数，更符合实际运用中锚杆受到破坏时承受的冲击力量，试验结果更具有准确性和科学性。

技术领域

本发明属于材料力学性能测试，涉及矿山支护技术领域，特别是涉及一种锚杆冲击试验装置。

背景技术

目前，因具有支护成本低、成巷速度快、劳动强度小等优点，锚杆支护已成为世界各国矿井巷道的一种主要支护形式，且广泛应用于我国煤矿巷道中。在实际采矿活动中，冲击地压发生时，巷道围岩瞬间破坏释放大量能量并对锚杆造成轴向冲击，使锚杆体多发生拉伸变形。因此，为保障矿井安全高效生产，对锚杆进行专门的力学性能测试尤其是在动载作用下的力学性能测试是十分必要的。

现有的试验设备一种是采用静态拉伸的方式对锚杆进行静态拉伸试验，然而这种静态试验方式缺少符合锚杆实际破坏情况的专门的冲击试验装置，所采集的数据不准确。另一种是采用动态测试方法，此方法是利用落锤自由下落或摆锤自由下摆冲击锚杆，测量该过程中锚杆的受力及变形状况，其中通过改变落锤的自重和高度来提供冲击能冲击锚杆的方式要求试验设备高度很高，且增减落锤重量时拆卸困难，最重要的是落锤的自重可调节范围及可升降高度有限，导致所提供的冲击能范围有限；而摆锤自由下摆的方式只能通过改变摆锤摆动角度来提供冲击能冲击锚杆，所能提供的冲击能更是有限。因此，当锚杆的承受力不在落锤或摆锤所能提供冲击能范围内时，则无法测量到锚杆的最大承受力。以上的锚杆冲击试验装置都无法得到完整且精确的力学性能数据参数，导致测试的不准确性和不科学性。因此，有必要设计一种更好锚杆冲击试验装置以解决现有技术存在的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种锚杆冲击试验装置，能够实现专用于锚杆力学性能测试的高速冲击试验。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锚杆冲击试验装置，用于测试锚杆的力学性能，所述锚杆冲击试验装置包括底座，所述底座上固定有立柱，所述立柱的顶端设有顶梁，所述锚杆固定于所述顶梁，所述立柱上安装有冲击梁，所述冲击梁上设有传感器，所述锚杆上设有冲击板，所述冲击梁位于所述冲击板的上方，所述冲击梁在冲击力施加单元的作用下冲击所述冲击板以拉伸所述锚杆，所述传感器测量所述锚杆拉伸过程中的力学参数。

进一步，所述冲击力施加单元包括液压冲击缸和冲击缸固定梁，所述液压冲击缸的液压活塞杆与所述传感器相连接。

进一步，所述液压冲击缸与外部液压机相连通。

进一步，所述冲击梁与所述液压活塞杆通过所述传感器相连接，三者共同运动。

进一步，所述冲击板焊接于所述锚杆上，并位于所述锚杆的尾部托盘上方。

进一步，所述传感器是拉应力传感器。

进一步，所述立柱固定于所述底座的两侧。

一种采用上述锚杆冲击试验装置的试验方法，包括：

a.将所述冲击板固定于所述锚杆上，并将所述锚杆固定于所述顶梁上，所述冲击板位于所述冲击梁的下方；

b.启动外部液压机，并设定其载荷输出值，所述外部液压机驱动所述冲击力施加单元快速向下移动，进而带动所述冲击梁快速向下移动冲击所述冲击板，所述冲击板直接将冲击载荷传递给所述锚杆，所述传感器用于记录该冲击过程中的冲击力数值；