Переходное устройство для определения несущей способности трубчатого анкера

Область техники
Полезная модель относится к горнодобывающей и строительной промышленности, а именно к устройствам, используемым при контроле качества крепления горных выработок и монолитных поверхностей трубчатыми анкерами.
Предшествующий уровень техники
Контроль несущей способности анкеров осуществляется присоединением к анкерам, через переходные устройства, специальных механизмов создающих осевое нагружение.
Известно устройство для испытания удерживающей способности строительного анкера в материале, включающее силовозбудитель, рукоятку нагружения, соединительный кабель, опорную плиту с регулировочными винтами, винт крепления рукояти, винт силовозбудителя, разъем, вилочный захват и электронный блок, специальный болт, снабженный с одного края внутренней винтовой резьбой, а с другого приливами (см. патент ПМ РФ №95840, 23.03.2010, G01N 3/02).
Специальный болт навинчивается на резьбу испытываемого анкера (анкер размещен в скважине строительного материала, т.е. находится в рабочем положении). Далее вилочный захват силовозбудителя заводится на приливы специального болта и производится нагружение анкера.
Недостатком известного решения явлается невозможность его применения для испытания несущей способности трубчатого анкера. Устройство не позволяет выполнить нагружение анкеров, не имеющих винтовую поверхность.
Наиболее близким техническим решением является захват для натяжения арматуры периодического профиля с анкерами, включающий корпус, с продольным пазом для размещения арматуры, выполненной в виде плоского участка, расположенного на некотором расстоянии от конца стержня, захват снабжен двумя зажимными элементами, расположенными в пазу корпуса с возможностью поперечного перемещения относительно оси арматурного стержня (см. патент ПИ РФ №2023833, 27.11.2010, Е04С 5/12). При этом каждый зажимной элемент выполнен в виде клина с двумя плоскими гранями, одна из которых контактирует с анкером, а другая - со стержнем, и двумя скошенными гранями, контактирующими с соответствующим образом скошенными стенками паза.
сж
Осевое нагружение арматуры выполняется следующим образом. Нагревают арматуру, а ее участок, с плоской формой сечения, располагают между зажимными элементами подвижной части захвата. Зажимные элементы перемещают в осевом направлении и фиксируют участок с плоской формой. К зажимным элементам прикладывают поперечное усилие и обжимают плоский участок анкера. При обжатии высота расположения оси стержня анкера увеличивается на величину Δh. При остывании арматура восстанавливает первоначальную длину, при этом головка анкера упирается в зажимные элементы и препятствует этому процессу. После приобретения стержнем исходного температурного состояния он имеет остаточное относительное удлинение, которое прямо пропорционально силе натяжения. Указанную величину натяжения подсчитывают по известным зависимостям. В натянутом состоянии внутренние усилия передаются через участок с плоским сечением к головке анкера, а от нее на зажимные элементы. С зажимных элементов усилие натяжения передается на неподвижные продольные ребра.
Недостатком известного решения является невозможность использования для захвата и осевого нагружения трубчатого анкера. Для его применения необходимо захватывать участок арматуры с плоским сечением и последующего его размещение между зажимными элементами. Установка подобного участка на трубчатом анкере сопряжена с выполнением сварки, обеспечивающей соединение арматуры и трубчатого анкера. При этом происходит структурное изменение материала трубчатого анкера, что ведет к снижению его прочностных свойств. При нагружении в зоне сварки происходит разрушение при нагрузках меньших величины несущей способности анкера. Это не позволяет обеспечить приложение к трубчатому анкеру усилий достаточных для определения его фактической несущей способности в рабочем положении.
Таким образом, использование известного решения не обеспечивает создание осевой нагрузки на трубчатый анкер, необходимой для оценки его несущей способности.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении захвата и передачи осевого усилия трубчатому анкеру от специальных механизмов, принятых в горной промышленности (ПКА 1, ПКА 3).
Раскрытие полезной модели
Поставленная задача решается за счет того, что в переходном устройстве для определения несущей способности трубчатого анкера, включающем корпус с пазами, зажимные элементы, расположенные в пазах корпуса с возможностью движения относительно корпуса, элемент нагружения установлен с возможностью контакта с зажимными элементами по плоским поверхностям и проходит через корпус, часть элемента нагружения выполнена в виде цилиндрической резьбовой поверхности, плоские поверхности наклонены к продольной оси резьбовой поверхностей, оси пазов в корпусе расположены в одной плоскости, на резьбовой поверхности установлена гайка с возможностью взаимодействия с корпусом. При этом корпус может выполняться разборным.
Вариантами реализации технического решения являются выполнение поверхности зажимного элемента, оппозитной плоской поверхности:
- в виде части поверхности вращения;
- с рифлением;
- образующей острый угол с плоской поверхностью.
Краткое описание фигур чертежей
Полезная модель поясняется изображениями:
- На фиг. 1, 2 представлено изображение переходного устройства;
- На фиг. 3 представлен разрез А-А.
Переходное устройство для определения несущей способности трубчатого анкера включает корпус 1 с пазами 2 (фиг. 1). В пазах 2 размещены, с возможностью движения относительно корпуса 1, зажимные элементы 3. Пазы 2 могут иметь прямоугольную, круглую, овальную или иную форму поперечного сечения. Форма сечения не влияет на работу переходного устройства. На фигурах представлен вариант с прямоугольным поперечным сечением.
Через отверстие 5, выполненное в корпусе 1, проходит элемент нагружения 6.
Элемент нагружения 6 установлен с возможностью контакта с зажимными элементами 3 по плоским поверхностям 7. Часть элемента нагружения 6, находящаяся в пределах корпуса 1 и со стороны, противоположной плоским поверхностям 7, выполнена в виде цилиндрической резьбовой поверхности 8 с продольной осью 9. Плоские поверхности 7 наклонены к продольной оси 9. На цилиндрической резьбовой поверхности 8 установлена с возможностью взаимодействия с корпусом 1 гайка 10.
Оси пазов 2-11, 12 и 13 расположены в одной плоскости.
Для удобства изготовления и эксплуатации корпус 1 может выполняться разъемным и состоящим из основания 14 и крышки 15, соединенных резьбовыми элементами.
Зажимные элементы 3 имеют плоские поверхности 16 обладающие возможностью взаимодействовать с плоскими поверхностями 7.
Возможны варианты изготовления зажимного элемента 3.
Поверхность 17, оппозитная плоской поверхности 16, в процессе эксплуатации переходного устройства взаимодействует с внутренней поверхностью трубчатого анкера, и может выполняться: плоской, или в виде части поверхности вращения. Независимо от формы поверхности 17 на ней могут выполняться рифления 18.
Плоская поверхность 16 может выполняться параллельной образующим поверхности 17 (фиг. 1) или иметь к ним наклон под острым углом α (фиг. 2).
Возможность свободного движения зажимных элементов 3, относительно корпуса 1, обеспечивается за счет зазоров: в, h, t.
Поверхности зажимных элементов 3, обращенные к основанию 14, могут выполняться плоскими 19 (фиг 1) или выпуклыми 20 (фиг. 2).
На зажимных элементах 3 могут выполняться скосы 21, облегчающие схему их нагружения при контакте с трубчатым анкером.
Применение переходного устройства.
Предварительная сборка.
Переходное устройство собирается в сборочную единицу (фиг. 1, 2). В пазы 2 устанавливаются зажимные элементы 3. Присоединяется крышка 15 (для варианта с разборным корпусом). В пространство между зажимными элементами 3 устанавливается элемент нагружения 6. При этом он пропускается через отверстие 5. На цилиндрическую винтовую поверхность 8 наворачивается гайка 10 до упора в основание 14.
Подготовка к использованию.
Переходное устройство вводится в полость трубчатого анкера до упора крышки 15 в торец трубчатого анкера (фиг. 1, 2). Гайка 10 завинчивается по цилиндрической резьбовой поверхности 8. Благодаря взаимодействию с корпусом 1 (основанием 14) обеспечивается осевое движение (вдоль продольной оси 9) элемента нагружения 6.
При осевом движении элемента нагружения 6 его плоские поверхности 7 взаимодействуют с плоскими поверхностями 16. Наклон плоских поверхностей 7 к продольной оси 9 обеспечивает движение зажимных элементов 3 относительно корпуса 1: перемещение в направлении основания 14 (выбирается зазор в), вдоль паза 2 (в направлении от оси 9), поворот в плоскости оси паза. Увеличивается расстояние от продольной оси 9 до образующей поверхности 16. Образующей поверхности 16 достигает внутренней поверхности трубчатого анкера и фиксируются на ней с усилием пропорциональным смещению гайки 10 по цилиндрической резьбовой поверхности 8. Переходное устройство готово к передаче осевой нагрузки с внешнего механизма к трубчатому анкеру.
Выполнение образующей поверхности 16 в виде части поверхности вращения обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на поверхности трубчатого анкера. Это обеспечивает ее большую сохранность, что позволяет выполнять многократное нагружение одного и того же трубчатого анкера.
Выполнение на поверхности 17 рифления 18 обеспечивает повышение ее коэффициента сцепления с внутренней поверхностью трубчатого анкера. За счет этого увеличивается сила трения при меньшей величине осевого движения элемента нагружения 6.
Фиксация зажимных элементов 3 на внутренней поверхности трубчатого анкера обеспечивает передачу осевой нагрузки, прикладываемой к элементу нагружения 6, к трубчатому анкеру. Осевое нагружение трубчатого анкера позволяет выполнять испытание его несущей способности после штатной установки в шпур.
Обеспечение осевого усилия на элементе нагружения 6 выполняется с использованием специальных механизмов. Например, штанговыдергивателя ПКА 1 или ПКА 3, которые штатным образом (в соответствии с паспортом) соединяются с резьбовой поверхностью 8.
Таким образом, переходное устройство обеспечивает захват трубчатого анкера и передачу на него осевого усилия, необходимого для определения несущей способности.