煤炭科学研究总院技术创新基金项目.doc

MZ-II型矿用锚杆出厂检验综合性能测试装置
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煤炭科学研究总院检测分院
2008年11月1日
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1 概述
MZ-II型矿用锚杆(锚索)-2002《树脂锚杆锚固剂》-2002《树脂锚杆杆体》等标准的相关技术要求,对矿用锚杆杆体模拟实际工况安装和整体拉拔、锚杆的锚固力、位移等综合性能进行检验测试、并自动显示、打印载荷-位移曲线的矿用锚杆综合性能测试装置,该装置填补国内的一项空白,可广泛应用于煤矿冶金矿山等国内锚杆生产厂家。
2 产品型号和技术参数
M Z — II

II型
综合性能测试装置
锚杆、锚索
MZ-II矿用锚杆出厂检验综合性能测试装置技术参数
序号
项目
单位
性能参数
1
额定压力
MPa
16
2
额定流量
L/min
32
3
额定转矩

0-200
4
额定转速
rpm
0-400
5
推进力
kN
0-10
6
锚杆安装推进速度
mm/s
0-120
7
最大推进行程(位移)
mm
1500
8
锚杆安装倾角
度
0-90
9
拉拔力
kN
500
10
锚固端与拉拔头之间最大距离
mm
1105
11
电机额定功率
kW

12
电机额定电压
V
380
13
外形尺寸
(长×宽×高)
mm
2700×610×1315
14
油箱有效容积
L
65
15
主机重
kg
970
3工作原理
MZ-II型矿用锚杆出厂检验综合性能测试装置由主试验台、液压泵站和控制台三部分组成。执行机构采用全液压驱动,控制系统采用电控和液控复合控制,信号采集通过RS-232串行接口与计算机实现数据通信、处理和输出。
锚杆(锚索)安装:锚杆和模拟孔管装卡通过三爪机械卡盘固定,油缸直接推进模拟孔管,液压马达带动锚杆旋转,锚杆(锚索)安装角度通过翻转油缸可在0-90度范围内随时调节。
拉拔检验:将安装好的锚杆固定在拉拔缸两端,拉拔缸伸出实现拉拔试验,通过相应传感器,采集到拉拔力和位移信号,通过数据通讯接口进入计算机控制系统,计算机处理后的技术参数、曲线可直接显示和打印,整个测试装置的工作原理框图如图1所示。
锚杆(锚索)安装
加载系统
模拟孔管
锚杆、锚索
液压动力源
数据通信接口
立架系统
拉力传感器
位移传感器


计算机数据处理及显示仪表
拉拔检验
锚固锚杆、锚索
加载系统
打印
输出
图1 工作原理框图
4 装置组成与构造
检验综合性能测试装置由主试验台、液压泵站和控制台三部分组成。组装完成的测试装置如图2所示。
图2 锚杆检验综合性能测试装置结构总图

主试验台由推进系统、旋转系统、立架系统和拉拔系统组成。主试验台结构见图3所示。
图3主试验台

推进系统的功能是使模拟孔管做轴向运动,从而实现锚杆(锚索)的安装。推进系统主要滑动架、推进油缸及三爪机械卡盘等部件组成。油缸推进速度通过旁路节流调速控制,从而更好的控制了锚杆推进速度,使整个测试装置的结构更加合理。推进系统中的模拟孔管通过三爪机械卡盘固定。

旋转系统的功能是通过液压马达的旋转带动锚杆的转动,本测试装置中液压马达的旋转速度可通过旁路节流调速控制实现无极调速。

由于锚杆(锚索)在安装过程中需要不同的安装角度,为模拟此实际安装工况,本设计采用翻转油缸带动架体翻转。通过翻转油缸的伸缩可使固定于架体上的模拟孔管和锚杆翻转,从而达到不同安装角度的要求,安装角度可在(0-90)度范围内任意调节。

拉拔系统是指在拉拔试验中对锚杆(锚索)锚固力、位移进行测试的装置,主要由张拉缸、拉力和位移传感器组成。该装置克服了普通张拉器张拉位移小、油压表测力不准确的缺点,采用中空张拉缸和中空加长套,使锚杆(锚索)可从中穿过,从而将锚杆所受拉力直接传给拉力传感器,张拉油缸的内部设有前导向套和后导向套,张拉油缸设计有特殊防转结构,可防止张拉过程中活塞杆转动。张拉油缸的后端安装压力传感器,张拉油缸的活塞杆端连接位移传感器,可测量张拉全过程锚杆(锚索)的位移量。

控制台由液压控制系统、电控系统、数据处理和输出系统组成,结构见图4所示。拉拔试验通过相应传感器,采集到拉拔力、位移信号,通过数据通讯接口进入计算机控制系统,计算机处理后的技术参数、曲线可直接显示和打印。
图4控制台

电控系统中的开关或者手柄控制相应的继电器的导通与关断,进而