本發(fā)明屬于礦山工程、水利水電工程、隧道工程等地下工程中安全支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及錨桿(索)使用的一種自適應(yīng)受力的吸能托盤。

背景技術(shù)：

在地下巷道錨桿支護(hù)中，托盤是錨桿支護(hù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件。由于碟形托盤的公認(rèn)優(yōu)勢，目前煤礦使用的托盤大多以碟形托盤為主，通過大量分析碟形托盤現(xiàn)場應(yīng)用情況及相關(guān)專利等諸多文獻(xiàn)，歸納發(fā)現(xiàn)目前的碟形托盤在應(yīng)用與設(shè)計(jì)上存在以下問題：

1、目前的托盤設(shè)計(jì)大多不具備防沖吸能能力，托盤在應(yīng)用過程中由于圍巖的沖擊等強(qiáng)動(dòng)載荷作用發(fā)生沖擊斷裂或突然變形失效，導(dǎo)致整個(gè)錨固系統(tǒng)的瞬間失效。如申請?zhí)枮椋?01310686070.2的中國專利公開一種煤礦井下用錨桿托盤，有效提高了托盤的抗彎強(qiáng)度，增加了托盤的支護(hù)面積，但這種設(shè)計(jì)僅考慮了靜載作用下的托盤強(qiáng)度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不具備抗動(dòng)載沖擊的吸能防沖破壞特性；申請?zhí)枮?01210210850.5的中國專利公開雙層錨桿托盤，該設(shè)計(jì)考慮了工程施工時(shí)保護(hù)錨桿絲扣免于破壞，進(jìn)而重復(fù)利用錨桿，并不具備防沖擊失效的功能。

2、目前吸能托盤的設(shè)計(jì)主要在托盤主體和加入吸能構(gòu)件兩個(gè)對象上實(shí)現(xiàn)托盤吸能功能，在托盤主體上的吸能設(shè)計(jì)改變了托盤原有的形狀，喪失了碟形托盤的良好受力優(yōu)勢；吸能構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善，結(jié)構(gòu)參數(shù)不合理，吸能構(gòu)件讓壓不穩(wěn)定，易發(fā)生翻轉(zhuǎn)變形，比吸能率極低。如申請?zhí)枮镃N201010515672的中國專利公開一種持續(xù)性漸進(jìn)讓壓錨桿托盤，設(shè)計(jì)了多圈圓環(huán)狀讓壓溝槽，通過帶有溝槽的碟形托盤與圍巖壁擠壓讓位，此設(shè)計(jì)雖具有一定的讓壓特性，但讓壓過程阻力不穩(wěn)定且對圍巖造成擠壓剮蹭損傷，造 成圍巖松動(dòng)，錨桿失效，且托盤不能重復(fù)使用、溝槽加工困難。

3、由于巷道圍巖壁面施工后不平整或者支護(hù)過程中，特別是強(qiáng)沖擊作用下圍巖壁面發(fā)生凹凸不平整變形，導(dǎo)致托盤平面受力不均勻而發(fā)生托盤體扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而錨桿尾部受力產(chǎn)生彎矩，造成了錨桿桿體尾部最常見的剪切脆斷，導(dǎo)致錨固系統(tǒng)瞬間失效。即托盤的防錨桿尾部脆斷設(shè)計(jì)未能實(shí)現(xiàn)。進(jìn)而，對于錨桿受沖擊載荷時(shí)，托盤的防沖防斷雙功能一體化設(shè)計(jì)更是尚未探究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)受力的吸能托盤，使得礦井巷道錨桿支護(hù)系統(tǒng)中托盤具備在沖擊載荷作用下防突然變形卸載或斷裂、保證吸能構(gòu)件高效穩(wěn)定吸能、改善托盤受力防沖擊扭轉(zhuǎn)及錨桿尾部脆斷功能，是一種有較高承載力、結(jié)構(gòu)安全可靠、讓位吸能與自適應(yīng)受力一體化設(shè)計(jì)的吸能托盤。

其技術(shù)方案如下：

一種自適應(yīng)受力的吸能托盤，包括碟形托盤，碟形托盤由兩側(cè)水平過渡漸進(jìn)形成一個(gè)凸面；碟形托盤的上方是壁從下端到上端漸進(jìn)式變化的帶有塑性鉸折紋的類錐型吸能盒，類錐型吸能盒壁厚3mm～5mm，每條壁的長度為20mm～28mm，相鄰壁之間依次成鉸折紋狀，所述類錐型吸能盒和碟形托盤中心形成錨桿孔，錨桿孔內(nèi)是周向設(shè)置的抗彎保護(hù)管，抗彎保護(hù)管壁厚2mm～5mm，其上端是抗彎保護(hù)管上端部半球形凹面。

優(yōu)選的，所述壁的長度為23mm。

優(yōu)選的，所述抗彎保護(hù)管壁厚4mm，其材質(zhì)為45#管。

優(yōu)選的，所述類錐型吸能盒采用韌性較好的A3材質(zhì)。

優(yōu)選的，所述類錐型吸能盒與抗彎保護(hù)管的接觸端是吸能盒上端部限位帽。

優(yōu)選的，所述碟形托盤與類錐型吸能盒底部的連接端設(shè)置有防吸能盒滑脫焊腳。

本發(fā)明具有如下優(yōu)勢：1、吸能盒包裹錨桿體螺紋段，保護(hù)桿體螺紋免受落石等破壞，利于錨桿回收使用等；2、本發(fā)明在不改變原有托盤主體的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和參數(shù)的前提下，有效改善錨桿尾部受力，實(shí)現(xiàn)了錨桿尾部的防沖防斷一體化設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡單安全可靠、加工方便、施工工藝簡單；3、可以根據(jù)圍巖壁面凹凸不平自適應(yīng)受力變形，調(diào)整受力狀態(tài)，相當(dāng)于異型托盤的作用，有效防止錨桿尾部受彎而脆斷失效；塑性變形吸能作用從吸能盒下面開始，實(shí)現(xiàn)吸能盒的堆疊式變形讓位，實(shí)現(xiàn)防沖吸能作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自適應(yīng)受力的吸能托盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明自適應(yīng)受力的吸能托盤讓位吸能狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明自適應(yīng)受力的吸能托盤受載不均翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下的防錨桿脆斷狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖中標(biāo)記及名稱為：

1-碟形托盤；2-抗彎保護(hù)管；3-類錐形吸能盒；4-吸能盒上端部限位帽；5-抗彎保護(hù)管上端部半球形凹面；6-預(yù)緊螺母；7-螺母下端半球體8-防吸能盒滑脫焊腳。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

參照圖1，本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)受力的吸能托盤，包括碟形托盤1，蝶形托盤體1由兩側(cè)水平過渡漸進(jìn)形成一個(gè)凸面；碟形托盤1的上方是壁從下端到上端漸進(jìn)式變化的帶有塑性鉸折紋的類錐型吸能盒3，類錐型吸能 盒3壁厚3mm～5mm，每條壁的長度為20mm～28mm，相鄰壁之間依次成鉸折紋狀，所述類錐型吸能盒3和碟形托盤1中心形成錨桿孔，錨桿孔內(nèi)是周向設(shè)置的抗彎保護(hù)管2，抗彎保護(hù)管2壁厚2mm～5mm，其上端是抗彎保護(hù)管上端部半球形凹面5。

進(jìn)一步地，所述壁的長度為23mm。

進(jìn)一步地，所述抗彎保護(hù)管2壁厚4mm，其材質(zhì)為45#管。

進(jìn)一步地，所述類錐型吸能盒3采用韌性較好的A3材質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述類錐型吸能盒3與抗彎保護(hù)管2的接觸端是吸能盒上端部限位帽4。

進(jìn)一步地，所述碟形托盤1與類錐型吸能盒3底部的連接端設(shè)置有防吸能盒滑脫焊腳8。

其技術(shù)原理是，參照圖2，當(dāng)預(yù)緊螺母6、吸能盒上端部限位帽4、類錐形吸能盒3旋擰作用于錨桿桿體尾部時(shí)，與圍巖發(fā)生動(dòng)載沖擊，帶有塑性鉸折紋的類錐型吸能盒3與圍巖接觸的下端部發(fā)生穩(wěn)定的塑性堆疊式變形，依靠自身的塑性變形吸收沖擊能量，實(shí)現(xiàn)托盤整體的讓位。一方面，有效防止了錨桿托盤的沖擊斷裂和突然變形失效、錨桿桿體螺紋段的突然拉伸脆斷；另一方面，碟形托盤1的讓位作用提供了圍巖擴(kuò)容突出的空間，亦實(shí)現(xiàn)了沖擊過程中圍巖在高阻力下的碎脹吸能作用，并有效延長了其吸能時(shí)長與吸能路程，有效耗散沖擊能量，提高錨固系統(tǒng)整體防沖能力，防止沖擊地壓發(fā)生。

參照圖3，由于本發(fā)明中的類錐形吸能盒3設(shè)計(jì)為類圓錐體形，碟形托盤1所受面力逐漸向錨桿尾部預(yù)緊螺母6處匯交成點(diǎn)力，使得類錐形吸能盒3不易在壓縮讓位過程中產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)扭矩，有效防止了錨桿尾部的彎曲脆斷；且當(dāng)巷道壁面不平整、托盤受力不均勻時(shí)，類錐形吸能盒3底端產(chǎn)生局部塑性堆疊變形形成局部讓位空間，自適應(yīng)的調(diào)整托盤角度，削減了托盤受力不均勻時(shí)產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)扭矩和錨桿尾部的彎矩，使錨桿尾部盡量只受拉力作用，進(jìn)而 有效防止了錨桿桿體尾部的剪切脆斷現(xiàn)象。

抗彎保護(hù)管2有效增強(qiáng)錨桿桿體尾部螺紋段的抗彎抗剪切脆斷能力，抗彎保護(hù)管材質(zhì)為45#管，在本技術(shù)方案中，優(yōu)選的壁厚為4mm，抗彎保護(hù)管上端是抗彎保護(hù)管上端部半球形凹面5，與預(yù)緊螺母6實(shí)現(xiàn)球形座調(diào)心功能，亦保證了較理想的實(shí)現(xiàn)吸能功能的前提下的自適應(yīng)調(diào)心受力抗彎功能。

在進(jìn)行使用之前，預(yù)緊螺母6下部設(shè)置一個(gè)螺母下端半球體7，該螺母下端半球體7屬于螺母的一部分，能夠與抗彎保護(hù)管上端部半球形凹面5接觸，進(jìn)行調(diào)心功能，也起到防止錨桿尾部受彎矩作用的功能。

以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。