一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及錨桿錨固的鎖緊裝置，尤其是一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母。
【背景技術(shù)】
[0002]在巷道隧道支護和邊坡山體穩(wěn)定方面，已經(jīng)大量采用錨桿錨索技術(shù)。而以纖維增強塑料為基質(zhì)的錨桿錨索，以其高強、質(zhì)輕、抗蝕的優(yōu)點也在大量使用，尤其在煤巷、地鐵、水利和海洋等工程中，其質(zhì)輕抗蝕易切割的優(yōu)點更是得到廣泛重視，正在逐步推廣中。
[0003]但是由于纖維增強塑料本身的材料特性決定，其力學(xué)性能的優(yōu)點和缺點都非常突出，致使在推廣應(yīng)用上受到局限。纖維增強塑料錨桿的縱向拉伸強度很大，但在應(yīng)用中只能使用到其中的一小部分。這就是因為，錨固是通過桿體尾部螺紋與緊固螺母螺紋的嚙合來實現(xiàn)的，所以桿體受到的拉應(yīng)力都會轉(zhuǎn)化成螺紋之間的剪應(yīng)力，但桿體螺紋與螺母螺紋的抗剪強度往往大大低于桿體的抗拉強度，所以破壞都是從螺紋開始。因此在錨固中，受到重力和地應(yīng)力的沖擊，桿體尚完好無損，而錨尾的鎖緊螺紋則因為抗剪強度差，先行滑脫，造成錨固失效。
[0004]另外，纖維增強塑料很低的抗曲折強度也是其致命弱點。在錨具安裝時，桿體與托盤往往不是垂直的，會出現(xiàn)一個夾角空隙，角度越大空隙越大，在受到軸向拉應(yīng)力時，螺母會自動與托盤減小夾角空隙，隨之貼緊，這樣桿體就會受到一個曲折力，而纖維增強塑料桿體很低的抗曲折強度，又會造成桿體的曲折斷裂，錨固失效。
[0005]再有，纖維增強塑料的延伸率很低，基本沒有彈性變形，在受到?jīng)_擊應(yīng)力時，不能像鋼質(zhì)桿體一樣產(chǎn)生彈性延伸，緩解沖擊力，這也是纖維增強塑料桿體不如鋼質(zhì)桿體的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明專利針對纖維增強塑料錨桿尾部螺紋和螺母螺紋抗剪強度低、抗曲折強低和延伸率低的弱點，提供一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，改善纖維增強塑料錨桿的天生弱項，實現(xiàn)提高錨固強度的目的。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，包括內(nèi)芯與外套，所述內(nèi)芯中心設(shè)有與錨桿桿體尾部螺紋相匹配的螺紋孔，內(nèi)芯前部設(shè)有錐形外壁，所述外套與內(nèi)芯同心設(shè)置，外套中心設(shè)有與錐形外壁相適配的錐形孔，外套前端設(shè)有凸起的球形面。
[0008]本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述外套錐形孔深度大于內(nèi)芯錐形外壁長度。
[0009]本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述內(nèi)芯尾部外形為六角形。
[0010]有益效果:
[0011]1、復(fù)合螺母的內(nèi)芯與外套的配合是內(nèi)圓錐與外圓錐的配合，能夠?qū)⑤S向的拉應(yīng)力分解成拉應(yīng)力和抱緊力。當外套前端被托盤阻擋、內(nèi)芯又受到向前的拉應(yīng)力時，內(nèi)芯將在外套內(nèi)頂進，受到的外套箍緊力將隨著內(nèi)芯向前頂進而增加，這時內(nèi)芯將產(chǎn)生收縮，把中心的桿體越抱越緊，從而將桿體與內(nèi)芯之間的一部分剪切力轉(zhuǎn)換成抱緊力，大大增加了緊固強度；
[0012]2、復(fù)合螺母的外套的前端為球形面，所配合的托盤的上部為凹球面，球形面與凹球面配合時，可以在一定范圍內(nèi)任意方向擺動，界面總是緊緊貼合的。因此，當桿體與托盤不成垂直相交時，只要角度不過大，復(fù)合螺母仍能與托盤配合無間，避免因不成90度相交，給桿體帶來曲折力，造成桿體斷裂；
[0013]3、復(fù)合螺母的內(nèi)芯與外套的配合是內(nèi)圓錐與外圓錐的配合，在受到軸向拉應(yīng)力時，內(nèi)芯將在外套中頂進，隨著拉應(yīng)力的增大，頂進距離加長，這種距離的增長等于增加了桿體的延伸率，有利于對抗沖擊應(yīng)力。由于外套錐形孔的深度大于內(nèi)芯錐形外壁長度，利于內(nèi)錐在外套中頂進；
[0014]4、復(fù)合螺母的內(nèi)芯在外套中的頂進距離，決定于兩者圓錐的角度，角度小頂進距離長，反之則距離短。可以根據(jù)實際需要調(diào)整配合角度，以滿足現(xiàn)場需要。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為外套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的受力分解圖。
[0019]圖中:1_內(nèi)芯，2-外套，3-內(nèi)螺紋，4-錐形外壁，5-錐形孔，6-球形面。
【具體實施方式】
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[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0021]如圖1至3所示，本發(fā)明用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母包括內(nèi)芯I與外套2，所述內(nèi)芯I中心設(shè)有與錨桿尾部螺紋相匹配的內(nèi)螺紋3，內(nèi)芯I前部設(shè)有錐形外壁4，包括內(nèi)芯I尾部外形為六角形，便于緊固，所述外套2與內(nèi)芯I同心設(shè)置，外套2中心設(shè)有與內(nèi)芯錐形外壁4相適配的錐形孔5，錐形孔5深度大于錐形外壁4長度，內(nèi)芯I前端設(shè)有凸起的球形面6。內(nèi)芯I采用纖維增強熱固性塑料模壓成型，或用纖維增強熱塑性塑料注射成型。外套2用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等無機或有機纖維的增強塑料纏繞預(yù)成型，然后模壓固化，以提供最大的抗張強度。
[0022]復(fù)合螺母的內(nèi)芯I與外套2的配合是錐形孔5與錐形外壁4的配合，能夠?qū)⑤S向的拉應(yīng)力分解成拉應(yīng)力和抱緊力。如圖4所示，F(xiàn)l為內(nèi)芯I受到的拉應(yīng)力；F2為外套2受到前方托盤阻擋后產(chǎn)生的與Fl相反的作用力；F3與F4是Fl軸向拉力的分解。當外套2受到阻擋，內(nèi)芯I通過螺紋連接的桿體受到軸向拉力時，將帶動內(nèi)芯I在外套2中產(chǎn)生順向滑動，從圖4中可以看出，軸向拉力Fl分解出的F3使外套2受到張力，從而產(chǎn)生對內(nèi)芯I的反作用力，使內(nèi)芯I收縮，將內(nèi)芯I中的螺紋與桿體螺紋之間的軸向剪切力部分轉(zhuǎn)換成抱緊力，把內(nèi)芯I所連接的桿體越抱越緊，大大增加了緊固強度。
[0023]由于復(fù)合螺母的外套2的前端為球形面6，托盤的上部為凹球面，球形面6與凹球面的配合時，在一定范圍內(nèi)可以任意方向擺動，界面總是緊緊貼合的。因此，當桿體與托盤不成垂直相交時，只要角度不過大，復(fù)合螺母仍能與托盤配合無間，避免因不成90度相交，給桿體帶來曲折力，造成桿體斷裂。
[0024]在受到軸向拉應(yīng)力時，內(nèi)芯I在外套2中頂進，隨著拉應(yīng)力的增大，頂進距離加長，這種距離的增長等于增加了桿體的延伸率，有利于對抗沖擊應(yīng)力。由于外套2錐形孔5深度大于內(nèi)芯I錐形外壁4長度，使內(nèi)芯I在外套2中頂進距離增長。內(nèi)芯I在外套2中的頂進距離，決定于兩者圓錐的角度，角度小頂進距離長，反之則距離短，可以根據(jù)實際需要調(diào)整配合角度，以滿足現(xiàn)場需要。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，其特征在于:包括內(nèi)芯(I)與外套(2)，所述內(nèi)芯(I)中心設(shè)有與錨桿桿體尾部螺紋相匹配的內(nèi)螺紋(3)，內(nèi)芯(I)前部設(shè)有錐形外壁(4)，所述外套(2)與內(nèi)芯⑴同心設(shè)置，外套(2)中心設(shè)有與錐形外壁⑷相適配的錐形孔(5)，外套(2)前端設(shè)有凸起的球形面(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，其特征在于:所述錐形孔(5)深度大于錐形外壁(4)長度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，其特征在于:所述內(nèi)芯(I)尾部外形為六角形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于纖維增強塑料錨桿緊固的復(fù)合螺母，包括內(nèi)芯與外套，所述內(nèi)芯中心設(shè)有與錨桿尾部螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，用于與桿體尾部螺紋配合，內(nèi)芯前部設(shè)有錐形外壁，所述外套與內(nèi)芯同心設(shè)置，外套中心設(shè)有與內(nèi)芯錐形外壁相適配的錐形孔，外套前端設(shè)有凸起的球形面。本發(fā)明針對纖維增強塑料錨桿抗剪強度低、抗曲折強度低和延伸率低的弱點，實現(xiàn)了提高錨固強度的目的。
【IPC分類】F16B37/00
【公開號】CN105020234
【申請?zhí)枴緾N201510305075
【發(fā)明人】汪宇, 馬勇
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月4日