张 悦，傅留虎
（山西省机电设计研究院，山西 太原 030009）
摘要：在日常检验工作中，需要对树脂锚杆进行大量的型式检验。对目前该产品通用的两种检验工装进行了改进，使其更加符合试验仪器的要求，同时将两种工装合二为一，并且对其加工’工艺进行了改进，使其强度更高、重量更轻。
关键词：螺母组装件；承载效率系数；托盘承载力；树脂锚杆中图分类号：TD353+.6
0 引言
近10年来，随着煤炭产能的不断提高、综采机械在井下的不断普及和掘进速度的不断加快，树脂锚杆作为煤矿井下的基本支护产品，使用量也在不断增加，随之对树脂锚杆的检验要求也越来越严格，在MT146.2- 2011《数值锚杆第2部分：金属杆体及其附件》出台后，对树脂锚杆的产品性能有了新的要求，最为突出的变化是关于螺母组装件承载效率系数和托盘承载力。针对托盘承载力，标准中提供了工装形式，而对于螺母组装件承载效率系数所用工装，标准中并未给出具体说明，目前使用的是旧标准中尾部螺纹强度的试验工装，但这些工装在日常检验检测工作中某些方面不能满足试验设备的要求，同时比较笨重，操作起来劳动强度较高。针对这些问题，我们对托盘承载力工装进行了重新设计，同时将螺母组装件承载效率系数试验工装进行了优化，并且将两种工装合二为一。
1 托盘承载力试验工装
MT146.2 - 2011标准6.6.1中规定了托盘承载力试验时托盘及其工装的安装方法，如图1所示。将锚杆杆体穿过油缸（锚杆杆体螺纹端与油缸活塞杆伸出端同侧），保证杆体在油缸活塞杆伸出方向外露400 mm，另一侧外露200 mm，然后分别将衬垫、托盘、球垫于杆体螺纹端穿入，叠在一起，再将锚具安装在杆体无螺纹端，并与油缸卡紧；最后将螺母安装在球垫上，施加40N.m的预紧力。工装安装完成后通过反复动作锚杆拉力计手柄来推动油缸伸出，完成对锚杆杆体施加力的过程，当油缸到达极限位置后，如果托盘仍然未被拉穿，则要通过锚杆拉力计将油缸缩回，在油缸缩回的空隙处用垫块填充，再对其进行加载，直至托盘被拉穿。
2螺母组装件承载效率系数试验工装
螺母组装件承载效率系数试验工装目前使用的是旧标准中尾部螺纹强度的试验工装，如图2所示。本工装由顶板、螺纹钢连接部分、底板和夹持端组成。将此工装放置于材料试验机加持区域中，夹持端置于下夹头中间位置，将锚杆杆体螺纹端穿过顶板孔，保证杆体预留在工装外的长度不小于200 mm，杆体穿过顶板的长度不小于200 mm。将球垫装于杆体螺纹端侧，装卡在顶板孔处，用螺母将其固定。安装完成后操作材料试验机使其上夹头夹持住杆体外露部分，下夹头夹持住工装夹持端。此时就可通过材料试验机完成对锚杆杆体尾部螺纹的加载。
3-体式工装
本文中，对托盘承载力工装进行了重新设计，同时将螺母组装件承载效率系数试验工装进行了优化，并且将这两种工装合二为一。一体式工装如图3所示，此工装由顶板、侧板、中间板和夹持端组成。
3.1 一体式工装作为托盘承载力试验工装时的安装方法
一体式工装作为托盘承载力试验工装时的安装方法如图4所示，将此工装放置于材料试验机加持区域中，夹持端置于下夹头中间位置，将锚杆杆体螺纹端穿过顶板孔，保证杆体预留在工装外的长度不小于200 mm，杆体穿过顶板的长度不小于400 mm。将托盘、球垫装于杆体螺纹端侧，球垫装卡在托盘孔处，用螺母将其固定。安装完成后操作材料试验机使其上夹头夹持住杆体外露部分，下夹头夹持住工装夹持端。此时就可通过材料试验机对托盘承载力进行试验。
3.2一体式工装作为螺母组装件承载效率系数试验工装时的安装方法
一体式工装作为螺母组装件承载效率系数试验工装时的安装方法如图5所示。将此工装放置于材料试验机加持区域中，夹持端置于下夹头中间位置，将锚杆杆体螺纹端穿过中间板，保证杆体预留在工装外的长度不小于600 mm，杆体穿过顶板的长度不小于200mm。将球垫装于杆体螺纹端侧，球垫装卡在中间板孔处，用螺母将其固定。安装完成后操作材料试验机
使其上夹头夹持住杆体外露部分，下夹头夹持住工装夹持端。此时就可通过材料试验机对托盘承载力进行试验。
4一体式工装与原有的两种工装的性能分析
4.1 加工工艺和整体强度方面
原托盘承载力试验工装仅为两块钢板．材质为45钢，厚度为10 mm，仅仅将原材料用等离子切割机切割后，用钻床在中心各加工一个Φ60 mm通孔；原螺母组装件承载效率系数试验工装是将45钢板下料后铣床粗车去毛刺，顶板用钻床加工Φ28 mm通孔，用4根Φ22螺纹钢通过手工电弧焊焊接在顶板和底板的4个边角位置，然后将夹持板焊接在底板中线处。
一体式工装所用材料全部为40Cr，等离子切割机下料后采用铣床进行精铣，然后开坡口，顶板和隔板中心位置分别用钻床加工出Φ60 mm和Φ28 mm通孔，再通过CO2气体保护焊将结构件焊接在一起，焊接后24 h进行超声波探伤，达到GB/T11345 - 2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》Ⅱ级要求，合格后去应力退火，退火后进行高频淬火，然后渗碳，渗碳层深度0. 5mm。
一体式工装材料为40Cr，热处理后其力学性能优于45钢，因此能够减少原材料的使用量，减少成本；一体式工装结构件焊接处均开坡口，且焊接方式为CO2气体保护焊，而原试验工装的焊接件因为是角焊缝，无法开坡口，所以焊接强度会低于一体式工装；一体式工装在加工完成后要通过热处理以提高其综合力学性能，而原试验工装没有此工序。综合以上几点，一体式工装的整体强度优于原试验工装。
4.2使用便捷性
一体式工装的重量比原有工装的重量之和要小，此外，在日常检测工作中，螺母组装件承载效率系数和托盘承载力是衡量树脂锚杆的关键指标，几乎每次必做，在原有工装基础上做试验，做完螺母组装件承载效率系数后，要先将其工装卸下，换成托盘承载力试验工装，费时费力；而用一体式工装只需对工装装卡一次就可完成上述试验项目的检测。
4.3 测试结果准确性
在测量托盘承载力时，托盘承载力试验工装是通过锚杆拉力计对锚杆托盘进行加载，锚杆拉力计施加的力是脉冲力，并非连续均匀的试验力，而且由于锚杆拉力计的油缸行程短，在其行程内无法将托盘拉穿，需要将油缸缩回填充垫块后进行再加载，这两方面因素都会影响试验结果的准确性。一体式工装测定托盘承载力是通过材料试验机加载，材料试验机加载时的力是均匀的试验力，而且行程足够长，从而能够一次将托盘拉穿，能够保证试验数据的准确性。所以一体式工装在测定托盘承载力方面的准确度是高于原试验工装的；在测量螺母组装件承载效率系数方面，一体式工装与原有工装机构原理相同，试验设备相同，所测准确度基本一致。
5 结束语
树脂锚杆检测一体式工装是在原有工装的基础上进行了改进得到的，它能够配合材料试验机方便快捷地对树脂锚杆的螺母组装件承载效率和托盘承载力进行检测，而且对其加工工艺也进行了改进，使其强度、刚度都有进一步提升，提高了工装的使用寿命。
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