一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母制造技术

本发明专利技术公开了一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，包括内芯与外套，所述内芯中心设有与锚杆尾部螺纹相匹配的内螺纹，用于与杆体尾部螺纹配合，内芯前部设有锥形外壁，所述外套与内芯同心设置，外套中心设有与内芯锥形外壁相适配的锥形孔，外套前端设有凸起的球形面。本发明专利技术针对纤维增强塑料锚杆抗剪强度低、抗曲折强度低和延伸率低的弱点，实现了提高锚固强度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锚杆锚固的锁紧装置，尤其是一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母。
技术介绍
在巷道隧道支护和边坡山体稳定方面，已经大量采用锚杆锚索技术。而以纤维增强塑料为基质的锚杆锚索，以其高强、质轻、抗蚀的优点也在大量使用，尤其在煤巷、地铁、水利和海洋等工程中，其质轻抗蚀易切割的优点更是得到广泛重视，正在逐步推广中。但是由于纤维增强塑料本身的材料特性决定，其力学性能的优点和缺点都非常突出，致使在推广应用上受到局限。纤维增强塑料锚杆的纵向拉伸强度很大，但在应用中只能使用到其中的一小部分。这就是因为，锚固是通过杆体尾部螺纹与紧固螺母螺纹的啮合来实现的，所以杆体受到的拉应力都会转化成螺纹之间的剪应力，但杆体螺纹与螺母螺纹的抗剪强度往往大大低于杆体的抗拉强度，所以破坏都是从螺纹开始。因此在锚固中，受到重力和地应力的冲击，杆体尚完好无损，而锚尾的锁紧螺纹则因为抗剪强度差，先行滑脱，造成锚固失效。另外，纤维增强塑料很低的抗曲折强度也是其致命弱点。在锚具安装时，杆体与托盘往往不是垂直的，会出现一个夹角空隙，角度越大空隙越大，在受到轴向拉应力时，螺母会自动与托盘减小夹角空隙，随之贴紧，这样杆体就会受到一个曲折力，而纤维增强塑料杆体很低的抗曲折强度，又会造成杆体的曲折断裂，锚固失效。再有，纤维增强塑料的延伸率很低，基本没有弹性变形，在受到冲击应力时，不能像钢质杆体一样产生弹性延伸，缓解冲击力，这也是纤维增强塑料杆体不如钢质杆体的地方。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术专利针对纤维增强塑料锚杆尾部螺纹和螺母螺纹抗剪强度低、抗曲折强低和延伸率低的弱点，提供一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，改善纤维增强塑料锚杆的天生弱项，实现提高锚固强度的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案:一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，包括内芯与外套，所述内芯中心设有与锚杆杆体尾部螺纹相匹配的螺纹孔，内芯前部设有锥形外壁，所述外套与内芯同心设置，外套中心设有与锥形外壁相适配的锥形孔，外套前端设有凸起的球形面。本专利技术中，优选的，所述外套锥形孔深度大于内芯锥形外壁长度。本专利技术中，优选的，所述内芯尾部外形为六角形。有益效果:1、复合螺母的内芯与外套的配合是内圆锥与外圆锥的配合，能够将轴向的拉应力分解成拉应力和抱紧力。当外套前端被托盘阻挡、内芯又受到向前的拉应力时，内芯将在外套内顶进，受到的外套箍紧力将随着内芯向前顶进而增加，这时内芯将产生收缩，把中心的杆体越抱越紧，从而将杆体与内芯之间的一部分剪切力转换成抱紧力，大大增加了紧固强度；2、复合螺母的外套的前端为球形面，所配合的托盘的上部为凹球面，球形面与凹球面配合时，可以在一定范围内任意方向摆动，界面总是紧紧贴合的。因此，当杆体与托盘不成垂直相交时，只要角度不过大，复合螺母仍能与托盘配合无间，避免因不成90度相交，给杆体带来曲折力，造成杆体断裂；3、复合螺母的内芯与外套的配合是内圆锥与外圆锥的配合，在受到轴向拉应力时，内芯将在外套中顶进，随着拉应力的增大，顶进距离加长，这种距离的增长等于增加了杆体的延伸率，有利于对抗冲击应力。由于外套锥形孔的深度大于内芯锥形外壁长度，利于内锥在外套中顶进；4、复合螺母的内芯在外套中的顶进距离，决定于两者圆锥的角度，角度小顶进距离长，反之则距离短。可以根据实际需要调整配合角度，以满足现场需要。【附图说明】图1为本专利技术的组合结构示意图；图2为内芯的结构示意图；图3为外套的结构示意图；图4为本专利技术的受力分解图。图中:1_内芯，2-外套，3-内螺纹，4-锥形外壁，5-锥形孔，6-球形面。【具体实施方式】:下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1至3所示，本专利技术用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母包括内芯I与外套2，所述内芯I中心设有与锚杆尾部螺纹相匹配的内螺纹3，内芯I前部设有锥形外壁4，包括内芯I尾部外形为六角形，便于紧固，所述外套2与内芯I同心设置，外套2中心设有与内芯锥形外壁4相适配的锥形孔5，锥形孔5深度大于锥形外壁4长度，内芯I前端设有凸起的球形面6。内芯I采用纤维增强热固性塑料模压成型，或用纤维增强热塑性塑料注射成型。外套2用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等无机或有机纤维的增强塑料缠绕预成型，然后模压固化，以提供最大的抗张强度。复合螺母的内芯I与外套2的配合是锥形孔5与锥形外壁4的配合，能够将轴向的拉应力分解成拉应力和抱紧力。如图4所示，Fl为内芯I受到的拉应力；F2为外套2受到前方托盘阻挡后产生的与Fl相反的作用力；F3与F4是Fl轴向拉力的分解。当外套2受到阻挡，内芯I通过螺纹连接的杆体受到轴向拉力时，将带动内芯I在外套2中产生顺向滑动，从图4中可以看出，轴向拉力Fl分解出的F3使外套2受到张力，从而产生对内芯I的反作用力，使内芯I收缩，将内芯I中的螺纹与杆体螺纹之间的轴向剪切力部分转换成抱紧力，把内芯I所连接的杆体越抱越紧，大大增加了紧固强度。由于复合螺母的外套2的前端为球形面6，托盘的上部为凹球面，球形面6与凹球面的配合时，在一定范围内可以任意方向摆动，界面总是紧紧贴合的。因此，当杆体与托盘不成垂直相交时，只要角度不过大，复合螺母仍能与托盘配合无间，避免因不成90度相交，给杆体带来曲折力，造成杆体断裂。在受到轴向拉应力时，内芯I在外套2中顶进，随着拉应力的增大，顶进距离加长，这种距离的增长等于增加了杆体的延伸率，有利于对抗冲击应力。由于外套2锥形孔5深度大于内芯I锥形外壁4长度，使内芯I在外套2中顶进距离增长。内芯I在外套2中的顶进距离，决定于两者圆锥的角度，角度小顶进距离长，反之则距离短，可以根据实际需要调整配合角度，以满足现场需要。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。【主权项】1.一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，其特征在于:包括内芯(I)与外套(2)，所述内芯(I)中心设有与锚杆杆体尾部螺纹相匹配的内螺纹(3)，内芯(I)前部设有锥形外壁(4)，所述外套(2)与内芯⑴同心设置，外套(2)中心设有与锥形外壁⑷相适配的锥形孔(5)，外套(2)前端设有凸起的球形面(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，其特征在于:所述锥形孔(5)深度大于锥形外壁(4)长度。3.根据权利要求1或2所述的一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，其特征在于:所述内芯(I)尾部外形为六角形。【专利摘要】本专利技术公开了一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，包括内芯与外套，所述内芯中心设有与锚杆尾部螺纹相匹配的内螺纹，用于与杆体尾部螺纹配合，内芯前部设有锥形外壁，所述外套与内芯同心设置，外套中心设有与内芯锥形外壁相适配的锥形孔，外套前端设有凸起的球形面。本专利技术针对纤维增强塑料锚杆抗剪强度低、抗曲折强度低和延伸率低的弱点，实现了提高锚固强度的目的。【IPC分类】F16B37/00【公开号】CN105020234【申请号】CN201510305075【专利技术人】汪宇, 马勇 【申请人】中国矿业大学【公开日】2015年11月4日【申请日】2015年6月4日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纤维增强塑料锚杆紧固的复合螺母，其特征在于：包括内芯(1)与外套(2)，所述内芯(1)中心设有与锚杆杆体尾部螺纹相匹配的内螺纹(3)，内芯(1)前部设有锥形外壁(4)，所述外套(2)与内芯(1)同心设置，外套(2)中心设有与锥形外壁(4)相适配的锥形孔(5)，外套(2)前端设有凸起的球形面(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宇，马勇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32