自动化锚杆紧固装置研制及应用

工作原理是利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作并对外做功。本设备采取风动扳手与风动气缸使用特制半圆包裹卡快相固定组合，利用风动气缸的升降推动风动扳手升降，结合风动扳手的转动带动锚杆螺母旋转以达到紧固目的（如图2）。

图2 结构示意图

3 自动化锚杆紧固装置风路系统

压缩空气是最常见的动力源，尽管电动或液压动力也使用。气动板手被广泛应用在许多行业，如汽车修理，重型设备维修，产品装配（通常称为“脉冲工具”和专为精确的扭矩输出），重大建设项目，以及其他任何一个地方的高扭矩输出需要。

气动扳手是用气压推动叶片，压力能转化为扳手内轴的机械能。紧固强度通过设置气压的大小来设置。比较形象的比喻就是把电风扇反过来使用就是气动扳手。

气动扳手的扭矩值是以改变气压的大小来控制的，且没有精度，而是以重复度表示。但若在气动扳手上加装气动扳手专用的传感器，则可用精度表示。自升降风动扳手风动系统示意图如图3。

图3 自升降风动扳手风动系统示意图

4 气压传动工作原理

气压传动工作原理是利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作并对外做功（如图4）。

（a）结构原理图

（b）图形符号

1.储气罐2.油水分离器3.后冷却器4.空气压缩机5.工料6.气缸7.气控风向阀8.行程阀9.油雾器10.减压器11.分水滤气器

图4 气压传动结构原理图

5 自动化锚杆紧固装置实际应用效果分析

在S2N1段运顺巷道锚杆巷道相同条件下，使用自动化锚杆紧固装置与人力扳手，预应力顶板压力观测数据对比试验分析如表1。

通过选取6个观测点，28天后人力扳手紧固锚杆平均下沉量144.3mm，自动化锚杆紧固装置紧固锚杆平均下沉量104.2mm，同比下沉量减少40.1mm。

通过围岩变形的数据对比结果来看，由于锚杆预应力的增加，减小了围岩强度的降低，大幅提高了支护系统的初期支护刚度和强度，从而最大限度地降低了顶板下沉量。

自动化锚杆紧固装置理论扭矩可达2600Nm，由于在实际施工过程中，受诸多因素的影响，实际扭矩可达2000Nm，人力扳手扭矩平均500Nm，自动化锚杆紧固装置是人力扳手紧固锚杆预应力的4倍。并且自动化锚杆紧固装置，每循环下来节约7分钟。

6 结论

通过使用人力扳手和自动化锚杆紧固装置紧固锚杆情况对比，使用自动化锚杆紧固装置达到提高锚杆预应力，对顶板控制起到良好的效果，降低了工人劳动强度，提高工时利用率，掘进单进尺显著提升。