塑料胀壳式锚杆的锚头材料及结构形式研究

论文摘要

锚杆支护在矿井生产中的地位举足轻重,为了提高锚杆的锚固性能,研究了塑料胀壳式锚杆的锚头结构和类型,在分析锚杆的锚固性能的基础上对锚头塑料材料进行选择;利用非金属矿物作填充剂可使塑料获得一些优异力学性能的特点,对重质碳酸钙和硅灰石粉体进行表面改性,以优质聚氯乙烯为母料,将经过改性的重钙粉体和硅灰石粉体按不同配比进行填充和制品,测试所制试样的力学性能,通过各配比试样材料的力学性能比较对材料配方进行优选,经过锚头强度校核分析计算和用有限元分析软件Ansys模拟锚壳的纵截面应力分布状态,确定锚壳的薄弱点。通过对锚头材料的成本核算以确定所制材料经济上的合理性。实验表明,100份聚氯乙烯填充20份硅灰石粉最适合作锚壳,100份聚氯乙烯填充10份硅灰石和10份重钙粉最适合作锚芯。试验数据既可为锚头制造提供指导,也为工程塑料行业的生产提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.1.1 塑料胀壳式锚杆简介
• 1.1.2 中外锚杆的应用现状
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究的内容
• 1.4 论文研究的意义
• 2 塑料胀壳式锚杆的结构形式及锚固性能研究
• 2.1 早期的胀壳式锚杆结构
• 2.2 新型塑料胀壳式锚杆的锚头结构
• 2.3 锚杆整体结构及类型
• 2.3.1 端头锚固式锚杆
• 2.3.2 塑料胀壳锚固式注浆锚杆
• 2.3.3 SMWY-3 型围岩深部基点位移计
• 2.4 塑料胀壳式锚杆的工作原理及锚固特性
• 2.4.1 塑料胀壳式锚杆的工作原理
• 2.4.2 塑料胀壳式锚杆的锚固性能特点
• 2.5 本章小结
• 3 锚头塑料材料选取研究
• 3.1 锚头材料应具备的性能
• 3.2 塑料母料的选取及确定依据
• 3.3 聚氯乙烯的有关特性
• 3.3.1 聚氯乙烯塑料的结构性能
• 3.3.2 PVC 的加工特性
• 3.4 无机非金属矿物填料的选择
• 3.4.1 重质碳酸钙作为填料的应用特性
• 3.4.2 硅灰石的结构、性能及应用
• 3.5 粉体的表面化学改性
• 3.5.1 矿物粉体表面改性的目的和方法
• 3.5.2 改性药剂及作用机理
• 3.5.3 影响填料改性效果的诸因素
• 3.6 本章小结
• 4 锚头材料的试样制备与检测
• 4.1 粉体的制备
• 4.2 粒度的测试
• 4.3 粉体的综合特性测试
• 4.4 改性及配料过程
• 4.4.1 重钙和硅灰石粉体的改性
• 4.4.2 塑料原料的配制及混合
• 4.5 注塑成型
• 4.6 试样的力学性能测试及计算
• 4.6.1 力学性能计算公式
• 4.6.2 拉伸试验结果
• 4.6.3 所制试样力学性能及分析
• 4.7 本章小结
• 5 锚头强度的计算和模拟分析
• 5.1 锚头胀锚力计算
• 5.2 锚芯内应力计算
• 5.3 锚头强度校核
• 5.4 锚壳的结构仿真分析
• 5.4.1 Ansys8.0 软件简介
• 5.4.2 对锚壳的截面进行分析
• 5.5 本章小结
• 6 锚芯和锚壳的成本分析
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献