CN102680291B - 电磁控制的土样压实装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁控制的土样压实装置，包括机械部分和电气控制部分，其特征在于机械部分的构成为：机架(2)，含位于两侧的立柱、底板(9)、横梁；机架(2)两侧各固定有带电磁换向阀(11)的气压缸(5)；设有U形举升架固定在气压缸(5)上；U形举升架(4)垂直开有通孔，有一导杆(3)位于通孔中；导杆(3)底部固定有缓冲板(23)；U形举升架(4)底部中间固定有电磁铁组件(6)，在导杆(3)上装有冲击块(7)。电磁铁组件(6)通电吸住冲击块(7)，同时气压缸(5)带动冲击块上升，达到预设高度后电磁铁断电，冲击块(7)落下冲击缓冲板(23)，完成一次对土箱(10)中的土样击实。如此往复就完成连续击实作业。

Description

电磁控制的土样压实装置

技术领域

本发明涉及一种土工材料试验仪器设备，尤其为一种电磁控制的土样压实装置，简称土样压实装置。 

背景技术

路基的主要病害有路基沉陷、边坡滑塌、边坡崩塌和碎落、路堤沿山坡滑动、路堤坍散和不良地质水文条件造成路基破坏等等。实践证明提高压实度是解决路基病害，尤其是不均匀沉降病害的重要措施，但是限于目前施工机械、工期、财力等各方面的原因，一味追求高压实度难于从根本上解决路基病害与经济性的矛盾。 

为了解决这些问题，世界各地的工程师正在寻求各种措施。由此，土工合成材料在路基(特别是需要高填方的路堤、软基、挡墙和堤坝)中的应用便应运而生，这是由于它可以提高土体的抗剪、抗拉强度，以及与有关构筑物的稳定性，对于这种新的技术手段的应用越来越广泛，其成效也越来越显著。 

土工合成材料与土石料之间的摩擦特性是工程结构稳定性必须考虑的因素。其中，拉拔摩擦试验的目的是通过试验，取得土工合成材料与现场土石料的摩擦剪切强度。为了保证工程结构的稳定性，须使在工程设计中土工合成材料与周围土石料之间的摩擦剪切强度大于土石料之间的实际摩擦剪切强度。 

目前拔出破坏是加筋复合土的主要破坏方式，因此土工界面特性是加筋复合土的重要研究内容。现有的土工合成材料综合测定仪(如南京 土壤仪器厂生产的TZY-1型仪器)可以进行拉拔摩擦试验，主要测定土工合成材料在受拉时与周围土体的摩擦特性、应力应变关系。该仪器操作简单安全，且能获得较精确的试验数据。但其不足之处为试验所需试样需进行人工击实，难以获得试验所需的精确的压实度土样，试验的误差相对较大，减少了指导实际工程的意义。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，研制一套易于实验操作和安全控制的机械装置即电磁控制的土样压实装置。 

本发明的基本思路是：电磁铁通电工作吸住冲击块，同时气压缸的活塞杆带动举升架联同冲击块一起上升，达到预设高度后，电磁铁断电，冲击块自由落下冲击导杆端部的缓冲板，完成一次对位于缓冲板下面的土箱中的土样的击实。在电磁铁断电的同时，气压缸电磁换向阀将气路换向，活塞杆带动举升架下降。活塞杆下降到预设高度后，电磁铁再次通电，同时电磁换向阀切换气路，电磁铁再次吸住冲击块，活塞杆带动举升架及冲击块上升。这样系统就可完成连续击实土样作业。击实完成后切断控制电源，通过提升装置(或人工)将导杆连同举升架一并提起，即可取出土箱进行后续相关试验。 

本发明的具体技术解决方案是： 

一种电磁控制的土样压实装置，包括机械部分和电气控制部分，其特征在于： 

机械部分的构成为： 

机架，含位于两侧的立柱、底板、横梁，底板固定连接于立柱底部，横梁固定连接于立柱顶部； 

机架两侧各固定有一个带电磁换向阀的气压缸，其中气压缸的缸套 固定在底板上，气压缸的活塞杆向上直立，电磁换向阀安装在气压缸的气路管路上； 

设有两边带边耳的U形举升架，U形举升架两边的边耳分别固定在相应的活塞杆上； 

U形举升架中间垂直开有通孔，有一导杆位于通孔中； 

导杆底部固定有缓冲板； 

U形举升架底部中间固定有电磁铁组件，在导杆上套装有冲击块，且冲击块位于电磁铁组件与缓冲板之间； 

在横梁上垂直固定有导筒，导杆上部位于导筒中； 

电气控制部分的构成为： 

由第一线圈、第一电动开关、第二线圈、第二电动开关、第三电动开关构成的电磁继电器，由电磁换向阀、第一手动开关、第二手动开关、第一行程开关、第二行程开关构成的开关器件，电磁铁组件，具体电路构成是： 

电源一路通过第三电动开关、电磁换向阀、电磁铁组件形成主电路回路； 

电源再一路通过第一手动开关后分为四路：第一路通过第二手动开关、第一线圈后形成电路回路；第二路通过第二行程开关、第二线圈后形成电路回路；第三路通过第一电动开关、第二电动开关后接于第二手动开关和第一线圈之间；第四路通过第一行程开关、第二电动开关后接于第二手动开关和第一线圈之间； 

其中，第一行程开关安装在机架下部并与U形举升架配合，第二行程开关安装在机架上部并与U形举升架配合。即U形举升架下降到第一行程开关安装位置时触发第一行程开关，U形举升架上升到第二行程开关 安装位置时触发第二行程开关。 

进一步的方案是：在导杆上装有提升装置。以便将导杆连同举升架一并提起，安全取出土箱进行后续相关试验。 

进一步的方案是：导筒内装有止动螺栓。以防止导杆上下串动。 

电气控制部分也可以采用其它等效的控制电路。 

本发明中，由于击实过程是全自动控制，无需人员操作，故可以最大限度的确保仪器操作的安全性。在实验准备过程及结束后，需人员进行操作时，也设置了必要的安全措施。提升装置用于断电情况下起升导杆的操作装置，适于试验前、后使用。其结构可以为一带棘轮装置的手动卷线机，通过人工转动可以将预先固定有钢丝绳的导杆拉起。卷线机上的棘轮装置可以防止导杆回落，保证操作安全。导杆上端部可以装有控制开关，靠止动螺栓将电路闭合才接通系统控制电源，这样可以防止误操作导致导杆窜动跳出土箱对人员造成伤害。 

电磁控制的土样压实装置的电源最好是不超过36V的低压电，电路控制部分一般集中设计在一个电路控制柜中，电路控制柜可以固定在机架上，气压缸气源一般可以通过空压机提供。 

本发明的优点：本发明的电磁控制的土样压实装置，解决了原有土工合成材料综合测定仪在进行拉拔试验时土体压实度难于控制和手动操作困难的问题。设置了必要的安全措施，保证试验操作的安全。可以通过制作不同边长或直径的土箱以满足不同实验要求。 

附图说明

附图1：本发明的实施例的三维立体示意图。 

附图2：本发明的实施例的机械原理图。 

附图3：本发明的实施例的电气控制部分的电路原理图。 

图中：1.止动螺栓，2.机架，3.导杆，4.U形举升架，5.气压缸，6.电磁铁组件，7.冲击块，8.土箱，9.底板，10.提升装置，11.电磁换向阀，12.变压器，13.第一手动开关，14.第二手动开关，15.第一线圈，16.第一电动开关，17.第一行程开关，18.第二行程开关，19.第二线圈，20.第二电动开关，21.电路控制柜，22.空压机，23.缓冲板，26.第三电动开关。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。 

如图1、图2和图3，一种电磁控制的土样压实装置，包括机械部分和电气控制部分，其特征在于： 

机械部分的构成为： 

机架2，含位于两侧的立柱、底板9、横梁，底板9固定连接于立柱底部，横梁固定连接于立柱顶部； 

机架2两侧各固定有一个带电磁换向阀11的气压缸5，其中气压缸5的缸套固定在底板9上，气压缸5的活塞杆向上直立，电磁换向阀11安装在气压缸5的气路管路上； 

设有两边带边耳的U形举升架4，U形举升架4两边的边耳分别固定在相应的活塞杆上； 

U形举升架4中间垂直开有通孔，有一导杆3位于通孔中； 

导杆3底部固定有缓冲板23； 

U形举升架4底部中间固定有电磁铁组件6，在导杆3上套装有冲击块7，且冲击块7位于电磁铁组件6与缓冲板23之间； 

在横梁上垂直固定有导筒，导杆3上部位于导筒中； 

电气控制部分的构成为： 

由第一线圈15、第一电动开关16、第二线圈19、第二电动开关20、第三电动开关26构成的电磁继电器，由电磁换向阀11、第一手动开关13、第二手动开关14、第一行程开关17、第二行程开关18构成的开关器件，电磁铁组件6，具体电路构成是： 

电源一路通过第三电动开关26、电磁换向阀11、电磁铁组件6形成主电路回路； 

电源再一路通过第一手动开关13后分为四路：第一路通过第二手动开关14、第一线圈15后形成电路回路；第二路通过第二行程开关18、第二线圈19后形成电路回路；第三路通过第一电动开关16、第二电动开关20后接于第二手动开关14和第一线圈15之间；第四路通过第一行程开关17、第二电动开关20后接于第二手动开关14和第一线圈15之间； 

其中，第一行程开关17安装在机架2下部并与U形举升架4配合，第二行程开关18安装在机架2上部并与U形举升架4配合。 

在导杆3上装有提升装置10。 

一种具体的电磁控制的土样压实装置为，其主体长850mm，宽680mm，高1607mm。主要用于边长或直径为100mm～400mm范围内的土工试验制样，可配备不同体积及形状的土箱8及冲击板23，以满足不同的试验要求。仪器采用24V低压电和0.1Mpa～1.0Mpa气压控制。 

装置开动前需进行如下准备工作，首先拆掉止动螺栓1，将导杆3及U形举升架4用提升装置10抬起，将土箱8用螺栓固定到底板9上，将导杆3端部的冲击板23放入土箱8中，再将止动螺栓1镟到底端，防止工作过程中导杆3上下窜动。完成准备工作后，方可启动空压机22，当气压达到一定值后打开电源开关。 

工作原理：工作前首先需接通第一手动开关13。当按下第二手动开关14时(行程开关17同时被触发)，第一线圈15通电工作，控制线路中第一电动开关16吸合，以便保证第二手动开关14及固定在机架2上的第一行程开关17断开后第一线圈15依然处于工作状态；此时主电路中的第三电动开关26也被第一线圈15吸合，电磁铁6及电磁换向阀11工作，电磁铁6吸引冲击块7，高压气进入气压缸5，活塞杆带动U形举升架4、冲击块7同步上升；当活塞杆升至预设高度后，固定在机架2上的行程开关18被触发，第二线圈19工作，将第二电动开关20断开，第一线圈15断电，第一电动开关16和第三电动开关26复位，电磁铁6断电，电磁换向阀11切换气路使活塞杆带动U形举升架4、冲击块7同步下降，行程开关18恢复断开状态，第二电动开关20复位，当活塞杆降至预设高度后，行程开关17再次被触发，第一线圈15再次工作，如此往复，直至切断电源开关。其终止指令也可另由计数器等控制切断电源开关。击实完成后通过提升装置10(或人工)将导杆3连同U形举升架4一并提起，即可取出土箱8进行后续相关试验。

整个控制电路及工作电路均采用24V直流电，最大限度的避免了系统漏电所带来的危险。控制电路中的第一手动开关13也可以由止动螺栓1控制，止动螺栓1拧紧时为电路接通状态，卸下止动螺栓1为电路断开状态，避免了不正当操作带来的危险。工作过程中的行程开关17、18由U形举升架触发，可以避免手动操作，使试验操作方便，安全。 

Claims (3)

1.一种电磁控制的土样压实装置，包括机械部分和电气控制部分，其特征在于：

机械部分的构成为：

机架(2)，含位于两侧的立柱、底板(9)、横梁，底板(9)固定连接于立柱底部，横梁固定连接于立柱顶部；

机架(2)两侧各固定有一个带电磁换向阀(11)的气压缸(5)，其中气压缸(5)的缸套固定在底板(9)上，气压缸(5)的活塞杆向上直立，电磁换向阀(11)安装在气压缸(5)的气路管路上；

设有两边带边耳的U形举升架(4)，U形举升架(4)两边的边耳分别固定在相应的活塞杆上；

U形举升架(4)中间垂直开有通孔，有一导杆(3)位于通孔中；

导杆(3)底部固定有缓冲板(23)；

U形举升架(4)底部中间固定有电磁铁组件(6)，在导杆(3)上套装有冲击块(7)，且冲击块(7)位于电磁铁组件(6)与缓冲板(23)之间；

在横梁上垂直固定有导筒，导杆(3)上部位于导筒中；

电气控制部分的构成为：

由第一线圈(15)、第一电动开关(16)、第二线圈(19)、第二电动开关(20)、第三电动开关(26)构成的电磁继电器，由电磁换向阀(11)、第一手动开关(13)、第二手动开关(14)、第一行程开关(17)、第二行程开关(18)构成的开关器件，电磁铁组件(6)，具体电路构成是：

电源一路通过第三电动开关(26)、电磁换向阀(11)、电磁铁组件(6)形成主电路回路；

电源再一路通过第一手动开关(13)后分为四路：第一路通过第二手动开关(14)、第一线圈(15)后形成电路回路；第二路通过第二行程开关(18)、第二线圈(19)后形成电路回路；第三路通过第一电动开关(16)、第二电动开关(20)后接于第二手动开关(14)和第一线圈(15)之间；第四路通过第一行程开关(17)、第二电动开关(20)后接于第二手动开关(14)和第一线圈(15)之间；

其中，第一行程开关(17)安装在机架(2)下部并与U形举升架(4)配合，第二行程开关(18)安装在机架(2)上部并与U形举升架(4)配合。

2.根据权利要求1所述的电磁控制的土样压实装置，其特征在于在导杆(3)上装有提升装置(10)。

3.根据权利要求1所述的电磁控制的土样压实装置，其特征在于导筒内装有止动螺栓(1)。