CN103969131A - 粗粒土液压剪切仪 - Google Patents

Abstract

粗粒土液压剪切仪，包括机架、垂直油缸、水平油缸、上剪切盒、下剪切盒。垂直油缸和水平油缸分别装在焊接在上反力梁上的垂直缸套和焊接在右立柱上的水平缸套内。上剪切盒由其上盖板通过传力管与垂直油缸活塞杆连接，上剪切盒固定连接在与左右立柱焊接的吊臂上。下剪切盒固定连接下剪切盒支架，下剪切盒支架右端面与水平油缸的活塞杆靠接，下剪切盒通过滚轴放置在焊接在机架的底座上的钢轨上。垂直油缸、水平油缸连接油压装置。所设压力变送器及位移传感器的电信号传至压力位移显示仪，可监测及U盘储存剪切盒中试件的载荷及位移。本发明结构设计合理，技术先进，测试精度高，单人操作，省时、省工、省力，适用于最大粒径为60mm的粗颗粒土。

Description

粗粒土液压剪切仪

技术领域

本发明涉及材料力学试验设备，特别是涉及岩土工程力学试验的粗粒土液压剪切仪。

背景技术

在水利、交通、国防及土建工程中各类土的力学特性，特别是土的抗压、抗剪强度参数均为工程设计的必要依据，对于大粒径砂卵石土，常采用应力控制式大型直接剪切仪测定。目前，大型直剪仪均采用两个人力千斤顶以及直读、机械式压强表及位移计，需4~5人同步操作，费时、费工、费力且测试精度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种测试精度高、省时、省工、省力，可单人完成压力、位移的操控、测试及记录工作的粗粒土液压剪切仪。

采用的技术方案是：

粗粒土液压剪切仪，包括机架、垂直油缸、水平油缸、上剪切盒、下剪切盒。所述的机架由左立柱、右立柱、上反力梁及底座组焊而成。所述垂直油缸和水平油缸分别装在与其相应的垂直缸套和水平缸套内，垂直缸套焊接在上反力梁上，并以与垂直缸套螺纹相配的圆螺母将垂直油缸固定在垂直缸套上，水平缸套焊接在右立柱上，并以与水平缸套相配的圆螺母将水平油缸固定在水平缸套上。所述上剪切盒及下剪切盒为钢板弯卷焊制的等直径圆筒，上剪切盒布设在垂直油缸下方，且二者在同一个轴线上，上剪切盒由其上盖板通过传力管与垂直油缸活塞杆连接，上剪切盒外固定连接有上剪切盒支架，上剪切盒支架的上方设有三个槽钢制的吊臂，其中两个吊臂焊接在左立柱两侧，另一个焊接在右立柱上，三个吊臂分别穿装有螺栓，通过三个吊臂穿装的螺栓穿过对应的上剪切盒支架，每个螺栓用四个螺母调节上、下剪切盒的剪切开缝，再将上剪切盒固定连接在吊臂上，同时与上剪切盒支架上水平销连接的耳环螺栓固定连接在左立柱的长圆孔上，通过长圆孔可使耳环螺栓与上剪切盒同步升降调节。下剪切盒布设在上剪切盒下面，下剪切盒外固定连接有下剪切盒支架，下剪切盒支架右端面与水平油缸的活塞杆靠接，下剪切盒支架左部两侧面设有与销钉转动连接的定位导向滚轮，定位导向滚轮通过销钉固定在上剪切盒支架上，其定位导向滚轮靠接在下剪切盒支架两侧面上。所述与下剪切盒焊接的底板下面对称焊接两道平行水平油缸纵轴线的底梁，底梁下面布设有数个圆棒形滚轴，滚轴均转动连接在其两端的滚轴支架上，通过滚轴支架连接在下剪切盒底板下面的底梁上，再通过滚轴将下剪切盒放置在两道钢轨上，可在钢轨上左右滚动，所述钢轨焊接在机架的底座上。所述垂直油缸上端连接垂直油缸加压进油管，垂直油缸加压进油管经第一压力变送器、第一油压表至垂直油缸加压进油口再通过油管连接油压装置，垂直油缸下端设有垂直油缸卸油口，垂直油缸卸油口通过油管连接油压装置，水平油缸右端的进油口经第二压力变送器、第二油压表至加压进油口连接油压装置，水平油缸左端的卸油口通过油管连接油压装置。

上述的上剪切盒和下剪切盒分别相对应的设有定位套，通过定位销将上剪切盒与下剪切盒定位。

上述的上剪切盒上盖板，为由三层同心异径且小于上剪切盒内径的圆形钢板焊制，上盖板布设在试样上面的上透水板上，下剪切盒外壁四周设有汇集上透水板及剪切开缝渗水的水盘和排水管。

上述的与下剪切盒焊接的底板上面布设有下透水板，底板焊接有为试样供水的试样供水管。

上述的油压装置，设有油泵、油箱、液压管件及操纵盘，操纵盘设有操控垂直油缸换向阀的垂直油缸换向手柄、操控进入垂直油缸油压的垂直压力调节手柄、操控水平油缸换向阀的水平油缸换向手柄、操控进入水平油缸油压的水平压力调节手柄、电源指示灯、油泵启动钮、油泵关停钮。

上述的上剪切盒的上盖板上表面垂直布设有一组垂直位移传感器，通过垂直位移传感器磁力支架固定在右立柱上，在下剪切盒支架左端面上垂直布设有一组水平位移传感器，通过水平位移传感器磁力支架固定在底座上。

上述的第一、第二压力变送器和垂直、水平位移传感器设置有压力位移显示仪，第一、第二压力变送器将油压转换成电信号，垂直、水平位移传感器将位移转换成电信号，这些电信号经中继器由多芯电缆连接压力位移显示仪，压力位移显示仪上设有水平压力显示钮、垂直压力显示钮、各位移显示钮、设置钮、电源显示灯以及显示出试样不同时刻所受水平剪切力、垂直载荷、试样剪切位移、垂直变形数值的显示屏、压力位移显示仪还可将数据输入U盘储存。

本发明结构设计合理，技术先进，测试精度高，可单人操作，省时、省工、省力，适用于最大粒径为60mm的粗颗粒土。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A―A剖视图。

图3是本发明的油压装置示意图。

图4是本发明压力位移显示仪示意图。

具体实施方式

粗粒土液压剪切仪，包括机架21、垂直油缸15、水平油缸33、上剪切盒13、下剪切盒40。所述的机架21由槽钢制作的左立柱10、右立柱24、上反力梁22及底座44组焊而成。所述垂直油缸15和水平油缸33分别装在与其相应的垂直缸套14和水平缸套32内，垂直缸套14焊接在上反力梁22上，并以与垂直缸套螺纹相配的圆螺母19将垂直油缸15固定在垂直缸套14上，水平缸套32焊接在右立柱24上，并以与水平缸套相配的圆螺母36将水平油缸33固定在水平缸套32上。所述上剪切盒13、下剪切盒40为钢板弯卷焊制的等直径圆筒，上剪切盒13布设在垂直油缸15下方，且二者在同一个轴线上，上剪切盒13由其上盖板17通过传力管20与垂直油缸活塞杆16连接，上剪切盒13外固定连接有上剪切盒支架11，上剪切盒支架11的上方设有三个槽钢制的吊臂8，其中两个吊臂8焊接在左立柱10两侧，另一个焊接在右立柱24上，三个吊臂8分别穿装有螺栓9，通过三个吊臂穿装的螺栓9穿过对应的上剪切盒支架11，每个螺栓9用四个螺母调节上、下剪切盒的剪切开缝3，再将上剪切盒13固定连接在吊臂9上，同时与上剪切盒支架上水平销7连接的耳环螺栓6固定连接在左立柱10的长圆孔46上（见图2），通过长圆孔46可使耳环螺栓6与上剪切盒13同步升降调节。下剪切盒40布设在上剪切盒13下面，下剪切盒40外固定连接有下剪切盒支架39，下剪切盒支架39右端面与水平油缸的活塞杆35靠接，下剪切盒支架39左部两侧面设有与销钉5转动连接的定位导向滚轮4，定位导向滚轮4通过销钉5固定在上剪切盒支架11上，其定位导向滚轮4靠接在下剪切盒支架39两侧面上。在上剪切盒13和下剪切盒40外壁分别相对应的设有定位套37，通过定位销38将上剪切盒与下剪切盒定位。上剪切盒上盖板17由三层同心异径且小于上剪切盒内径的圆形钢板焊制，上盖板17布设在试样41上面的上透水板47上，下剪切盒40外壁四周设有汇集上透水板47及剪切开缝3渗水的水盘49和排水管50。下剪切盒的底板53上面布设有下透水板52，底板53焊接有为试样供水的试样供水管51。所述与下剪切盒40焊接的底板53其下面对称焊接两道平行水平油缸纵轴线的底梁42，底梁42下面布设有数个圆棒形滚轴43，滚轴43均转动连接在其两端的滚轴支架45上，通过滚轴支架45连接在下剪切盒底板下面的底梁42上，再通过滚轴43将下剪切盒40放置在钢轨54上，可在钢轨上左右滚动，所述钢轨54焊接在机架的底座44上。所述垂直油缸15上端连接加压进油管18，加压进油管18经第一压力变送器26、第一油压表27至垂直油缸加压进油口28再通过油管连接油压装置55，垂直油缸15下端设有垂直油缸卸油口12，垂直油缸卸油口通过油管连接油压装置55，水平油缸右端的进油口经第二压力变送器29、第二油压表30至水平油缸加压进油口31连接油压装置55，水平油缸左端的水平油缸卸油口34通过油管连接油压装置55。所述油压装置55设有油泵63、油箱、液压管件及操纵盘（见图3），操纵盘设有操控垂直油缸换向阀的垂直油缸换向手柄57、操控进入垂直油缸油压的垂直压力调节手柄58、操控水平油缸换向阀的水平油缸换向手柄60、操控进入水平油缸油压的水平压力调节手柄60、电源指示灯56、油泵启动钮61、油泵关停钮62。所述上剪切盒的上盖板17上表面垂直布设有一组垂直位移传感器23，通过垂直位移传感器磁力支架25固定在右立柱24上，在下剪切盒支架39左端面上垂直布设有一组水平位移传感器2，通过水平位移传感器磁力支架1固定在底座44上。所述第一、第二压力变送器和垂直、水平位移传感器设置有压力位移显示仪，第一、第二压力变送器将油压转换成电信号，垂直、水平位移传感器将位移转换成电信号，这些电信号经中继器67由多芯电缆66连接压力位移显示仪64，压力位移显示仪64上设有水平压力显示钮68、垂直压力显示钮69、各位移显示钮70、71、72、73、74设置钮75、电源显示灯76及显示出试样不同时刻所受水平剪切力、垂直载荷、试样剪切位移、垂直变形数值的显示屏65。压力位移显示仪64可将所测数据输入U盘储存。

操作方法

1、启动油压装置55，旋转垂直油缸换向手柄57及水平油缸换向手柄59分别置于《上行》及《右行》档位，顺时针旋转垂直压力调节手柄58及水平压力调节手柄60，待垂直油缸活塞杆16和水平油缸活塞杆35分别上行和右行到位。逆时针旋转手柄58和60至《0》档位，按下油泵关停钮62。

2、用三个螺栓9及上面螺母配合水平尺调节上剪切盒13上口水平及剪切开缝3达标，旋紧三个螺栓9上的其余螺母，再旋紧耳环螺栓6的螺母。

3、旋转定位销38手柄，插入定位套37。

4、放入下透水板52及剪切盒内周边的纸板48。

5、装填夯实试样41。

6、试样41。上面平放上透水板47及上盖板17，上盖板大直径圆板的上表面与上剪切盒13上口齐平。

7、安装水平位移传感器2和位垂直移传感器23，将各组的电缆以及第一、第二压力变送器的电缆分别连接压力位移显示仪64上。

8、向试样供水管51内注水。

9、上拔定位销38并挂起。

10、按下油泵启动钮61，旋转垂直油缸换向手柄57及水平油缸换向手柄59分别置于《下行》及《左行》档位。

11、传力管20置于垂直油缸活塞杆16及上盖板17中心，缓慢顺时针旋转垂直压力调节手柄58，垂直油缸活塞杆16与传力管20接触，逆时针旋转手柄58至《0》档位。

12、接通压力位移显示仪64电源、插入U盘，按动压力位移显示仪上操作钮，显示屏65显示压力、位移及时间的初始数值。

13、据规范分时段缓慢顺时针旋转垂直压力调节手柄58或水平压力调节手柄60，监视或记录显示屏65上各时刻的压力及位移数值，直至试样41剪切破坏，结束。

Claims (7)

1.粗粒土液压剪切仪，包括机架（21）、垂直油缸（15）、水平油缸（33）、上剪切盒（13）、下剪切盒（40），其特征在于所述的机架（21）由左立柱（10）、右立柱（24）、上反力梁（22）及底座（44）组焊而成，垂直油缸（15）和水平油缸（33）分别装在与其相应的垂直缸套（14）和水平缸套（32）内，垂直缸套（14）焊接在上反力梁（22）上，并以与垂直缸套螺纹相配的圆螺母（19）将垂直油缸（15）固定在垂直缸套（14）上，水平缸套(32)焊接在右立柱(24)上，并以与水平缸套相配的圆螺母(36)将水平油缸(33)固定在水平缸套(32)上，上剪切盒（13）及下剪切盒（40）为钢板弯卷焊制的等径圆筒，上剪切盒（13）布设在垂直油缸下方，且二者在同一个轴线上，上剪切盒（13）由其上盖板（17）通过传力管（20）与垂直油缸活塞杆（16）连接，上剪切盒（13）外固定连接有上剪切盒支架（11），上剪切盒支架（11）的上方设有三个槽钢制的吊臂（8），其中两个吊臂焊接在左立柱（10）两侧，另一个焊接在右立柱（24）上，三个吊臂分别穿装有螺栓（9），通过三个吊臂（8）穿装的螺栓（9）穿过对应的上剪切盒支架（11），每个螺栓用四个螺母调节上、下剪切盒的剪切开缝（3），再将上剪切盒固定连接在吊臂上，同时与上剪切盒支架（11）上水平销（7）连接的耳环螺栓（6）固定连接在左立柱（10）的长圆孔（46）上，通过长圆孔（46）可使耳环螺栓与上剪切盒同步升降调节，下剪切盒（40）布设在上剪切盒（13）下面，下剪切盒（40）外固定连接有下剪切盒支架（39），下剪切盒支架（39）右端面与水平油缸的活塞杆（35）靠接，下剪切盒支架（39）左部两侧面设有与销钉（5）转动连接的定位导向滚轮（4），定位导向滚轮（4）通过销钉（5）固定在上剪切盒支架（11）上，其定位导向滚轮（4）靠接在下剪切盒支架（39）两侧面上，与下剪切盒（40）焊接的底板（53）其下面对称焊接两道平行水平油缸纵轴线的底梁（42），底梁（42）下面布设有数个圆棒形滚轴（43），滚轴（43）均转动连接在其两端的滚轴支架（45）上，通过滚轴支架（45）连接在下剪切盒底板下面的底梁（42）上，再通过滚轴（43）将下剪切盒（40）放置在钢轨（54）上，可在钢轨上左右滚动，所述钢轨（54）焊接在机架的底座（44）上，垂直油缸（15）上端连接垂直油缸加压进油管（18），垂直油缸加压进油管（18）经第一压力变送器（26）、第一油压表（27）至垂直油缸加压进油口（28），再通过油管连接油压装置（55），垂直油缸（15）下端设有垂直油缸卸油口（12），垂直油缸卸油口（12）通过油管连接油压装置（55），水平油缸右端的进油口经第二压力变送器（29）、第二油压表（30）至加压进油口（31）连接油压装置（55），水平油缸左端的卸油口（34）通过油管连接油压装置（55）。

2.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的上剪切盒（13）和下剪切盒（40）外壁分别相对应的设有定位套（37），通过定位销（38）将上剪切盒与下剪切盒定位。

3.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的上剪切盒上盖板（17），由三层同心异径小于上剪切盒内径的圆形钢板焊制，上盖板（17）布设在试样（41）上面的上透水板（47）上，下剪切盒（40）外壁四周设有汇集上透水板（47）及剪切开缝（3）渗水的水盘（49）和排水管（50）。

4.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的与下剪切盒（40）焊接的底板（53）上面布设有下透水板（52），底板（53）焊接有为试样供水的试样供水管（51）。

5.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的油压装置（55），设有油泵（63）、油箱、液压管件及操纵盘，操纵盘设有操控垂直油缸换向阀的垂直油缸换向手柄（57）、操控进入垂直油缸油压的垂直压力调节手柄（58）、操控水平油缸换向阀的水平油缸换向手柄（59）、操控进入水平油缸油压的水平压力调节手柄（60）、电源指示灯（56）、油泵启动钮（61）、油泵关停钮（62）。

6.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的上剪切盒（13）的上盖板（17）上表面垂直布设有一组垂直位移传感器（23），通过垂直位移传感器磁力支架（25）固定在右立柱（24）上，在下剪切盒支架（39）左端面上垂直布设有一组水平位移传感器（2），通过水平位移传感器磁力支架（1）固定在底座（44）上。

7.根据权利要求1所述的粗粒土液压剪切仪，其特征在于所述的第一、第二压力变送器和垂直、水平位移传感器设置有压力位移显示仪（64），第一、第二压力变送器将油压转换成电信号，垂直、水平位移传感器将位移转换成电信号，这些电信号经中继器（67）由多芯电缆（66）连接压力位移显示仪（64），压力位移显示仪（64）上设有水平压力显示钮（68）、垂直压力显示钮（69）、各位移显示钮（70）、（71）、（72）、（73）、（74）、设置钮（75）、电源显示灯（76）及显示出试样不同时刻所受水平剪切力、垂直载荷、试样剪切位移、垂直变形数值的显示屏（65），压力位移显示仪（64）可将数据输入U盘储存。