CN104165804B - 一种混凝土抗压强度检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土抗压强度检测仪；其包括拉脱装置和控制装置，拉脱装置包括加力机构和卡爪机构，加力机构和卡爪机构之间设置有拉力传感器，拉力传感器的上端与加力机构的提拉杆固定连接，拉力传感器的下端与卡爪机构固定连接，拉力传感器的上端连接有数据线，数据线与控制装置连接；拉力传感器可实时采集拉力数据，同时参与了传递荷载，拉力传感器与卡爪机构之间直接连接，无其他转换装置，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小，本发明的拉力传感器与卡爪机构之间直接连接，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土强度检测技术领域，尤其涉及一种混凝土抗压强度检测仪。
背景技术
混凝土强度检测技术，是工程质量控制过程中不可缺少的技术手段。现有技术公开了一种拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其采用涡轮蜗杆加力装置，通过摇动加力手柄带动涡轮转动，涡轮内孔设有螺母，螺母的上端连接有压力螺杆，螺母的下端连接有提升螺杆，涡轮的转动使得螺母连接的两个螺杆同时向内移动，即提升螺杆带动卡爪总成向上移动夹紧芯样，压力螺杆向下移动给传感器传递压力。现有技术中，传感器测得的数据经过了压力螺杆、涡轮、提升螺杆、卡爪总成等传动部件，加力方式复杂，传感器受压状态各异，传力机构和控制机构没有有效分离，导致互相干扰，测得的数据误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土抗压强度检测仪，其拉力传感器与卡爪机构之间直接连接，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种混凝土抗压强度检测仪，包括拉脱装置和控制装置，拉脱装置包括加力机构和卡爪机构，加力机构和卡爪机构之间设置有拉力传感器，加力机构包括提拉杆，拉力传感器的上端与提拉杆固定连接，拉力传感器的下端与卡爪机构固定连接，拉力传感器的上端连接有数据线，数据线与控制装置连接。
其中，加力机构还包括驱动电机、主动齿轮和从动齿轮，驱动电机通过减速机与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮啮合传动，从动齿轮与提拉杆固定连接。
其中，从动齿轮沿其轴向设置有相连接的容纳孔和第一螺纹孔，提拉杆的上部设置有与第一螺纹孔相配合的第一外螺纹，提拉杆设置有导线孔，数据线包括相连接的直线部和螺旋部，直线部位于导线孔内，螺旋部位于容纳孔内，直线部连接拉力传感器，螺旋部连接控制装置。
其中，容纳孔内设置有保护套，保护套包括筒体和端盖，筒体位于螺旋部与容纳孔的内侧壁之间，端盖设置有出线口。
其中，拉力传感器与提拉杆的外部设置有传感器护套，传感器护套的下部连接有支撑杆，提拉杆与传感器护套之间设置有塑料直线轴承，塑料直线轴承的上方设置有内挡圈，塑料直线轴承的下方设置有直线轴承挡圈。
其中，卡爪机构包括提升块、固定盘、卡爪以及连杆机构，提升块、固定盘和卡爪通过连杆机构连接，提升块的上端设置有第二外螺纹，拉力传感器的下端设置有与第二外螺纹相配合的第二螺纹孔。
其中，提升块的下端连接有标定快接头。
其中，卡爪包括弧形夹头和设在弧形夹头外侧壁上的卡爪连接杆，弧形夹头的内侧壁设置有防滑槽。
其中，加力机构还包括壳体，主动齿轮的上方设置有第一轴承盖，从动齿轮的上方设置有第二轴承盖，第一轴承盖、第二轴承盖均与壳体固定连接。
其中，加力机构的外部设置有第一外壳，卡爪机构的外部设置有第二外壳。
本发明的有益效果：一种混凝土抗压强度检测仪，包括拉脱装置和控制装置，拉脱装置包括加力机构和卡爪机构，加力机构和卡爪机构之间设置有拉力传感器，加力机构包括提拉杆，拉力传感器的上端与提拉杆固定连接，拉力传感器的下端与卡爪机构固定连接，提拉杆设置有导线孔，拉力传感器的上端连接有数据线，数据线与控制装置连接。拉力传感器可实时采集拉力数据，同时参与了传递荷载，拉力传感器与卡爪机构之间直接连接，无其他转换装置，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小。本发明的拉力传感器与卡爪机构之间直接连接，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是图1中AA剖面的剖视图。
图3是本发明的加力机构的立体结构示意图。
图4是本发明的加力机构的主视图。
图5是图4中AA剖面的剖视图。
图6是本发明的从动齿轮的结构示意图。
图7是本发明的拉力传感器的结构示意图。
图8是本发明的提拉杆的结构示意图。
图9是本发明的保护套的结构示意图。
图10是本发明的传感器护套的立体结构示意图。
图11是本发明的塑料直线轴承的结构示意图。
图12是本发明的卡爪机构的立体结构示意图。
图13是本发明的卡爪机构的主视图。
图14是图13中AA剖面的剖视图。
图15是本发明的卡爪的立体结构示意图。
附图标记如下：
1-加力机构；11-驱动电机；12-减速机；13-主动齿轮；14-从动齿轮；141-容纳孔；142-第一螺纹孔；15-壳体；16-提拉杆；161-导线孔；162-第一外螺纹；17-第一轴承盖；18-第二轴承盖；2-拉力传感器；21-数据线；211-螺旋部；212-直线部；22-第二螺纹孔；3-卡爪机构；31-提升块；311-第二外螺纹；32-标定快接头；33-固定盘；34-卡爪；341-弧形夹头；342-卡爪连接杆；343-防滑槽；35-导力杆；36-力臂；37-平衡杆；4-塑料直线轴承；5-传感器护套；6-内挡圈；7-保护套；71-筒体；72-端盖；721-出线口；8-直线轴承挡圈；9-支撑杆。
具体实施方式
下面结合图1至图15并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
一种混凝土抗压强度检测仪，包括拉脱装置和控制装置，拉脱装置包括加力机构1和卡爪机构3，加力机构1和卡爪机构3之间设置有拉力传感器2，参见图1至图2，加力机构1包括提拉杆16，拉力传感器2的上端与提拉杆16固定连接，拉力传感器2的下端与卡爪机构3固定连接，拉力传感器2的上端连接有数据线21，数据线21与控制装置连接。拉力传感器2可实时采集拉力数据，同时参与了传递荷载，拉力传感器2与卡爪机构3之间直接连接，无其他转换装置，因此采集的拉力数据系统误差小，不会因为传动部件的磨损老化而影响拉力传感器2数据采集的精度，同时使得结构更加紧凑、轻便。本发明的拉力传感器2与卡爪机构3之间直接连接，使得结构更加紧凑、轻便，采集的拉力数据系统误差小。
本实施例中，加力机构1还包括驱动电机11、主动齿轮13和从动齿轮14，参见图3至图5，驱动电机11通过减速机12与主动齿轮13连接，主动齿轮13与从动齿轮14啮合传动，从动齿轮14与提拉杆16固定连接，从动齿轮14沿其轴向设置有相连接的容纳孔141和第一螺纹孔142，参见图6，提拉杆16的上部设置有与第一螺纹孔142相配合的第一外螺纹162，参见图8。驱动电机11通过减速机12驱动主动齿轮13转动，主动齿轮13与从动齿轮14啮合传动，从动齿轮14与提拉杆16通过螺纹固定连接，即通过齿轮传动将圆周运动转变为直线运动，提拉杆16可在从动齿轮14的带动下上下移动。本发明采用电动驱动，相比手动驱动更加省力，齿轮传动使得加力更加均匀。
优选地，驱动电机11采用微型电机，锂电池供电，使得结构更加轻便，减轻了操作者的负担，一人即可完成全部操作，锂电池一次充电可以完成百余次拉脱操作，可以完成野外操作和条件恶劣环境下的连续操作；主动齿轮13与从动齿轮14为斜齿轮传动，使得传动更加平稳可靠，加荷速度均匀，提高测试精度；进一步优选地，控制装置位于拉脱装置的上方，控制装置采用微处理器管理，按照不同功能编制不同的子程序，利用面板按钮和屏幕选择不同的操作方式，以便达到不同的目的。微处理器通过拉力传感器2采集的数据和回位时的驱动电流的变化，控制驱动电机11的转动方向达到操作驱动电机11的目的，内置SD存储卡，可以存储大量的拉脱数据，拉脱数据安照采集日期、时间顺序排列编号，可以方便和计算机相连和操作。控制装置的显示面板采用OLED面板，有效防止阳光的干涉，具有轻便、节能的效果。
本实施例中，从动齿轮14沿其轴向设置有相连接的容纳孔141和第一螺纹孔142，提拉杆16的上部设置有与第一螺纹孔142相配合的第一外螺纹162，提拉杆16设置有导线孔161，参见图8，数据线21包括相连接的直线部212和螺旋部211，参见图7，直线部212位于导线孔161内，螺旋部211位于容纳孔141内，直线部212连接拉力传感器2，螺旋部211连接控制装置。从动齿轮14与提拉杆16通过螺纹固定连接，即通过齿轮传动将圆周运动转变为直线运动，提拉杆16可在从动齿轮14的带动下上下移动；提拉杆16设置有导线孔161，数据线21包括相连接的直线部212和螺旋部211，直线部212位于导线孔161内，螺旋部211位于容纳孔141内，数据线21的螺旋部211的设置，使得数据线21的长度可调，当拉力传感器2上下移动时，可避免数据线21的损坏。
本实施例中，容纳孔141内设置有保护套7，保护套7包括筒体71和端盖72，筒体71位于螺旋部211与容纳孔141的内侧壁之间，端盖72设置有出线口721，参见图9。保护套7的设置可有效地将数据线21的螺旋部211与从动齿轮14隔离，对数据线21起到保护的作用，端盖72设置有出线口721，数据线21可通过出线口721与控制装置连接。
本实施例中，拉力传感器2与提拉杆16的外部设置有传感器护套5，参见图10，传感器护套5的下部连接有支撑杆9，提拉杆16与传感器护套5之间设置有塑料直线轴承4，参见图11，塑料直线轴承4的上方设置有内挡圈6，塑料直线轴承4的下方设置有直线轴承挡圈8。传感器护套5位于拉力传感器2与提拉杆16的连接处的外部，对拉力传感器2与提拉杆16起到保护作用。传感器护套5的下部连接有支撑杆9，支撑杆9与芯样所在的混凝土结构平面直接接触，当夹紧芯样时，支撑杆9产生与夹紧力大小相等、方向相反的作用力，起到支撑的作用。塑料直线轴承4免润滑，减少提拉杆16上下移动时与壳体15的摩擦。内挡圈6和直线轴承挡圈8对塑料直线轴承4起到支撑和限位的作用。
本实施例中，卡爪机构3包括提升块31、固定盘33、卡爪34以及连杆机构，提升块31、固定盘33和卡爪34通过连杆机构连接，参见图12至图14，提升块31的上端设置有第二外螺纹311，拉力传感器2的下端设置有与第二外螺纹311相配合的第二螺纹孔22。优选地，连杆机构包括导力杆35、力臂36和平衡杆37，导力杆35的一端与提升块31铰接，导力杆35的另一端与力臂36铰接，力臂36的中段铰接在固定盘33上，力臂36的下端铰接在卡爪34上，平衡杆37的上端铰接在固定盘33上，平衡杆37的下端铰接在卡爪34上。提升块31与拉力传感器2通过螺纹连接，当提拉杆16带动拉力传感器2向上移动时，提升块31随之向上移动，提升块31通过连杆机构将向上的作用力转化为径向夹紧力，通过卡爪34夹紧芯样，芯样通过卡爪34的夹紧力阻止卡爪机构3的移动，同时支撑杆9的反作用力使得提升块31的提升拉力不断增大，最终芯样从混凝土结构中拉断。
本实施例中，提升块31的下端连接有标定快接头32。标定快接头32可进行检测仪的校准。即将自校仪的快接头与检测仪上的标定快接头32锁紧，按照控制装置面板上的标定菜单进行操作，之后转动自校仪的手柄产生拉力，当拉力值达到常用最大数值范围内时，读取自校仪的拉力数值作为标定砝码数值，并将此数值按照标定菜单的要求置入到检测仪中完成自校，然后启动按钮，此时仅传感器及电路正常工作，将连接杆穿过卡爪34与拉力传感器2的第二螺纹孔22连接，在连接杆下端连接砝码，按照计量要求逐级加载砝码对仪器进行检定。
本实施例中，卡爪34包括弧形夹头341和设在弧形夹头341外侧壁上的卡爪连接杆342，弧形夹头341的内侧壁设置有防滑槽343，参见图15。防滑槽343可增大摩擦力，避免发生滑移。
本实施例中，加力机构1还包括壳体15，主动齿轮13的上方设置有第一轴承盖17，从动齿轮14的上方设置有第二轴承盖18，第一轴承盖17、第二轴承盖18均与壳体15固定连接，加力机构1的外部设置有第一外壳，卡爪机构3的外部设置有第二外壳。优选地，第一外壳和第二外壳均为塑料外壳。
本发明检测混凝土抗压强度的使用方法为：在被测混凝土上选择N个位置作为钻制混凝土芯样(芯样试件)的拉脱试件部位，在选取好的拉脱试件部位处钻制圆柱形的混凝土芯样(本实施例中，使用内径44mm，外径54mm，定位深度44mm的钻、磨、定位深度一体的专用钻磨头)，无需取出，然后利用检测仪的卡爪机构3套住芯样，启动检测仪按钮，内置触摸开关接通微型电机，微型电机通过减速机12带动从动齿轮14转动，使得与从动齿轮14固定连接的提拉杆16向上移动，提拉杆16的下方连接有拉力传感器2，拉力传感器2一方面采集拉力数据，一方面随提拉杆16一起向下移动，拉力传感器2的另一端与提升块31直接连接，带动提升块31一起向上位移，提升块31通过连杆机构使卡爪34夹紧芯样，并随着拉力的增大而增大，芯样的夹紧力和支撑杆9的反作用力一起阻止提升块31向上移动，由于混凝土的抗压强度远大于混凝土的抗拉强度，芯样最终将在不断增大的拉力情况下被拉断。
为了减少摩擦力，主动齿轮13与从动齿轮14的两端均设置有轴承，从动齿轮14的上下两端还设置有止推轴承，参见图2和图5。
本发明的拉力传感器2可实时采集拉力数据，并将采集到的拉力数据传递给控制装置，控制装置采用微处理器控制，采集数据，分析、显示，将拉力数据转换成压力数据储存在SD卡内，便于计算机处理分析。微处理器可以将所有的混凝土芯样被拔断瞬间的抗拉力峰值，并可通过公式混凝土抗拉强度＝F/S，计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗拉强度，其中F为抗拉力峰值，S为混凝土芯样的截面面积，然后可将得到的混凝土抗拉强度代入混凝土测强公式，根据混凝土测强公式计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗压强度，该混凝土抗压强度又称为混凝土换算强度，再将上述步骤中得到的N个混凝土换算强度加起来，再除以N，得到一个平均值，这个平均值即为被测混凝土的混凝土推定强度，即混凝土强度的代表值。
本发明除了可以完成拉脱操作，还设置了校准、标定、寿命试验，最大拉力设置等附加功能，使数据采集、溯源、管理协调一致，符合相关拉力仪表的功能要求，本发明具有如下优点：
1、采用机电一体化，使得结构紧凑，操作方便，大大减轻了操作者的负担，采用微处理器管理使得操作、数据采集、标定、校准工作简单易操作，一人就可完成全部操作，节省了人力成本；采用微型电机驱动，斜齿轮传动，使得加荷速度均匀，提高测试精度；
2、采用内置拉力传感器2，直接与卡爪机构3连接，传动部分的任何异常、如摩擦阻力，润滑变化都不会造成拉力传感器2的采集数据的误差；
3、内置锂电池，一次充电可以完成百余次拉脱操作，可以完成野外操作和条件恶劣环境下的连续操作；
4、内置SD存储卡，可以存储大量的拉脱数据，拉脱数据安照采集日期、时间顺序排列编号，可以方便和计算机相连和操作；
5、控制装置的显示面板采用OLED面板，有效防止阳光的干涉，具有轻便、节能的效果，适合在室外、室内环境下操作；
6、提拉杆16的轴承采用免维护、免润滑的塑料线性轴承，提高了仪器的适用性。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种混凝土抗压强度检测仪，包括拉脱装置和控制装置，所述拉脱装置包括加力机构(1)和卡爪机构(3)，其特征在于，所述加力机构(1)和所述卡爪机构(3)之间设置有拉力传感器(2)，所述加力机构(1)包括提拉杆(16)，所述拉力传感器(2)的上端与所述提拉杆(16)固定连接，所述拉力传感器(2)的下端与所述卡爪机构(3)固定连接，所述拉力传感器(2)的上端连接有数据线(21)，所述数据线(21)与所述控制装置连接,所述拉力传感器(2)与所述提拉杆(16)的外部设置有传感器护套(5)，所述传感器护套(5)的下部连接有支撑杆(9)，所述提拉杆(16)与所述传感器护套(5)之间设置有塑料直线轴承(4)，所述塑料直线轴承(4)的上方设置有内挡圈(6)，所述塑料直线轴承(4)的下方设置有直线轴承挡圈(8)。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述加力机构(1)还包括驱动电机(11)、主动齿轮(13)和从动齿轮(14)，所述驱动电机(11)通过减速机(12)与所述主动齿轮(13)连接，所述主动齿轮(13)与所述从动齿轮(14)啮合传动，所述从动齿轮(14)与所述提拉杆(16)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述从动齿轮(14)沿其轴向设置有相连接的容纳孔(141)和第一螺纹孔(142)，所述提拉杆(16)的上部设置有与所述第一螺纹孔(142)相配合的第一外螺纹(162)，所述提拉杆(16)设置有导线孔(161)，所述数据线(21)包括相连接的直线部(212)和螺旋部(211)，所述直线部(212)位于所述导线孔(161)内，所述螺旋部(211)位于所述容纳孔(141)内，所述直线部(212)连接所述拉力传感器(2)，所述螺旋部(211)连接所述控制装置。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述容纳孔(141)内设置有保护套(7)，所述保护套(7)包括筒体(71)和端盖(72)，所述筒体(71)位于所述螺旋部(211)与所述容纳孔(141)的内侧壁之间，所述端盖(72)设置有出线口(721)。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述卡爪机构(3)包括提升块(31)、固定盘(33)、卡爪(34)以及连杆机构，所述提升块(31)、固定盘(33)和卡爪(34)通过所述连杆机构连接，所述提升块(31)的上端设置有第二外螺纹(311)，所述拉力传感器(2)的下端设置有与所述第二外螺纹(311)相配合的第二螺纹孔(22)。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述提升块(31)的下端连接有标定快接头(32)。
7.根据权利要求5所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述卡爪(34)包括弧形夹头(341)和设在所述弧形夹头(341)外侧壁上的卡爪连接杆(342)，所述弧形夹头(341)的内侧壁设置有防滑槽(343)。
8.根据权利要求2所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述加力机构(1)还包括壳体(15)，所述主动齿轮(13)的上方设置有第一轴承盖(17)，所述从动齿轮(14)的上方设置有第二轴承盖(18)，所述第一轴承盖(17)、所述第二轴承盖(18)均与所述壳体(15)固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种混凝土抗压强度检测仪，其特征在于，所述加力机构(1)的外部设置有第一外壳，所述卡爪机构(3)的外部设置有第二外壳。
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