CN105181511B - 常用土工试验仪器出力值原位校验标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是常用土工试验仪器出力值原位校验标定装置，由数显测力仪和共用测力传感器、第一支座、第二支座、顶帽、测头、双头螺柱、调整螺套、空心下测杆、上测杆各相关附件组成固结仪(含K0固结仪)、直剪仪的垂直力原位校验附件组合、直剪仪水平力原位校验附件组合和三轴仪垂直力原位校验附件组合，各原位校验附件组合分别替代相应被检测仪器的试验容器和试样，在经过严格、准确标定的数显测力仪配合下以其读数为基准,按所述检测仪器的操作方法在其全量程范围内分为若干等份进行垂直力或水平力的出力值检测标定。可在不改动被检测仪器整体结构和保持原有技术状态下完成各仪器的原位在线检测标定工作。
Description
常用土工试验仪器出力值原位校验标定装置
技术领域
[0001]本发明属于检测装置，特别是涉及一种常用土工试验仪器出力值原位校验标定装 置。
背景技术
[0002]固结仪(含K〇固结仪）、直剪仪、三轴仪是常用的土工力学试验仪器，所述三种试验 仪器包括以下两种试验方法，其一是试样在侧向被固定形成无穷大侧向力或由某一恒定水 平力作用的情况下施加一恒定垂直力，检测试样在该级恒定垂直力作用过程中随时间变化 所出现的垂直变形，其二是试样在垂直力恒定情况下，受水平力作用产生的水平抗剪强度 或侧向压力的变化(Kq固结试验）。
[0003]因此，上述试验仪器包括垂直力和水平力的出力值是否真实、准确和稳定将直接 影响多种力学试验成果的真实可靠。尤其是在传感器与电测技术和试验数据微机采集处理 技术广泛应用于土工试验领域形成的土工试验自动化网络系统中，对测量数据和输出成果 关系进行必要的检测标定是一项不可或缺的重要工作。
[0004]现实中对于上述试验仪器的校验标定一般采取以下两种办法，一种是有条件的单 位将仪器的核心测试部件拆卸后在专门的校准仪器上进行校验标定，另一种是将核心测试 部件由试验仪器拆下送交专门的计量检测机构进行校验。
[0005]上述检验标定办法不仅存在拆装操作较为繁琐不便的问题，也存在核心测试部件 在重新安装的过程中其技术状态被改变的可能。
[0006] 本申请人在授权公告号CN102435718B的发明专利中公开了一种土工试验仪器压 力测试通用数显检测校准装置，该装置利用试验室现有试验仪器的反力装置和标准测力计 进行自身检测标定，适用于各种固结仪、直剪仪、K〇仪、CBR仪和三轴仪压力试验通道进行校 验标定以及稳定性测试。
[0007]上述土工试验仪器压力测试通用数显检测校准装置本申请中简称为数显测力 仪。
发明内容
[000S]本发明是为了解决固结仪(含K〇固结伩）、直剪仪、三轴仪的出力值进行校准标定 存在的上述技术问题，而公开一种常用土工试验仪器出力值原位校验标定装置。
[0009]本发明为实现上述目的采取以下技术方案:常用土工试验仪器出力值原位校验标 定装置，包括数显测力仪，特征是:原位校验标定装置设有以下附件，共用测力传感器、第一 支座、第二支座、顶帽、测头、双头螺柱、调整螺套、空心下测杆和上测杆，所述共用测力传感 器两端应变梁对称设有中心螺孔，其电信号输出插座与数显测力仪电信号输入插座之间设 有信号电缆，所述第一支座上端设有螺柱，所述第二支座底端设有轴向嵌槽和径向紧定螺 钉、上端设有螺柱，其螺柱与底端的轴向嵌槽同心且与轴向嵌槽顶面相垂直;所述顶帽的顶 面设有中心定位凹窝、下端设有螺柱，所述测头为n形，测头一端设有受力中心定位凹窝、 另一栖设有螺柱，该螺柱中心与定位凹窝中心在同一轴线，所述双头螺柱一端为右旋螺纹、 另一端为左旋螺纹，所述调整螺套一端的盲孔中设有左旋内螺纹、另一端的顶面设有中心 定位凹窝，所述空心下测杆设有左旋内螺纹，所述上测杆的下部设有左旋螺柱、顶面设有中 心定位凹窝；
[0010]所述第一支座和顶帽的螺柱分别与测力传感器两端的中心螺孔相连接构成固结 仪和直剪仪的垂直力原位校验附件组合，该垂直力原位校验附件组合置于所述固结仪(含 Ko固结仪)或直剪仪的垂直力加荷位置，其顶帽的中心定位凹窝与仪器垂直力加压头临界 接触，所述第一支座、测力传感器、顶帽依次连接后其第一支座的螺柱、测力传感器两端的 中心螺孔、顶帽中心定位凹窝的中心为同一轴线；
[0011]所述测头的螺柱和双头螺柱的右旋螺纹端分别与测力传感器两端的中心螺孔相 连接、调整螺套与双头螺柱的左旋螺纹端连接构成直剪仪水平力原位校验附件组合，该水 平力原位校验附件组合置于直剪仪被测通道的土样盒位置，其测头的受力中心定位凹窝与 直剪仪测力钢环测力端临界接触，调整螺套顶面的中心定位凹窝与直剪仪水平加压头临 界接触，所述测头、测力传感器、双头螺柱、调整螺套依次连接后其测头的受力中心定位凹 窝、测力传感器两端的中心螺孔、双头螺柱、调整螺套的中心为同一轴线，且调整螺套在转 动为任何角度状态下其中心与所述各附件的中心为同一轴线；
[0012] 所述第二支座的螺柱和双头螺柱的右旋螺纹端分别与测力传感器两端的中心螺 孔相连接、空心下测杆与双头螺柱的左旋螺纹端螺纹连接、上测杆的左旋螺柱与空心下测 杆螺纹连接构成三轴仪垂直力原位校验附件组合，该垂直力原位校验附件组合的第二支座 的轴向嵌槽与三轴仪试样座相接合，第二支座的径向紧定螺钉与三轴仪试样座紧定接合， 上测杆顶面的中心定位凹窝与三轴仪测力钢环测力端临界接触，所述第二支座、测力传感 器、双头螺柱、空心下测杆和上测杆依次连接后其第二支座的螺柱、测力传感器两端的中心 螺孔、双头螺柱的右旋螺纹端及左旋螺纹端、空心下测杆和上测杆的左旋螺柱的中心为同 一轴线，且上测杆在转动为任何角度状态下其中心与所述各附件的中心为同一轴线。
[0013] 本发明还可以采取以下技术措施：
[0014] 所述调整螺套和双头螺柱的右旋螺纹端与左旋螺纹端之间的螺柱本体设有六方 体。
[0015] 所述上测杆和空心下测杆中部分别设有钳口槽。
[0016] 本发明的有益效果和优点在于:本原位校验标定装置可以将附件组合为分别用于 固结仪(含Ko固结仪）、直剪仪、三轴仪进行垂直力和水平力的原位校验标定，分别替代相应 检测仪器的试验容器或试样，在经过严格、准确标定的数显测力仪配合下以其读数为基准， 按所述检测仪器的操作方法分别在其全量程范围内分为若干等份进行垂直力或水平力的 出力值检测标定。优点是：1.结构简单，科学实用，操作方便。2.使用本装置可以真正做到在 对原有仪器不做任何改动保证原有技术状态下充分实现在线原位检测标定，较当前常用方 法减少了拆装环节，及其因拆装可能引起的不良影响。3.使用共用测力传感器和数显测力 仪对多种仪器进行检测标定，使被测仪器的出力值达到了相同的精度标准，提高了各种试 验结果的一致性和可比性。4.因各附件组合可调整范围充裕，能满足上述三大类不同型号 仪器进行原位校验标定需要，扩大了适用范围，基本满足了当前土工力学试验仪器垂直和 水平力出力值的原位校验标定需要。总之，本发明极大地简化上述仪器校验标定方法与设 备，免除了对仪器的拆装作业，真正做到了在保持上述各仪器原有技术状态下的原位在线 校验标定，可以提高所述仪器进行检测标定的工作效率和准确可靠程度。
附图说明
[0017]附图1是固结仪(含Ko固结仪)、直剪仪垂直力原位校验标定附件组合结构示意图。 [0018]附图2是图1的A向视图。
[0019]附图3是直剪仪水平力原位校验标定附件组合结构示意图。
[0020]附图4是图3中测头结构示意图。
[0021] 附图5是图4的A向视图。
[0022] 附图6是图4的B向视图。
[0023]附图7是三轴仪垂直力原位校验标定附件组合结构示意图。
[0024]图中标记:1共用测力传感器，2第一支座，2-1螺柱，3顶帽，3-1顶帽中心定位凹窝， 3- 2顶帽螺柱，4测头，4-1受力中心定位凹窝，4-2测头螺柱，5双头螺柱，5-1六方体，6调整螺 套，6-1中心定位凹窝，6-2调整螺套六方体，7第二支座，7-1径向紧定螺钉,7-2轴向嵌槽，7-3第二支座螺柱，8空心下测杆，8-1钳口槽，9上测杆，9_1上测杆钳口槽，9-2上测杆中心定位 凹窝。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
[0026]如图1、3、7所示，土工试验仪器出力值原位校验标定装置，包括数显测力仪（未示 出），还设有共用测力传感器1、第一支座2、第二支座7、顶帽3、测头4、双头螺柱5、调整螺套 6、空心下测杆8和上测杆9各附件。
[0027]以上各附件的具体结构是：
[0028]共用测力传感器1两端应变梁对称设有中心螺孔，其电信号输出插座(未示出）与 数显测力仪电信号输入插座之间设有信号电缆。
[0029] 第一支座1上端设有螺柱2-1。
[0030] 第二支座7底端设有轴向嵌槽7-2和径向紧定螺钉7-1、上端设有第二支座螺柱7-3,其螺柱与底端的轴向嵌槽同心且与轴向嵌槽顶面相垂直。
[0031]顶帽3的顶面设有顶帽中心定位凹窝3-1、下端设有顶帽螺柱3-2。
[0032]测头4为n形，n形的测头一端设有受力中心定位凹窝4-i，另一端设有测头螺柱 4- 2，该螺柱中心与受力中心定位凹窝4-1中心在同一轴线。
[0033]双头螺柱5—端为右旋螺纹、另一端为左旋螺纹，右旋螺纹端与左旋螺纹端之间的 螺柱本体设有六方体5-1。
[0034]调整螺套6—端的盲孔中设有左旋内螺纹、另一端的顶面设有中心定位凹窝6-i， 调整螺套6表面设有调整螺套六方体6-2。
[0035]空心下测杆8设有左旋内螺纹，中间部位设有钳口槽8-：L。
[0036]上测杆9的下部设有左旋螺柱，顶面设有上测杆中心定位凹窝9-2，上测杆9上部圆 柱体的中间位置设有上测杆钳口槽9-1。
[0037]如图I、2所示，第一支座2的螺柱2-1和顶帽3的顶帽螺柱3-2分别与共用测力传感 器1两顺的中心螺孔相连接构成固结仪和直剪仪的垂直力原位校验附件组合，所述固结仪 舌Ko固结仪)。如图1、2所示的垂直力原位校验附件组合置于所述固结伩(含Kq固结伩)或 直剪仪的垂直力加荷位置，其顶帽3的顶帽中心凹窝3-1与所述检测仪器垂直力加压头临界 接触。第一支座2、测力传感器1、顶帽3依次连接后其第一支座的螺柱2-1、测力传感器两端 的中心螺孔、顶帽中心定位凹窝3-1的中心为同一轴线。
[0038]如图1、2所示的固结仪(含Ko固结伩)和直剪仪进行垂直力原位校验附件组合的使 用方法是：
[0039] (1)共用测力传感器与数显测力仪连接后通电预热I5分钟，然后将测力数显伩显 示值调0;
[0040] (2)将垂直力校验附件组合置换固结仪(含Ko固结仪)或直剪仪直剪垂直力加荷部 位的容器，使其居中后，分别旋转上述仪器的垂直力加压头，使其处于与顶帽3的顶帽中心 定位凹窝3-1接触但顶帽尚未受力的临界接触状态；
[0041](⑶将上述被检测仪器的全量程范围分为若干等份，逐级施加砝码或用微机控制 气压装置进行自动加荷，待其稳定后，以数显测力仪读数为基准对被检测仪器进行校准标 定直至其出力值读数与数显测力仪读数一致或其差值在允许范围内。
[0042]如图3所示，测头4的测头螺柱4-2和双头螺柱5的右旋螺纹端分别与共用测力传感 器1两端的中心螺孔相连接、调整螺套6与双头螺柱5的左旋螺纹端连接构成直剪仪水平力 原位校验附件组合。
[0043]如图3所示的直剪仪水平力原位校验附件组合置于直剪仪被测通道的土样盒位 置，其测头的受力中心定位凹窝4-1与直剪仪测力钢环测力端临界接触，调整螺套6顶面的 中心定位凹窝6-1与直剪仪水平加压头临界接触。
[0044]测头4以及受力中心定位凹窝4-1和测头螺柱4-2的具体结构见图4、5、6。
[0045]上述直剪仪水平力校验附件组合对直剪仪水平力原位校验标定的使用方法是： [0046] (1)测力传感器与数显测力仪连接后通电预热15分钟，然后将测力数显仪显示值 调0;
[0047] (2)取下直剪仪试样盒，将本直剪仪水平力校验附件组合置入直剪仪试样盒位置， 旋转调整螺套6改变该附件组合总长度，使测头4的受力中心定位凹窝4-1与直剪仪测力钢 环测力端呈临界接触状态，调整螺套6顶面的中心定位凹窝6-1与直剪仪水平加压头呈临界 接触状态；
[0048] (3)旋转调整螺套6使直剪仪水平力校验附件组合受力，并在直剪仪全量程范围分 为若千等份，通过旋转调整螺套6逐级增加压力，以数显测力仪读数为基准对被检测仪器进 行校准标定直至其出力值读数与数显测力仪读数一致或其差值在允许范围内。
[0049]如图7所示，第二支座7的第二支座螺柱7-3和双头螺柱5的右旋螺纹端分别与共用 测力传感器1两端的中心螺孔相连接、空心下测杆8与双头螺柱5的左旋螺纹端相连接、上 测杆9的左旋螺柱与空心下测杆8螺纹连接构成三轴仪垂直力原位校验附件组合。
[00S0]图7所示的三轴仪垂直力原位校验附件组合的第二支座7的轴向嵌槽7-2与三轴仪 试样座相接合，第二支座7的径向紧定螺钉7-1与三轴仪试样座紧定接合，上测杆9顶面的上 测杆中心定位凹窝9-2与三轴仪测力钢环测力端呈临界接触状态。
[0051]上述三轴仪垂直力原位校验附件组合对三轴仪垂直力的校验标定的使用方法是：
[0052] (1)测力传感器与数显测力仪连接后通电预热lf5分钟，然后将测力数显仪显示值 调0;
[0053] (2)拆下三轴压力室，将本三轴仪垂直力原位校验附件组合置于三轴压力室与试 样位置，并将其第二支座7的轴向嵌槽7-2与三轴仪试样座套接接合，并通过径向紧定螺钉 7-1与三轴仪试样座固定；
[0054] (3)旋转上测杆9使原位检验标定附件组合受力，并在三轴仪全量程范围分为若干 等份，通过旋转上测杆9逐级增加压力，以数显测力仪读数为基准对被检测三轴仪的垂直出 力值进行校准标定直至其出力值读数与数显测力仪读数一致或其差值在允许范围内。
Claims (3)
1. 常用土工试验仪器出力值原位校验标定装置，包括数显测力仪，其特征在于:原位校 验标定装置设有以下附件，共用测力传感器、第一支座、第二支座、顶帽、测头、双头螺柱、调 整螺套、空心下测杆和上测杆，所述共用测力传感器两端应变梁对称设有中心螺孔，其电信 号输出插座与数显测力仪电信号输入插座之间设有信号电缆，所述第一支座上端设有螺 柱，所述第二支座底端设有轴向嵌槽和径向紧定螺钉、上端设有螺柱，其螺柱与底端的轴向 嵌槽同心且与轴向嵌槽顶面相垂直;所述顶帽的顶面设有中心定位凹窝、下端设有螺柱，所 述测头为n形，测头一端设有受力中心定位凹窝、另一端设有螺柱，该螺柱中心与定位凹窝 中心在同一轴线，所述双头螺柱一端为右旋螺纹、另一端为左旋螺纹，所述调整螺套一端的 盲孔中设有左旋内螺纹、另一端的顶面设有中心定位凹窝，所述空心下测杆设有左旋内螺 纹，所述上测杆的下部设有左旋螺柱、顶面设有中心定位凹窝； 所述第一支座和顶帽的螺柱分别与共用测力传感器两端的中心螺孔相连接构成固结 仪和直剪仪的垂直力原位校验附件组合，该垂直力原位校验附件组合置于所述固结仪或直 剪仪的垂直力加荷位置，其顶帽的中心定位凹窝与仪器垂直力加压头临界接触，所述第一 支座、共用测力传感器、顶帽依次连接后其第一支座的螺柱、共用测力传感器两端的中心螺 孔、顶帽中心定位凹窝的中心为同一轴线； 所述测头的螺柱和双头螺柱的右旋螺纹端分别与共用测力传感器两端的中心螺孔相 连接、调整螺套与双头螺柱的左旋螺纹端连接构成直剪仪水平力原位校验附件组合，该水 平力原位校验附件组合置于直剪仪被测通道的土样盒位置，其测头的受力中心定位凹窝与 直剪仪测力钢环测力端临界接触，调整螺套顶面的中心定位凹窝与直剪仪水平加压头临界 接触，所述测头、共用测力传感器、双头螺柱、调整螺套依次连接后其测头的受力中心定位 凹窝、共用测力传感器两端的中心螺孔、双头螺柱、调整螺套的中心为同一轴线，且调整螺 套在转动为任何角度状态下其中心与所述各附件即测头、共用测力传感器、双头螺柱的中 心为同一轴线； 所述第二支座的螺柱和双头螺柱的右旋螺纹端分别与共用测力传感器两端的中心螺 孔相连接、空心下测杆与双头螺柱的左旋螺纹端螺纹连接、上测杆的左旋螺柱与空心下测 杆螺纹连接构成三轴仪垂直力原位校验附件组合，该垂直力原位校验附件组合的第二支座 的轴向嵌槽与三轴仪试样座相接合，第二支座的径向紧定螺钉与三轴仪试样座紧定接合， 上测杆顶面的中心定位凹窝与三轴仪测力钢环测力端临界接触，所述第二支座、共用测力 传感器、双头螺柱、空心下测杆和上测杆依次连接后其第二支座的螺柱、共用测力传感器两 端的中心螺孔、双头螺柱的右旋螺纹端及左旋螺纹端、空心下测杆和上测杆的左旋螺柱的 中心为同一轴线，且上测杆在转动为任何角度状态下其中心与所述各附件即第二支座、共 用测力传感器、双头螺柱、空心下测杆的中心为同一轴线。
2. 根据权利要求1所述的出力值原位校验标定装置，其特征在于:所述双头螺柱的右旋 螺纹端与左旋螺纹端之间的螺柱本体设有六方体。
3. 根据权利要求1所述的出力值原位校验标定装置，其特征在于:所述上测杆和空心下 测杆中部分别设有钳口槽。
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