CN105388049A - 一种土基材料试块压制成型设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试块压制成型领域，具体地，涉及一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，包括支撑平台，其特征在于，还包括固定于支撑平台上的振动弹簧和工字撑、由振动弹簧和工字撑支撑的试块板、放置于试块板上的用于放置土基物料的试块模具、正对试块模具的加载压头、与加载压头连接的上伸缩连杆系统和可升降齿轮杆，所述的试块模块与下伸缩连杆系统连接，所述的上伸缩连杆系统和下伸缩连杆系统均与油泵加压系统连接；所述的试块模具由若干标准模具框组成。本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，整套设备各组成元件紧密布置，结构合理，既保证设备在压制成型过程中平稳运行，又解决了复杂设备结构占用空间过大的问题。

Description

一种土基材料试块压制成型设备及控制方法

技术领域

本发明涉及试块压制成型领域，具体地，涉及一种土基材料试块压制成型设备及控制方法。

背景技术

目前，在很多大型工程项目施工过程中，往往通过制作标准试块并对其进行养护和性能检测来控制工程项目的质量。一方面，一直以来，标准试块都是采用传统方式进行制作，即在振动台上振动成型或者采用人工操作万能试验机单个试块压制成型的方法。两种传统试块制作方法，对于前者，振动成型材料在振动后相对沉积于试块模具底部，泥浆浮在模具的上层表面，制作成的试块内部材料分布不均匀，测出性能、强度的数据有一定误差；对于后者，利用人工操作万能试验机压制成型单个试块，经常需要多次加料，多次压制，才能达到所需要的试块密实度，制作出的试块容易产生密度分层，测出的性能、强度数据也存在一定误差。另外，两种传统试块成型制作过程均较为繁琐，成型制作效率较低，不经济，其中存在大量人为操作误差。

另一方面，现有的一些试块成型机都是针对水泥基混凝土材料的，由于水泥基材料和土基材料如砂性土基、粘性土基等材料性质的差异，土基材料在混凝土试块成型机上的成型效果很差或者根本无法成型，不能调节压制成型时在模具中所加材料高度，达不到目标强度。因此，需要开发研制一种针对土基材料的高效率、低误差、可控制的新型的土基材料试块压制成型设备及其控制方法以实现土基材料的精确固化压制成型。

发明内容

针对现有土基材料试块压制成型技术制备效率低、人为误差高、不可控制以及不经济等问题，本发明的主要目的在于提供一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，以实现土基材料试块的固化压制成型过程高效率、低误差、可控制调节以及经济适用。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：一种土基材料试块压制成型设备，包括支撑平台，其特征在于，还包括固定于支撑平台上的振动弹簧和工字撑、由振动弹簧和工字撑支撑的试块板、放置于试块板上的用于放置土基物料的试块模具、正对试块模具的加载压头、与加载压头连接的上伸缩连杆系统和可升降齿轮杆，所述的试块模块与下伸缩连杆系统连接，所述的上伸缩连杆系统和下伸缩连杆系统均与油泵加压系统连接，上伸缩连杆系统、加载压头、试块模具和下伸缩连杆系统顺序排列；所述的试块模具由若干标准模具框组成。

所述的可升降与齿轮升降系统连接，所述的齿轮升降系统包括齿轮和使齿轮旋转的机构，所述的齿轮和齿轮杆啮合。

油泵加压系统在加载压头碰到土基材料表面后，需要施加压力时启动；在非加压情况下，加载压头的升降由齿轮升降系统和齿轮杆控制。

还包括用于水平固定加载压头和试块模具的滑动杆，加载压头和试块模具沿着滑动杆的延伸方向升降；所述标准模具框内侧设置有刻度；加载压头中标准压头的个数等于标准模具框的个数。

所述的工字撑的高度低于振动弹簧，当振动弹簧上下振动时，工字撑限制振动最大幅度不低于工字撑顶面。振动最大幅度是指：振动弹簧在原始位置和振动弹簧顶部不低于工字撑顶面时振动弹簧所处的位置之间运动。

还包括支撑框架；所述上伸缩连杆系统固定于支撑框架顶部，其上部穿过支撑框架顶部并固定，下部通过油泵加压系统加压实现自由伸缩且与加载压头连接；所述下伸缩连杆系统固定于支撑框架底部；试块模具两侧设置模具拓展台，模具拓展台与试块模具固定连接；模具扩展台与下伸缩连杆系统固定连接且同时升降，下伸缩连杆系统通过油泵加压系统加压控制伸缩。

还包括用于存放搅拌好的土基物料，并将土基物料运放到标准模具框的物料车。

所述物料车包括滚轮，所述滚轮可在滚轮轨上自由滚动；所述滚轮轨包括两部分，一部分固定在料车台上，另一部分固定在模具拓展台上，两部分用连接缝分开；所述物料车还包括防漏刷，所述防漏刷竖直粘放在物料车进料口两侧。

还包括操作控制台，所述操作控制台分别与振动弹簧、油泵加压系统、齿轮升降系统、物料车相连接；所述操作控制台上设置有触摸操作显示屏和若干控制按钮或开关组成的操作按钮区域。

一种土基材料试块压制成型控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设定初始参数：通过操作控制台设定土基材料压制成型的成型压强、加压速率以及恒压时间；

(2)土基物料填放与运送：使加载压头和试块模具自动升降调整到非压制成型状态，加载压头的升降由齿轮升降系统和齿轮杆控制，试块模具的升降由油泵加压系统带动下伸缩连杆系统的伸缩实现，将事先已经搅拌并称量好的土基物料下放到物料车里，将物料运放到若干标准模具框里，通过来回让物料车进和物料车退，使物料迅速均匀下放到标准模具框中，通过观察标准模具框中物料达到的刻度判断物料是否足够，物料下放完毕后，将物料车完全退出；

(3)压制成型：激振器工作并使振动弹簧振动，振动弹簧带动试块板上下振动，使标准模具框中物料分布均匀并初步密实，接着使加载压头在齿轮升降系统和齿轮杆的控制下自动下降至与土基物料接触，此后油泵加压系统加压使上伸缩连杆系统继续下降并对加载压头施加压力，此时加载压头也下降；根据步骤（1）设定的成型压强、加压速率和恒压时间对标准模具框中土基物料压制成型；

(4)脱模取出试块：使下伸缩连杆系统向上支撑模具拓展台使试块模具与压制成型好的标准试块完全脱离；接着使加载压头在齿轮升降系统和齿轮杆控制下上升到原始位置，然后人工将试块板和标准试块一并取出，通过初步观察标准试块的压制成型效果，判断是否对步骤一设定的成型压强、加压速率以及恒压时间三个参数作出调整。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，整套设备各组成元件紧密布置，结构合理，既保证设备在压制成型过程中平稳运行，又解决了复杂设备结构占用空间过大的问题。

2、本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，针对土基材料压缩性能较好的特征，设计高度较大的标准模具框，并在标准模具框内侧设置有刻度，根据事先计算好的所需土基物料体积，观察是否达到所对应的体积刻度，然后再进行压制成型过程，这样可有效避免多次加料压制导致的试块分层现象，有利于提高试块强度性能。

3、本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，操作流程简单，只需要一名操作人员即可完成整个压制成型操作过程，有效避免过多操作人员带来的不经济和人为误差多的问题。

4、本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备及控制方法，其压制成型效率高，一次性可压制成型9个标准试块，有效节约时间成本；其试块板和试块模具均重复利用，节约设备运行成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种土基材料试块压制成型设备的结构示意图；

图2是图1中的A向局部结构示意图；

图3是图1中的B向局部结构示意图；

图4是图1中的C部放大图；

图5是图1中的D部放大图；

图6是操作控制台上操作按钮区域示意图。

附图标记名称如下：

1—支撑框架，2—试块模具，3—试块板，4—工字撑，5—振动弹簧，6—支撑平台，7—上伸缩连杆系统，8—下伸缩连杆系统，9—加载压头，10—滑动杆，11—齿轮杆，12—齿轮升降系统，13—物料车，14—滚轮，15—滚轮轨，16—防漏刷，17—料车台，18—螺纹撑，19—油泵加压系统，20—输油管，21—平地撑，22—导线，23—操作控制台，24—模具拓展台，25—模具升降孔道，26—压头升降孔道，27—标准模具框，28—销钉，29—伸缩连杆孔道，30—齿轮杆孔道，31—操作按钮区域，32—显示屏。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所述的一种技术方案，以下将结合附图详细地说明本发明所涉及实施例的技术方案。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，该土基材料试块压制成型设备包括：支撑框架1、试块模具2、试块板3、工字撑4、振动弹簧5、上伸缩连杆系统7、下伸缩连杆系统8、加载压头9、滑动杆10、齿轮杆11、齿轮升降系统12、物料车13、滚轮轨15、料车台17、螺纹撑18、油泵加压系统19、输油管20、平地撑21、操作控制台23。上伸缩连杆系统7、下伸缩连杆系统8实际为现有的伸缩连杆。

所述支撑框架1直接与地面接触，用于支撑除操作控制台外所有设备元件的自身重量以及油泵加压系统19的加载力。所述支撑框架1包括支撑平台6，用于支撑安放振动弹簧5。振动弹簧5下方设置使振动弹簧5高频振动的激振器。所述支撑框架1还包括平地撑21，用于加大支撑框架1与地面接触面积，使整套设备平稳运行。

所述试块模具2安放在试块板3上，可通过模具升降孔道25在滑动杆10上自由升降。所述试块模具2包括九个同样大小的标准模具框27，所述标准模具框27用于放置土基物料，给物料固化压制成型提供四周约束，所述标准模具框27内侧设置有刻度，用于精确设置调节填放土基物料量。所述试块模具2两侧还设置包括模具拓展台24，所述模具拓展台24内置有模具升降孔道25。

所述试块板3安放在工字撑4与振动弹簧5上，可通过人工自由取出和放进，用于支撑试块模具2，在固化压制成型时提供底部支撑。所述工字撑4安置于支撑平台6上并与支撑平台6固定连接，多个工字撑4平行放置并略低于振动弹簧5，当振动弹簧5上下振动时，工字撑4限制振动最大幅度不低于工字撑4顶面。工字撑4与振动弹簧5共同支撑试块板3。所述振动弹簧5有部分内陷于支撑平台6，通过自身上下快速振动带动试块板3上下振动，从而使标准模具框27内物料分布趋于均匀。

所述上伸缩连杆系统7固定于支撑框架1顶部，通过两根输油管20与油泵加压系统19连接，其上部通过伸缩连杆孔道29穿过支撑框架1顶部并受到水平固定，下部通过油泵加压系统19加压实现自由伸缩，又通过销钉28与加载压头9连接，用于给加载压头9施加压力。所述加载压头9通过压头升降孔道26水平固定于滑动杆10上，并可通过滑动杆10自由升降。所述加载压头9包括九个标准压头，各自分别对应一个标准模具框27。油泵加压系统19在加载压头9碰到土基材料表面后，需要施加压力时才启动。在非加压情况下，加载压头9的升降均是由齿轮升降系统12和齿轮杆11完成。

所述下伸缩连杆系统8固定于支撑框架1底部，通过两根输油管20与油泵加压系统19连接，所述下伸缩连杆系统8上部与模具拓展台24固定连接，其通过油泵加压系统19加压控制伸缩，用于支撑试块模具2并使试块模具2升降。

所述滑动杆10共有四根，互相平行，两端分别固定连接在支撑框架1上，用于水平固定加载压头9和试块模具2，并使加载压头9与试块模具2可自由升降。

所述齿轮杆11共有两根，下端与加载压头9固定连接，上端通过齿轮杆孔道30穿过支撑框架1顶部并受到水平固定，所述齿轮杆11一侧分布有齿轮纹，与齿轮升降系统12咬合，用于升降加载压头9。所述齿轮升降系统12位于齿轮杆11一侧，由齿轮和使齿轮旋转的机构组成，与支撑框架1顶部固定连接，用于启动齿轮旋转，带动齿轮杆11升降，当齿轮停止旋转固定不动时，所述齿轮升降系统12则起到垂直固定加载压头9的作用。

所述物料车13安放在料车台17上，用于存放搅拌好的土基物料，并将物料运放到标准模具框27中。所述物料车13包括滚轮14，所述滚轮14可在滚轮轨15上自由滚动，所述滚轮轨15包括两部分，一部分固定在料车台17上，另一部分固定在模具拓展台24上，两部分用连接缝分开。所述物料车13还包括防漏刷16，所述防漏刷16竖直粘放在进料口两侧，用于减少加料或物料车13移动时的土基物料损失。

所述料车台17放置在若干个螺纹撑18上，通过螺纹撑18与支撑框架1固定连接，所述螺纹撑18上部通过螺纹咬合与料车台17固定连接，下部通过螺纹咬合与支撑框架1固定连接。

所述操作控制台23通过若干导线22与激振器、油泵加压系统19、齿轮升降系统12、物料车13相连接。所述操作控制台23上设置有触摸操作显示屏32，所述触摸操作显示屏32两侧分别设置有AB相电压表和直流电压表。所述操作控制台23上还设置有若干控制按钮或开关组成的操作按钮区域31，主要包括：油泵启动按钮、平台振动按钮、压头升按钮、压头降按钮、模具升按钮、模具降按钮、料车进按钮、料车退按钮、复位按钮、启/停按钮、手动/自动旋转按钮、电源开关和急停按钮。通过操作控制台23的操作按钮区域31可操作控制并精确完成土基材料试块压制成型。

如图6所示，图6为本发明操作控制台上操作按钮区域示意图，通过该操作按钮区域31即可完成土基材料试块压制成型工作，所述一种土基材料试块压制成型的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一：设定初始参数：旋转打开操作控制台电源开关，再按下启/停按钮启动操作控制台23，通过操作控制台23上的触摸操作显示屏32设定土基材料压制成型的成型压强、加压速率以及恒压时间。

步骤二：土基物料填放与运送：首先调节手动/自动旋转按钮到手动档，接着按下复位按钮，使加载压头9和试块模具2都自动升降调整到非压制成型状态，其中加载压头9的升降由齿轮升降系统12和齿轮杆11控制，由油泵加压系统19带动下伸缩连杆系统8的伸缩进而带动试块模具2的升降，将事先已经搅拌并称量好的土基物料下放到物料车13里，通过操作控制台23按下料车进按钮，将物料运放到9个标准模具框27里，通过来回小幅度地让料车进和料车退（通过动力装置使物料车移动，动力装置未图示），可以使物料迅速均匀下放到标准模具框27中，通过观察标准模具框27中物料达到的刻度判断物料是否足够，物料下放完毕后，按下料车退按钮将物料车13完全退出。

步骤三：压制成型：首先按下油泵启动按钮启动油泵加压系统19，接着按下平台振动按钮3～4秒，激振器工作并使振动弹簧振动，振动弹簧5带动试块板3上下振动，使标准模具框27中物料分布均匀并初步密实，接着调节手动/自动旋转按钮到自动档，然后按下压头降按钮，加载压头9由齿轮升降系统12和齿轮杆11控制自动下降至与土基物料接触，此后齿轮升降系统12和齿轮杆11停止工作，油泵加压系统19加压使上伸缩连杆系统7下降并对加载压头9施加压力，此时加载压头9也下降；并根据步骤一设定的成型压强、加压速率和恒压时间对标准模具框27中土基物料压制成型，恒压时间完成后，压头降按钮会自动弹出到非工作状态，此时调节手动/自动旋转按钮到手动挡。

步骤四：脱模取出试块：按下模框升按钮，下伸缩连杆系统8向上支撑模具拓展台24使试块模具2与压制成型好的标准试块完全脱离；接着按下压头升按钮，使加载压头9在齿轮升降系统12和齿轮杆11控制下上升到原始位置，然后人工将试块板3和标准试块一并取出，通过初步观察标准试块的压制成型效果，判断是否对步骤一设定的成型压强、加压速率以及恒压时间三个参数作出调整。接着将取出的标准试块放到养护室养护，同时在振动弹簧5和工字撑4上放置一块新的试块板3，试块板可循坏使用。然后按下模框降按钮，使试块模具2降置到试块板3上。

步骤五：循坏批量生产：如需调整初始参数，则重复步骤一到步骤四；如不需要调整初始参数，则重复步骤二到步骤四。实现土基材料试块高效率、低误差地压制成型。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土基材料试块压制成型设备，包括支撑平台，其特征在于，还包括固定于支撑平台上的振动弹簧和工字撑、由振动弹簧和工字撑支撑的试块板、放置于试块板上的用于放置土基物料的试块模具、正对试块模具的加载压头、与加载压头连接的上伸缩连杆系统和可升降齿轮杆，所述的试块模块与下伸缩连杆系统连接，所述的上伸缩连杆系统和下伸缩连杆系统均与油泵加压系统连接，上伸缩连杆系统、加载压头、试块模具和下伸缩连杆系统顺序排列；所述的试块模具由若干标准模具框组成。

2.根据权利要求1所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，所述的可升降齿轮杆与齿轮升降系统连接，所述的齿轮升降系统包括齿轮和使齿轮旋转的机构，所述的齿轮和齿轮杆啮合。

3.根据权利要求2所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，油泵加压系统在加载压头碰到土基材料表面后，需要施加压力时启动；在非加压情况下，加载压头的升降由齿轮升降系统和齿轮杆控制。

4.根据权利要求1所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，还包括用于水平固定加载压头和试块模具的滑动杆，加载压头和试块模具沿着滑动杆的延伸方向升降；所述标准模具框内侧设置有刻度；加载压头中标准压头的个数等于标准模具框的个数。

5.根据权利要求1所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，所述的工字撑的高度低于振动弹簧，当振动弹簧上下振动时，工字撑限制振动最大幅度不低于工字撑顶面。

6.根据权利要求1所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，还包括支撑框架；所述上伸缩连杆系统固定于支撑框架顶部，其上部穿过支撑框架顶部并固定，下部通过油泵加压系统加压实现自由伸缩且与加载压头连接；所述下伸缩连杆系统固定于支撑框架底部；试块模具两侧设置模具拓展台，模具拓展台与试块模具固定连接；模具扩展台与下伸缩连杆系统固定连接，下伸缩连杆系统通过油泵加压系统加压控制伸缩。

7.根据权利要求1或6所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，还包括用于存放搅拌好的土基物料，并将土基物料运放到标准模具框的物料车。

8.根据权利要求7所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，所述物料车包括滚轮，所述滚轮可在滚轮轨上自由滚动；所述滚轮轨包括两部分，一部分固定在料车台上，另一部分固定在模具拓展台上，两部分用连接缝分开；所述物料车还包括防漏刷，所述防漏刷竖直粘放在物料车进料口两侧。

9.根据权利要求1所述的一种土基材料试块压制成型设备，其特征在于，还包括操作控制台，所述操作控制台分别与振动弹簧、油泵加压系统、齿轮升降系统、物料车相连接；所述操作控制台上设置有触摸操作显示屏和若干控制按钮或开关组成的操作按钮区域。

10.一种土基材料试块压制成型控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）设定初始参数：通过操作控制台设定土基材料压制成型的成型压强、加压速率以及恒压时间；

（2）土基物料填放与运送：使加载压头和试块模具自动升降调整到非压制成型状态，加载压头的升降由齿轮升降系统和齿轮杆控制，试块模具的升降由油泵加压系统带动下伸缩连杆系统的伸缩实现，将事先已经搅拌并称量好的土基物料下放到物料车里，将物料运放到若干标准模具框里，通过来回让物料车进和物料车退，使物料迅速均匀下放到标准模具框中，通过观察标准模具框中物料达到的刻度判断物料是否足够，物料下放完毕后，将物料车完全退出；

（3）压制成型：激振器工作并使振动弹簧振动，振动弹簧带动试块板上下振动，使标准模具框中物料分布均匀并初步密实，接着使加载压头在齿轮升降系统和齿轮杆的控制下自动下降至与土基物料接触，此后油泵加压系统加压使上伸缩连杆系统下降并对加载压头施加压力，此时加载压头也下降；根据步骤（1）设定的成型压强、加压速率和恒压时间对标准模具框中土基物料压制成型；

（4）脱模取出试块：使下伸缩连杆系统向上支撑模具拓展台使试块模具与压制成型好的标准试块完全脱离；接着使加载压头在齿轮升降系统和齿轮杆控制下上升到原始位置，然后人工将试块板和标准试块一并取出，通过初步观察标准试块的压制成型效果，判断是否对步骤一设定的成型压强、加压速率以及恒压时间三个参数作出调整。