CN105415495B - 一种室内软硬土双用加固模型装置 - Google Patents

一种室内软硬土双用加固模型装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室内软硬土双用加固模型装置，包括上下伸缩并定轴旋转部件、左右运动部件、搅拌部件、施加压力机构和试验箱。本发明的搅拌轴的移动灵活，能够对试验箱里的土进行全方位的搅拌而不需要移动架子，操作很方便；而且搅拌轴上装有施加垂直压力的装置，使其不仅适用于软土，也适用于土质较硬的土。

Description

一种室内软硬土双用加固模型装置
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别涉及一种室内软硬土双用加固模型装置。
背景技术
对于土的加固，室内试验得出的结果跟现场的真实加固效果有很大的出入，室内试验大多把原状土敲碎烘干，然后配成跟原状土相同含水量的重塑土，用固化剂对重塑土进行加固。因为室内试验忽略现场的很多条件，并且加固前已经对软土产生很大程度的扰动，因此人们发明了室内软土固化装置，这种装置能够对室外取回的原状土进行现场加固，很好地模拟了现场的地质条件，提高土的加固效果。相关技术的固化土搅拌试验机，包括搅拌架、搅拌容器、搅拌装置和搅拌驱动装置；搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴的一端固定连接有叶片；搅拌驱动装置设置在搅拌架上，搅拌容器设置在搅拌架上，且叶片设置在搅拌容器内。但是，该试验机要通过架子的移动来调节搅拌轴，操作起来不方便，而且由于没有垂直加压装置，所以对于硬土无法加固。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种操作方便、同时适用于软土和硬土的室内软硬土双用加固模型装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种室内软硬土双用加固模型装置，包括上下伸缩并定轴旋转部件、左右运动部件、搅拌部件、施加压力机构和试验箱。
所述上下伸缩并定轴旋转部件包括齿轮、电机和液压管；基座1上固定有齿轮箱；齿轮箱内部设置有第一齿轮2和第二齿轮3，第一齿轮2和第二齿轮3是一组正齿轮，第一齿轮2与电机5传动连接，第二齿轮3与液压下管6传动连接；齿轮箱盖4在齿轮箱的上方，用于密封齿轮箱；电机5安装在齿轮箱盖4上，用于给第一齿轮2和第二齿轮3的转动提供动力；液压管由液压下管6和液压上管7组成，液压下管6与液压上管7通过凸槽链接，作为上升Z轴的运动装置，随着第二齿轮3的转动而定向定量转动。
所述左右运动部件包括横向导轨8、活动支撑机构、尾部支撑板15和动力机构；横向导轨8固定在液压上管7上，可以跟随液压管上升和下降，用于给小车13提供横向运动轨道；活动支撑机构包括第一机构10、第二机构11和第三机构12，用于跟随小车13变化位置的支撑横板作用，其中第一机构10连接在小车13上并能跟随小车13一起运动，第二机构11链接着第一机构10和第三机构12以提供支撑，第三机构12套接在液压上管7上并能在液压管上下滑动；尾部支撑板15固定在横向导轨8的右端尾部和液压上管7之间的区域，用于支撑和平衡横向导轨8；动力机构包括第二电机14和锥形齿轮组，用于给小车13提供动力，其中第二电机14固定在小车上，第三齿轮17和第四齿轮18组成一对锥形齿轮组，第二电机14的动力通过锥形齿轮组传递到转轴16上，以带动转轮9沿着横向导轨8的轮槽进行运动，从而实现小车的运动。
所述搅拌部件，包括搅拌轴26和搅拌叶片38；用于带动搅拌轴26转动的第一齿轮箱19安装在小车13上，第一齿轮箱19的内部设置有第五齿轮20和第六齿轮21，第五齿轮20和第六齿轮21是一组正齿轮，第五齿轮20与第三电机27传动连接，第六齿轮21与搅拌轴26传动连接；搅拌轴26固定套接在锥形轴承39上，以使其在转动时不带动上面输料管一起转动；锥形轴承39固定在轴承箱29与轴承盖28的中间；软管31通过接头30固定在轴承箱29的上部，软管31的管口有一小段伸进搅拌轴26中，能实现在正常输料的情况下，当装置上下运动时由软管的伸缩来保证上面的输料管不上下运动；搅拌叶片38为两个螺旋圈的叶片，绕在搅拌轴26上，以跟着搅拌轴26的转动来搅拌粉土；搅拌轴26的末端设置有出料口37，以起出料的作用。
所述施加压力机构，包括第二齿轮箱22和轴承箱29；第二齿轮箱22在第一齿轮箱19的上方，同时作为第一齿轮箱19的盖；第二齿轮箱22的内部设置有三个锥形齿轮包括第一大齿轮32、第二大齿轮33、小齿轮34和第四电机35，第四电机35与小齿轮34传动连接，第一大齿轮32、第二大齿轮33分别在小齿轮34的两边且分别与两边的螺纹杆23传动连接，第四电机35工作时带动小齿轮34转动，再带动两边的第一大齿轮32、第二大齿轮33，两个大齿轮32、33的转动方向是相反的；两边的螺纹杆23上各自套接有螺纹接头24，搅拌轴26上套接有轴承盖28和轴承箱29，轴承箱29的两端通过连接杆25与两边的螺纹接头24连接；工作时，当两边的螺纹杆23分别做反向运动时，带动两个螺纹接头24向两边散开或聚合，带动连接杆25运动，从而轴承箱29做上下运动，在做向下运动时，给搅拌轴26提供向下压的动力，以搅拌硬质土。
所述试验箱36位于搅拌轴26的下方，试验箱36为扇形体，其扇形圆弧的圆心与液压下管6的轴心重合，能方便搅拌装置全方位的运动，并充分利用试验箱空间。
上述室内软硬土双用加固模型装置的使用方法，包括下述步骤：
(1)首先，安装好各部件和试验箱，然后在试验箱36内放入土样；同时，将小车13置于横向导轨8的最左端，横向导轨8位于试验箱36的一边；
(2)开动搅拌第三电机27和液压管，使搅拌轴26在转动的同时往下运动至试验箱36底部，如果遇到硬土无法往下运动时，则开动施加压力机构，使搅拌轴26顺利往下转；在搅拌轴26到达试验箱36底部并开始上升时，开动喷浆装置进行喷浆；当搅拌轴26脱离试样土时，停止喷浆；
(3)一次伸压结束后，小车13的第二电机14开动，向右移动一个搅拌距离(为搅拌叶片38的工作范围)，停止第二电机14；重复步骤(2)，直至小车13移动到横向导轨8的最右端；
(4)开动第一电机5，液压管转动，在横向导轨8的左端转过一个工作距离后停止；
(5)循环步骤(2)、(3)、(4)，直到整个试验箱36的土被搅拌完毕。
用于施加压力的第二齿轮箱22只用于在遇到硬质土或石头时、液压管无法往下压的情况下，给以压力协助工作，该装置正常工作时不开启用于施加压力的第二齿轮箱22。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明的搅拌轴的移动更加灵活，能够对试验箱里的土进行全方位的搅拌而不需要移动架子，操作很方便。
(2)本发明的搅拌轴上装有施加垂直压力的装置，使其不仅适用于软土，也适用于土质较硬的土。
附图说明
图1为本发明室内软硬土双用加固模型装置的立体结构示意图。
图2为本发明的上下伸缩与定轴旋转部件的结构示意图。
图3为本发明的左右运动部件的结构示意图。
图4为左右运动部件中尾部支撑板的局部示意图。
图5为左右运动部件中动力机构的局部示意图。
图6为本发明的搅拌部件的结构示意图。
图7为施加压力机构的齿轮箱的内部结构示意图。
图8为搅拌部件中轴承箱的局部示意图。
图9为搅拌部件中搅拌叶片的结构示意图。
图10为本发明的试验箱的结构示意图。
图中：1、基座；2、第一齿轮；3、第二齿轮；4、齿轮箱盖；5、第一电机；6、液压下管；7、液压上管；8、横向导轨；9、转轮；10、第一机构；11、第二机构；12、第三机构；13、小车；14、第二电机；15、尾部支撑板；16、转轴；17、第三齿轮；18、第四齿轮；19、第一齿轮箱；20、第五齿轮；21、第六齿轮；22、第二齿轮箱；23、螺纹杆；24、螺纹接头；25、连接杆；26、搅拌轴；27、第三电机；28、轴承盖；29、轴承箱；30、接头；31、软管；32、第一大齿轮；33、第二大齿轮；34、小齿轮；35、第四电机；36、试验箱；37、出料口；38、搅拌叶片；39、锥形轴承。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种室内软硬土双用加固模型装置，包括上下伸缩并定轴旋转部件、左右运动部件、搅拌部件、施加压力机构和试验箱。所述上下伸缩并定轴旋转部件包括齿轮、电机和液压管；基座1上固定有齿轮箱；齿轮箱内部设置有第一齿轮2和第二齿轮3，第一齿轮2和第二齿轮3是一组正齿轮，第一齿轮2与第一电机5传动连接，第二齿轮3与液压下管6传动连接；齿轮箱盖4在齿轮箱的上方，用于密封齿轮箱；第一电机5安装在齿轮箱盖4上，用于给第一齿轮2和第二齿轮3的转动提供动力；液压管由液压下管6和液压上管7组成，液压下管6与液压上管7通过凸槽链接，作为上升Z轴的运动装置，随着第二齿轮3的转动而定向定量转动。所述左右运动部件包括横向导轨8、活动支撑机构、尾部支撑板15和动力机构；横向导轨8固定在液压上管7上，可以跟随液压管上升和下降，用于给小车13提供横向运动轨道；活动支撑机构包括第一机构10、第二机构11和第三机构12，用于跟随小车13变化位置的支撑横板作用，其中第一机构10连接在小车13上并能跟随小车13一起运动，第二机构11链接着第一机构10和第三机构12以提供支撑，第三机构12套接在液压上管7上并能在液压管上下滑动；尾部支撑板15固定在横向导轨8的右端尾部和液压上管7之间的区域，用于支撑和平衡横向导轨8；动力机构包括第二电机14和锥形齿轮组，用于给小车13提供动力，其中第二电机14固定在小车上，第三齿轮17和第四齿轮18组成一对锥形齿轮组，第二电机14的动力通过锥形齿轮组传递到转轴16上，以带动转轮9沿着横向导轨8的轮槽进行运动，从而实现小车的运动。所述搅拌部件，包括搅拌轴26和搅拌叶片38；用于带动搅拌轴26转动的第一齿轮箱19安装在小车13上，第一齿轮箱19的内部设置有第五齿轮20和第六齿轮21，第五齿轮20和第六齿轮21是一组正齿轮，第五齿轮20与第三电机27传动连接，第六齿轮21与搅拌轴26传动连接；搅拌轴26固定套接在锥形轴承39上，以使其在转动时不带动上面输料管一起转动；锥形轴承39固定在轴承箱29与轴承盖28的中间；软管31通过接头30固定在轴承箱29的上部，软管31的管口有一小段伸进搅拌轴26中，能实现在正常输料的情况下，当装置上下运动时由软管的伸缩来保证上面的输料管不上下运动；搅拌叶片38为两个螺旋圈的叶片，绕在搅拌轴26上，以跟着搅拌轴26的转动来搅拌粉土；搅拌轴26的末端设置有出料口37，以起出料的作用。所述施加压力机构，包括第二齿轮箱22和轴承箱29；第二齿轮箱22在第一齿轮箱19的上方，同时作为第一齿轮箱19的盖；第二齿轮箱22的内部设置有三个锥形齿轮包括第一大齿轮32、第二大齿轮33、小齿轮34和第四电机35，第四电机35与小齿轮34传动连接，第一大齿轮32、第二大齿轮33分别在小齿轮34的两边且分别与两边的螺纹杆23传动连接，第四电机35工作时带动小齿轮34转动，再带动两边的第一大齿轮32、第二大齿轮33，两个大齿轮32、33的转动方向是相反的；两边的螺纹杆23上各自套接有螺纹接头24，搅拌轴26上套接有轴承盖28和轴承箱29，轴承箱29的两端通过连接杆25与两边的螺纹接头24连接；工作时，当两边的螺纹杆23分别做反向运动时，带动两个螺纹接头24向两边散开或聚合，带动连接杆25运动，从而轴承箱29做上下运动，在做向下运动时，给搅拌轴26提供向下压的动力，以搅拌硬质土。所述试验箱36位于搅拌轴26的下方，试验箱36为扇形体，其扇形圆弧的圆心与液压下管6的轴心重合，能方便搅拌装置全方位的运动，并充分利用试验箱空间。
实施例2：室内软土加固
(1)首先，安装好各部件和试验箱，然后在试验箱36内放入土样；同时，将小车13置于横向导轨8的最左端，横向导轨8位于试验箱36的一边；
(2)开动搅拌第三电机27和液压管，使搅拌轴26在转动的同时往下运动至试验箱36底部；当搅拌轴26脱离试样土时，停止喷浆；
(3)一次伸压结束后，小车13的第二电机14开动，向右移动一个搅拌距离(为搅拌叶片38的工作范围)，停止第二电机14；重复步骤(2)，直至小车13移动到横向导轨8的最右端；
(4)开动电机5，液压管转动，在横向导轨8的左端转过一个工作距离后停止；
(5)循环步骤(2)、(3)、(4)，直到整个试验箱36的土被搅拌完毕。
用于施加压力的第二齿轮箱22只用于在遇到硬质土或石头时、液压管无法往下压的情况下，给以压力协助工作，该装置正常工作时不开启用于施加压力的第二齿轮箱22。
实施例3：室内硬土加固
(1)首先，安装好各部件和试验箱，然后在试验箱36内放入土样；同时，将小车13置于横向导轨8的最左端，横向导轨8位于试验箱36的一边；
(2)开动搅拌第三电机27和液压管，同时开动施加压力机构，使搅拌轴26顺利往下转；在搅拌轴26到达试验箱36底部并开始上升时，开动喷浆装置进行喷浆；当搅拌轴26脱离试样土时，停止喷浆；
(3)一次伸压结束后，小车13的第二电机14开动，向右移动一个搅拌距离(为搅拌叶片38的工作范围)，停止第二电机14；重复步骤(2)，直至小车13移动到横向导轨8的最右端；
(4)开动电机5，液压管转动，在横向导轨8的左端转过一个工作距离后停止；
(5)循环步骤(2)、(3)、(4)，直到整个试验箱36的土被搅拌完毕。

Claims (2)

1.一种室内软硬土双用加固模型装置，其特征在于：包括上下伸缩并定轴旋转部件、左右运动部件、搅拌部件、施加压力机构和试验箱；所述上下伸缩并定轴旋转部件包括齿轮、电机和液压管；基座上固定有齿轮箱；齿轮箱内部设置有第一齿轮(2)和第二齿轮(3)，第一齿轮(2)和第二齿轮(3)是一组正齿轮，第一齿轮(2)与第一电机(5)传动连接，第二齿轮(3)与液压下管传动连接；齿轮箱盖(4)在齿轮箱的上方，用于密封齿轮箱；第一电机(5)安装在齿轮箱盖(4)上，用于给第一齿轮(2)和第二齿轮(3)的转动提供动力；液压管由液压下管和液压上管组成，液压下管与液压上管通过凸槽链接，作为上升Z轴的运动装置，随着第二齿轮(3)的转动而定向定量转动；所述左右运动部件包括横向导轨、活动支撑机构、尾部支撑板和动力机构；横向导轨固定在液压上管上，用于给小车提供横向运动轨道；活动支撑机构包括第一机构(10)、第二机构(11)和第三机构(12)，用于跟随小车变化位置的支撑横板作用，其中第一机构(10)连接在小车上并能跟随小车一起运动，第二机构(11)链接着第一机构(10)和第三机构(12)以提供支撑，第三机构(12)套接在液压上管上并能在液压管上下滑动；尾部支撑板固定在横向导轨的右端尾部和液压上管之间的区域，用于支撑和平衡横向导轨；动力机构包括第二电机(14)和锥形齿轮组，用于给小车提供动力，其中第二电机(14)固定在小车上，第三齿轮(17)和第四齿轮(18)组成一对锥形齿轮组，第二电机(14)的动力通过锥形齿轮组传递到转轴上，以带动转轮沿着横向导轨的轮槽进行运动，从而实现小车的运动；所述搅拌部件，包括搅拌轴和搅拌叶片；用于带动搅拌轴转动的第一齿轮箱(19)安装在小车上，第一齿轮箱(19)的内部设置有第五齿轮(20)和第六齿轮(21)，第五齿轮(20)和第六齿轮(21)是一组正齿轮，第五齿轮(20)与第三电机(27)传动连接，第六齿轮(21)与搅拌轴传动连接；搅拌轴固定套接在锥形轴承上；锥形轴承固定在轴承箱与轴承盖的中间；软管通过接头固定在轴承箱的上部，软管的管口有一小段伸进搅拌轴中；搅拌叶片为两个螺旋圈的叶片，绕在搅拌轴上；搅拌轴的末端设置有出料口；所述施加压力机构，包括第二齿轮箱(22)和轴承箱；第二齿轮箱(22)在第一齿轮箱(19)的上方，同时作为第一齿轮箱(19)的盖；第二齿轮箱(22)的内部设置有三个锥形齿轮包括第一大齿轮(32)、第二大齿轮(33)、小齿轮(34)和第四电机(35)，第四电机(35)与小齿轮(34)传动连接，第一大 齿轮(32)、第二大齿轮(33)分别在小齿轮(34)的两边且分别与两边的螺纹杆传动连接，第四电机(35)工作时带动小齿轮(34)转动，再带动两边的第一大齿轮(32)、第二大齿轮(33)，两个大齿轮(32)、(33)的转动方向是相反的；两边的螺纹杆上各自套接有螺纹接头，搅拌轴上套接有轴承盖和轴承箱，轴承箱的两端通过连接杆与两边的螺纹接头连接；所述试验箱位于搅拌轴的下方，试验箱为扇形体，其扇形圆弧的圆心与液压下管的轴心重合。
2.一种权利要求1所述的室内软硬土双用加固模型装置的使用方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)首先，安装好各部件和试验箱，然后在试验箱内放入土样；同时，将小车置于横向导轨的最左端，横向导轨位于试验箱的一边；
(2)开动搅拌第三电机(27)和液压管，使搅拌轴在转动的同时往下运动至试验箱底部，如果遇到硬土无法往下运动时，则开动施加压力机构，使搅拌轴顺利往下转；在搅拌轴到达试验箱底部并开始上升时，开动喷浆装置进行喷浆；当搅拌轴脱离试样土时，停止喷浆；
(3)一次伸压结束后，小车的第二电机(14)开动，向右移动一个搅拌距离，停止第二电机(14)重复步骤(2)，直至小车移动到横向导轨的最右端；
(4)开动第一电机(5)，液压管转动，在横向导轨的左端转过一个工作距离后停止；
(5)循环步骤(2)、(3)、(4)，直到整个试验箱的土被搅拌完毕。
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