CN105527191A - 一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，包括金属容器筒、击锤、锤座、护筒、底座、拉手和扶手，锤座置于金属容器筒内试验土样的上方，击锤位于锤座的正上方，金属容器筒通过可拆卸的安装于底座上，护筒为两端均开口的金属圆筒，护筒的底部固定于金属容器筒的顶部上，扶手包括两根扶手杆和扶手杆连接件，击锤上沿击锤轴向对称设有两通孔，两根扶手杆的下端均固定于锤座上，两扶手杆的上端分别穿过两通孔，两扶手杆的上端通过扶手杆连接件连接，拉手包括手柄连接杆和手柄，手柄连接杆的下端固定于击锤顶面上，上端与手柄固定连接，底座上对称设有两踏板。该装置结构简单，能够很好的适用于实验室或现场的相对密度试验。

Description

一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置

技术领域

本发明涉及室内土工试验装置技术领域，具体涉及一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置。

背景技术

相对密度试验是一种重要的土工试验，通过相对密度试验我们可以获取所测土样在干燥状态下的最大干密度，从而为工程实践提供具体的土样物性参数。在进行相对密度试验测取最大干密度的过程中，虽然市场上已经有电动的试验设备，但是相对于手动装置来讲，电动设备笨重、不易携带，而且需要电力提供动力，在野外工程地质勘查的过程中使用比较困难，因此手动装置有其不可替代性。按照《土工试验规程》(SL237-1999)的规定，使用现有的适用于相对密度试验的手动装置测取最大干密度，在具体操作工程中需要三个人同时操作，一个人按照每分钟30-60次的频率将击锤提高到15cm的高度落下，第二个人使用振动叉按照每分钟150-200次的频率敲击金属容器筒的外壁，第三个人需要用双手固定住金属容器筒，防止在试验的过程中金属容器筒的移动、倾倒。三个试验人员同时进行一个物性试验极大的浪费了人力，而且由于落锤和金属容器筒的内径相差不大，落锤在下落的过程中经常磕碰金属容器筒的顶部边缘，不仅没有将击锤的作用力作用到试验土样上，而且长此以往还会损坏金属容器筒和击锤。针对以上现象，现有的适用于相对密度试验的手动装置急需改进。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，该手动装置结构简单，操作方便，能够很好的适用于实验室或现场的相对密度试验，达到节省人力、省时省力的目的。

实现本发明上述目的所采样的技术方案为：

一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，包括金属容器筒、圆柱状的击锤、锤座、护筒、底座、拉手和扶手，金属容器筒包括底盘和圆筒状的金属容器筒筒体，锤座呈圆盘状，锤座的直径等于金属容器筒筒体的内径，锤座置于金属容器筒内试验土样的上方，击锤的直径小于金属容器筒筒体的内径，击锤位于锤座的正上方，金属容器筒的底盘通过可拆卸的安装于底座上，护筒为两端均开口的金属圆筒，护筒的内径与金属容器筒筒体的内径相同，护筒的底部固定于金属容器筒的顶部上，扶手包括两根扶手杆和扶手杆连接件，击锤上沿击锤轴向对称设有两通孔，两根扶手杆的下端均固定于锤座上，两扶手杆均垂直于锤座，两扶手杆的上端分别穿过两通孔，两扶手杆与击锤均活动连接，两扶手杆的上端通过扶手杆连接件连接，拉手包括手柄连接杆和手柄，手柄连接杆的下端固定于击锤顶面上，手柄连接杆垂直于击锤顶面，手柄连接杆的上端与手柄固定连接，底座侧壁上对称设有两踏板，两踏板之间的夹角为锐角。

还包括限位板，限位板呈圆盘状，限位板上设有穿孔，限位板位于护筒和击锤的正上方，两扶手杆穿过限位板且两扶手杆与限位板均固定连接，手柄连接杆穿过限位板的穿孔，手柄连接杆与限位板活动连接。

所述的扶手杆和手柄连接杆均为圆形杆，穿孔和通孔均为圆形孔，通孔的直径大于扶手杆的直径，穿孔的直径大于手柄连接杆的直径。

扶手还包括扶手圆盘和扶手圆盘连接杆，扶手圆盘水平设置，扶手圆盘连接杆的下端固定于扶手杆连接件上，上端固定于扶手圆盘的底面中央。

所述的扶手杆为轴对称结构，扶手圆盘连接杆的下端固定于扶手杆连接件的中央。

护筒的底部设有环形的卡槽，金属容器筒的顶部设有圆形的护筒接口，护筒接口的内径等于护筒的内径，护筒接口的壁厚等于卡槽径向的深度，护筒接口插入卡槽内，护筒的外径和金属容器筒的外径相同。

手柄为长条状的板，手柄的一端与手柄连接杆固定连接，手柄垂直于手柄连接杆。

所述的底座呈圆盘状，踏板呈楔形，踏板高度较高的一端的端面固定于底座侧壁上，踏板的地面与底座的底面位于同一个水平面上。

所述的底盘的直径大于金属容器筒筒体的外径，底盘固定于金属容器筒筒体底部，底盘上对称设有两螺纹孔A，底座上对称设有两螺纹孔B，两螺纹孔A的位置、大小分别与两螺纹孔B对应，底盘通过两螺栓固定底座上。

所述的金属容器筒、击锤、护筒、底座、锤座、拉手、扶手和限位板的材质均为不锈钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1)该装置结构简单，所有部件均由不锈钢制作，因而造价低廉。

2)该手动装置中增设了底座和踏板，试验员在落锤的过程中可以用脚踩住踏板，通过踏板将金属容器筒和护筒固定，因此不需要第三个人额外作业(第三人固定金属容器筒对的作业)，极大地节省了人力；

3)该手动装置中增设了护筒、限位板和拉手，拉手和扶手的存在使击锤在下落过程始终是垂直下落，而且击锤的轴线始终与金属容器筒的轴线的在一条直线上，不会发生偏移，限位板的存在保证击锤每次上升下落的距离严格满足规范规定，护筒的存在使击锤在上升下落过程中击锤的底部始终位于护筒内，而且护筒的内径与金属容器筒内径相同，落锤的过程中就不会出现击锤磕碰金属容器筒顶部边缘的现象，因此，使用该手动装置不仅有效提高了击实土样的效率，而且还有效的保护了击锤和金属容器筒。

附图说明

图1为本发明提供的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置的结构示意图。

图2为该手动装置部分构件的结构示意图。

图3为护筒的结构示意图。

图4为金属容器筒的结构示意图。

其中，1-金属容器筒、2-护筒、3-击锤、4-底座、5-锤座、6-扶手、7-拉手、8-扶手杆、9-扶手杆连接件、10-手柄连接杆、11-手柄、12-踏板、13-限位板、14-手圆盘、15-扶手圆盘连接杆、16-穿孔、17-通孔、18-凹槽、19-金属容器筒筒体、20-底盘、21-护筒接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明提供的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置的结构如图1和图2所示，包括金属容器筒1、圆柱状的击锤3、护筒2、底座4、锤座5、拉手6、扶手7和限位板13。

金属容器筒1包括底盘20和圆筒状的金属容器筒筒体19，底盘20的直径大于金属容器筒筒体19的外径，底盘20焊接于金属容器筒筒体19底部。底座4呈圆盘状，底盘上对称设有两螺纹孔A，底座上对称设有两螺纹孔B，两螺纹孔A的位置、大小分别与两螺纹孔B对应，底盘通过两螺栓固定于底座上。

护筒2为两端均开口的金属圆筒，护筒2的内径与金属容器筒1的内径相同，护筒2的底部设有环形的卡槽18，如图3所示。金属容器筒筒体的顶部设有圆形的护筒接口21，如图4所示，护筒接口21的内径等于护筒2的内径，护筒2的外径和金属容器筒1的外径相同。护筒接口的壁厚等于卡槽18径向的深度，护筒接口21的高度等于卡槽轴向的高度，护筒接口21插入卡槽18内。本实施例中，金属容器筒的底盘的直径为80mm，厚度为5mm，螺纹孔A的直径为5mm，两螺纹孔A中心之间的距离为85mm；金属容器筒筒体的高度为120mm，内径50mm，外径60mm；护筒接口的高度为7mm，内径为50mm，外径为55mm；护筒的高度为60mm，内径为50mm，外径为60mm；卡槽轴向的高度为7mm，径向的深度为2.5mm。

锤座5呈圆盘状，锤座5的直径等于金属容器筒筒体的内径，锤座5位于金属容器筒1内。本实施例中，捶座的直径为50mm，厚度为10mm。

击锤3的直径小于金属容器筒筒体1的内径，击锤3位于锤座5的正上方。击锤3上沿击锤轴向对称设有两圆形的通孔17两通孔17的轴线与击锤3的轴线在同一个平面上。本实施例中，击锤的高度为115mm，直径为42mm，质量为1.25Kg，通孔17的直径为8mm，两通孔中心之间的距离为33mm。

限位板13呈圆盘状，限位板13的中央设有圆形的穿孔16，限位板13位于护筒2和击锤3的正上方。本实施例中，限位板的直径为50mm，厚度为5mm，穿孔的直径为13mm，限位板底面到击锤顶面(指金属容器筒内没有装试验土样，将击锤置于锤座上时)的距离为150mm，限位板固定的位置满足《土工试验规程》(SL237-1999)的规定。

扶手6包括两根圆形的扶手杆8、扶手杆连接件9、扶手圆盘14和扶手圆盘连接杆15，扶手杆连接件15为轴对称结构，扶手圆盘14水平设置。两根扶手杆8的下端均固定于锤座5上，且两扶手杆8均垂直于锤座5。扶手杆8的直径小于通孔17的直径大，两根扶手杆8的上端先分别穿过两通孔17，由于扶手杆的直径小于通孔的直径大，击锤可沿两扶手杆上下移动。两根扶手杆8的上端穿过击锤3后再穿过限位板13，限位板13与两扶手8均焊接在一起。两扶手杆8的上端通过扶手杆连接件9固定连接，扶手圆盘连接杆的下端固定于扶手杆连接件的中央，上端固定于扶手圆盘的底面中央。本实施例中，扶手杆连接件包括两个半圆的端部连接板和一个方形的长条状中间连接板，两端部连接板对称设置于中间连接板的两端，使扶手杆连接件整体呈异形板状，两扶手杆的上端分别固定于两端部连接板与中间连接板连接的位置处。两端部连接件的半径为5mm，厚度为5mm，中间连接板的厚度为5mm，长度为33mm，宽度为5mm；扶手杆的直径为5mm，长度为515mm，两扶手杆轴线之间的距离为33mm；扶手圆盘连接杆的直径为5mm，长度为50mm；扶手圆盘的直径为30mm，厚度为3mm。

拉手7包括圆形的手柄连接杆10和手柄11，手柄11为长条状的板。手柄连接杆10的下端固定于击锤3顶面的中央，手柄连接杆10垂直于击锤3顶面。手柄连接杆10的上端与手柄11的一端固定连接，手柄11垂直于手柄连接杆10。手柄连接杆10的直径小于穿孔16的直径，手柄连接杆10穿过限位板的穿孔16，由于手柄连接杆的直径小于穿孔的直径，手柄连接杆可以上下移动。本实施例中，手柄连接杆的直径为10mm，长度为290mm，手柄的长度为80mm，宽度为12mm，厚度为5mm。

底座4侧壁上对称设有两踏板12。踏板12呈楔形，踏板12高度较高的一端的端面固定于底座4侧壁上，踏板12的地面与底座4的底面位于同一个水平面上。两踏板之间的夹角为锐角。本实施例中，两踏板之间的夹角为60°。

为保证整个装置作业时的稳定性，护筒、底座、锤座、金属容器筒、限位板、击锤的轴线最好在同一条直线上。

金属容器筒、击锤、护筒、底座、锤座、拉手、扶手和限位板的材质均为不锈钢，从而使得整个装置不仅制作成本低，而且耐磨耐损。

本发明提供的用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置的使用方法如下：

按照《土工试验规程》(SL237-1999)的规定将烘干或风干的试验土样分三次倒入金属容器筒内进行相对密度试验，其具体操作是：

1)在试验前将带有脚踏的底座安放在水平地面上，把金属容器筒的底盘通过螺栓固定在底座上，倒入第一层土样并抚平试验土样表面，再把护筒套在金属容器筒顶部上，锤座放入金属容器筒的试验土样表面上，击锤由于重力作用自然落在锤座上；

2)其中的一个试验人员双脚脚踏踏板，左手按住扶手圆盘，使得捶座底部与试验土样表面紧密接触，右手通过向上拉动手柄来向上拉动击锤，当击锤顶部接触限位板后松开手柄，击锤自然落下打击锤座，从而将试验土样击实，每分钟约可拉动手柄并锤击30-60次，另外一个试验人员使用振动叉按照每分钟150-200次的频率敲击金属容器筒的外壁；

3)试验进行5-10分钟后，依次取下锤座、击锤和护筒等部件，并向金属容器筒中倒入第二层土样，进行上述同样的击实操作，当第二层土样的击实操作完成后进行第三层土样的击实操作；

4)当第三层土样击实操作完成后依次取下击锤、锤座和护筒等部件，用修土刀抹平试验土样表面与金属容器筒顶面齐平，再从底座上拆卸下金属容器筒，在拆卸下金属容器筒的过程中尤其应该注意不要使金属容器筒内的试验土样洒出，最后将金属容器筒放在天平上称取金属容器筒和试样的总质量，在金属容器筒质量和内部容积固定的情况下，试验土样的干密度就可计算出。一般应进行两次平行试验，算得的干密度差值不超过0.03g/cm3情况下,选取其中较大值的即为所测试验土样的最大干密度，至此试验完毕。

Claims (10)

1.一种适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，包括金属容器筒、圆柱状的击锤和锤座，金属容器筒包括底盘和圆筒状的金属容器筒筒体，锤座呈圆盘状，锤座的直径等于金属容器筒筒体的内径，锤座置于金属容器筒内试验土样的上方，击锤的直径小于金属容器筒筒体的内径，击锤位于锤座的正上方，其特征在于：还包括护筒、底座、拉手和扶手，金属容器筒的底盘通过可拆卸的安装于底座上，护筒为两端均开口的金属圆筒，护筒的内径与金属容器筒筒体的内径相同，护筒的底部固定于金属容器筒的顶部上，扶手包括两根扶手杆和扶手杆连接件，击锤上沿击锤轴向对称设有两通孔，两根扶手杆的下端均固定于锤座上，两扶手杆均垂直于锤座，两扶手杆的上端分别穿过两通孔，两扶手杆与击锤均活动连接，两扶手杆的上端通过扶手杆连接件连接，拉手包括手柄连接杆和手柄，手柄连接杆的下端固定于击锤顶面上，手柄连接杆垂直于击锤顶面，手柄连接杆的上端与手柄固定连接，底座侧壁上对称设有两踏板，两踏板之间的夹角为锐角。

2.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：还包括限位板，限位板呈圆盘状，限位板上设有穿孔，限位板位于护筒和击锤的正上方，两扶手杆穿过限位板且两扶手杆与限位板均固定连接，手柄连接杆穿过限位板的穿孔，手柄连接杆与限位板活动连接。

3.根据权利要求2所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：所述的扶手杆和手柄连接杆均为圆形杆，穿孔和通孔均为圆形孔，通孔的直径大于扶手杆的直径，穿孔的直径大于手柄连接杆的直径。

4.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：扶手还包括扶手圆盘和扶手圆盘连接杆，扶手圆盘水平设置，扶手圆盘连接杆的下端固定于扶手杆连接件上，上端固定于扶手圆盘的底面中央。

5.根据权利要求4所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：所述的扶手杆为轴对称结构，扶手圆盘连接杆的下端固定于扶手杆连接件的中央。

6.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：护筒的底部设有环形的卡槽，金属容器筒的顶部设有圆形的护筒接口，护筒接口的内径等于护筒的内径，护筒接口的壁厚等于卡槽径向的深度，护筒接口插入卡槽内，护筒的外径和金属容器筒筒体的外径相同。

7.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：手柄为长条状的板，手柄的一端与手柄连接杆固定连接，手柄垂直于手柄连接杆。

8.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：所述的底座呈圆盘状，踏板呈楔形，踏板高度较高的一端的端面固定于底座侧壁上，踏板的地面与底座的底面位于同一个水平面上。

9.根据权利要求8所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：所述的底盘的直径大于金属容器筒筒体的外径，底盘固定于金属容器筒筒体底部，底盘上对称设有两螺纹孔A，底座上对称设有两螺纹孔B，两螺纹孔A的位置、大小分别与两螺纹孔B对应，底盘通过两螺栓固定底座上。

10.根据权利要求1所述的适用于相对密度试验中测取最大干密度的手动装置，其特征在于：所述的金属容器筒、击锤、护筒、底座、锤座、拉手、扶手和限位板的材质均为不锈钢。