CN106514553A - 一种gds扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，所述安装与拆卸装置包括实心套环、设置于所述实心套环上部的两个卡口和设置于实心套环四周的圆孔，所述实心套环的内径与实心样上底座的外径相适配，所述卡口与实心样上底座上的两个排水管接口的大小相适配，在使用时，所述实心套环套设于实心样上底座上，同时使上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处。本发明的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及方法能够实现方便地安装和拆卸上底座的效果，且本发明能够实现在仪器的正前方操作即可，而不需操作人员绕过围压室的支撑杆进行操作，提高了试验操作的效率。

Description

一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及操作方法

技术领域

本发明属于土体参数测量设备领域，特别涉及一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及方法。

背景技术

GDS扭剪仪目前已在国内多家单位得到了广泛的应用，该仪器不仅能实现各类空心圆柱扭剪试验，同时还能实现实心圆柱样的三轴、扭剪等试验。其中，厂家提供的实心样上底座依靠中部的一颗螺丝与仪器上底盘相连接，在进行实心样的试验时存在如下问题：1)在安装过程中只能靠试验人员的手进行拧转，通常无法达到满意的紧实度，使得在试验过程中上底座会随着施加的扭矩进一步旋转，影响了试验数据的准确性；2)拆卸时只能依靠试验人员的手握住上底座反向转动，使得拆卸极为困难；3)上底座处于围压室的三根直立支撑杆之间，使得安装或拆卸时试验人员双手使力的空间较为有限，加大了操作难度。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及其操作方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出了一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，所述安装与拆卸装置包括实心套环、设置于所述实心套环上部的两个卡口和设置于实心套环四周的圆孔，所述实心套环的内径与实心样上底座的外径相适配，所述卡口与实心样上底座上的两个排水管接口的大小相适配，在使用时，所述实心套环套设于实心样上底座上，同时使上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处。

优选地，所述卡口沿着实心套环的圆心呈中心对称分布，所述圆孔沿所述实心套环均匀分布。

更为优选地，所述卡口为两个，圆孔为六个，其中，所述卡口分别设置于相邻两个圆孔的中心。

卡口和圆孔的设计思想如下：

卡口的设计是基于现有上底座上的两个金属排水管接头，当利用该装置进行安装和拆卸时，施加的扭矩实际上是通过两个金属排水管接头传递到上底座，因而需要保证排水管接头不会被破坏。以河海大学引进的GDS扭剪仪为例，该扭剪仪能够施加的最大扭矩为100Nm，金属排水管接头中心距离上底座的中心距离为50mm(即0.05m)，排水管接头的外径为6mm，内径为2mm，当扭矩施加到最大值100Nm时，每个排水管接头受到的剪力为：

厂家提供的不锈钢排水管接头规格为316TI，其抗拉强度为520MPa，屈服强度为205MPa，即最大剪应力39.8MPa远小于排水管接头的屈服强度，因而利用该装置进行安装和拆卸时，排水管接头不会被破坏，则卡口的设计是合理的。

对于圆孔的设计，宗旨是方便试验人员进行操作，由于仪器的两侧及后方都有其他设备阻挡，因而试验仪器的正前方是试验人员的自由操作空间。以河海大学GDS扭剪仪为例，上底座的外围沿环向均匀分布着围压室的三根支撑柱，如图3所示。若圆孔的数量不够多，则容易出现支撑柱挡住金属棒的旋转路径；另一方面，若圆孔的数量太多，则增加了加工生产的时间和成本。因而，需要在实现方便操作的前提下，尽可能减少圆孔的数量。

图3为本发明的实心套环1和围压室支撑杆4的相对位置图，圆孔2设计为六个，鉴于厂家提供的金属棒直径不足10mm，则圆孔2的直径可以设为10mm。且沿环向均匀分布，则相邻两个圆孔间的夹角为60度，六个圆孔关于圆心和直径对称，因而只需要考察套环旋转30度范围内是否出现金属杆被围压室支撑杆4挡住，其他情况对称研究即可。卡口方位角定义为卡口中心线与水平线之间的夹角，如图3所示中的卡口方位角为0。

1)如图3所示，卡口方位角为0时，在操作空间范围内，有一个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最大角度都为83/2＝41.5度；

2)如图4所示，当卡口方位角为0-25度时，在操作空间范围内，有一个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最小角度都为10度；

3)如图5所示，当卡口方位角为25-30度时，在操作空间范围内，有两个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最小角度都为65度。

综上可得，设计的六个圆孔，可以保证试验人员只需要在仪器正前方进行操作，且不管初始时的卡口(或排水管接头)处于什么方位，本发明的实心套环可以旋转的最小角度为10度。

优选地，所述实心套环由耐腐蚀、硬度高的金属材质制成。更优选地，所述实心套环为不锈钢材质。

本发明还提出了上述安装与拆卸装置的操作方法，包括如下步骤：

(1)安装时，先用手初步拧紧实心样上底座，然后将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处；将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最左边的圆孔内，逆时针旋转，则上底座进一步紧实，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属管，再次插入正对面最左边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分紧实。

(2)拆卸时，先将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处，然后将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最右边的圆孔内，顺时针旋转，则上底座开始松动，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属棒，再次插入正对面最右边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分松动，拿下实心套环，用手将上底座直接拧下，则上底座拆卸成功。

有益效果：与现有技术相比，通过使用本发明的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及方法能够实现方便地安装和拆卸上底座的效果，且本发明能够实现在仪器的正前方操作即可，而不需操作人员绕过围压室的支撑杆进行操作，提高了试验操作的效率。

附图说明

图1为GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置的主视图示意图；

图2为GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置的俯视图示意图；

图3为卡口方位角为0度时，操作空间范围示意图；

图4为卡口方位角为0～25度时，操作空间范围示意图；

图5为卡口方位角为25～30度时，操作空间范围示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细的说明本发明的内容。

图1和图2为本发明提供的上底座安装与拆卸转置主视图和俯视图。该装置包括不锈钢实心套环1、设于实心套环上部的卡口2和实心套环中部的圆孔3，其中，卡口2 数量为两个，沿着圆心中心对称分布，圆孔3数量为六个，沿环向均匀分布，两个卡口2处于所述圆孔3的两个相邻圆孔的中心。实心套环的内径与实心样上底座的外径相适配，卡口与实心样上底座上的两个排水管接口的大小相适配，在使用时，实心套环套设于实心样上底座上，同时使上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处。

本发明卡口的设计是基于现有上底座上的两个金属排水管接头，当利用该装置进行安装和拆卸时，施加的扭矩实际上是通过两个金属排水管接头传递到上底座，因而需要保证排水管接头不会被破坏。以河海大学引进的GDS扭剪仪为例，该扭剪仪能够施加的最大扭矩为100Nm，金属排水管接头中心距离上底座的中心距离为50mm(即0.05m)，排水管接头的外径为6mm，内径为2mm，当扭矩施加到最大值100Nm时，每个排水管接头受到的剪力为：

厂家提供的不锈钢排水管接头规格为316TI，其抗拉强度为520MPa，屈服强度为205MPa，即最大剪应力39.8MPa远小于排水管接头的屈服强度，因而利用该装置进行安装和拆卸时，排水管接头不会被破坏，则卡口的设计是合理的。

对于圆孔的设计，宗旨是方便试验人员进行操作，由于仪器的两侧及后方都有其他设备阻挡，因而试验仪器的正前方是试验人员的自由操作空间。以河海大学GDS扭剪仪为例，上底座的外围沿环向均匀分布着围压室的三根支撑柱，如图3所示。若圆孔的数量不够多，则容易出现支撑柱挡住金属棒的旋转路径；另一方面，若圆孔的数量太多，则增加了加工生产的时间和成本。因而，需要在实现方便操作的前提下，尽可能减少圆孔的数量。

图3为本发明的实心套环1和围压室支撑杆4的相对位置图，圆孔2设计为六个，鉴于厂家提供的金属棒直径不足10mm，则圆孔2的直径可以设为10mm。且沿环向均匀分布，则相邻两个圆孔间的夹角为60度，六个圆孔关于圆心和直径对称，因而只需要考察套环旋转30度范围内是否出现金属杆被围压室支撑杆4挡住，其他情况对称研究即可。卡口方位角定义为卡口中心线与水平线之间的夹角，如图3所示中的卡口方位角为0。

1)如图3所示，卡口方位角为0时，在操作空间范围内，有一个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最大角度都为83/2＝41.5度；

2)如图4所示，当卡口方位角为0-25度时，在操作空间范围内，有一个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最小角度都为10度；

3)如图5所示，当卡口方位角为25-30度时，在操作空间范围内，有两个圆孔可以用来插入金属棒左右旋转，且左右旋转的最小角度都为65度。

综上可得，设计的六个圆孔，可以保证试验人员只需要在仪器正前方进行操作，且不管初始时的卡口(或排水管接头)处于什么方位，本发明的实心套环可以旋转的最小角度为10度。

具体的，该装置的操作方法为：

(1)安装时，先用手初步拧紧实心样上底座，然后将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处；将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最左边的圆孔内，逆时针旋转，则上底座进一步紧实，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属管，再次插入正对面最左边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分紧实。

(2)拆卸时，先将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处，然后将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最右边的圆孔内，顺时针旋转，则上底座开始松动，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属棒，再次插入正对面最右边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分松动，拿下实心套环，用手将上底座直接拧下，则上底座拆卸成功。

本发明的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及方法能够实现方便地安装和拆卸上底座的效果，且本发明能够实现在仪器的正前方操作即可，而不需操作人员绕过围压室的支撑杆进行操作，提高了试验操作的效率。

Claims (5)

1.一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，其特征在于，所述安装与拆卸装置包括实心套环、设置于所述实心套环上部的两个卡口和设置于实心套环四周的圆孔，所述实心套环的内径与实心样上底座的外径相适配，所述卡口与实心样上底座上的两个排水管接口的大小相适配，在使用时，所述实心套环套设于实心样上底座上，同时使上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处。

2.根据权利要求1所述的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，其特征在于，所述卡口沿着实心套环的圆心呈中心对称分布，所述圆孔沿所述实心套环均匀分布。

3.根据权利要求2所述的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，其特征在于，所述卡口为两个，圆孔为六个，其中，所述卡口分别设置于相邻两个圆孔的中心。

4.根据权利要求1所述的GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置，其特征在于，所述实心套环由耐腐蚀、硬度高的金属材质制成。

5.一种基于权利要求1所述的安装与拆卸装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)安装时，先用手初步拧紧实心样上底座，然后将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处；将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最左边的圆孔内，逆时针旋转，则上底座进一步紧实，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属管，再次插入正对面最左边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分紧实。

(2)拆卸时，先将实心套环套住上底座，使得上底座上的两个排水管接口卡在实心套环的两个卡口处，然后将厂家提供的实心金属棒插入操作人员正对面的最右边的圆孔内，顺时针旋转，则上底座开始松动，若金属棒被围压室直立支撑杆挡住，则拔出金属棒，再次插入正对面最右边的圆孔内，重复上述动作，直到上底座充分松动，拿下实心套环，用手将上底座直接拧下，则上底座拆卸成功。