CN107328626B - 双轴切削多尺寸切土器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双轴切削多尺寸切土器，涉及岩土工程技术领域。该切土器包括双轴切削系统、中轴转动系统和尺寸调节系统。使用时先将尺寸调节系统调至最大直径，将原状土样固定在中轴转动系统上并开启下部马达使原状土样匀速旋转；然后开启上部马达使双轴切削刀盘转动；控制尺寸调节系统使两切削刀盘逐渐切削原状土样直至最终所需尺寸；关闭上下马达，更换两切削刀盘组件为钢丝切割线组件，开启下部马达使原状土样匀速旋转，逐渐将尺寸调节系统调至最大直径从而将钢丝拉直并实现原状土试样顶底面的切割。本发明提供的方案，其有益效果在于：能够快速、精确切削土工试验试样，可以广泛应用于各类原状土样的快速制备中，并具有易操作、扰动小的优点。

Description

双轴切削多尺寸切土器

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种双轴切削多尺寸切土器。

背景技术

土工试验中，需要将采集到的原状土样切削为标准尺寸。通常，试验人员会运用Q1-1型切土器，将原装样固定在上下托盘上，通过转动托盘切削土样，最后将土样切削成所需直径的圆柱状土样。传统的手工切削需要将切土刀一直与靠板接触来保证土样的直径，然而靠板和切土刀接触的时候容易磨擦损耗靠板，从而难以保证试样的尺寸精度。另外，试样的受扰动程度也会受到试验人员经验水平的影响，而试样切削的好坏往往又会直接影响最终试验结果。因此，土工试验切土设备亟待进一步开发与改进。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种双轴切削多尺寸切土器，以快速、精确的切削土工试验试样。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案:

一种双轴切削多尺寸切土器，其特征在于：包括尺寸调节系统、双轴切削系统和中轴转动系统；

所述尺寸调节系统用于控制切割原状土样的尺寸；

所述双轴切削系统用于切割原状土样；

所述中轴转动系统用于固定原状土样。

具体的，所述尺寸调节系统包括上滑道盘、下滑道盘、上旋转盘、下旋转盘、四个“T型”滑块及两个连接杆；

所述上滑道盘、下滑道盘分别位于所述双轴切削多尺寸切土器的顶部和底部，且所述下滑道盘用于支持整个双轴切削多尺寸切土器的承重；

所述上滑道盘和下滑道盘上均分别设置有两条直线滑道起轨迹限制用，同时下滑道盘上还设置有刻度盘；

所述上旋转盘设置在上滑道盘的下部，且上旋转盘上设置有两条弧形滑槽，所述弧形滑槽与上滑道盘的直线滑道相匹配适应；所述下旋转盘设置在下滑道盘的上部，且下旋转盘上设置有两条弧形滑槽和一个视窗，所述弧形滑槽与下滑道盘的直线滑道相匹配适应，所述视窗用来读取所述刻度盘的数字；

所述四个“T型”滑块均为“T型”滚珠轴承构件，其轴承部分分别设置在上滑道盘和下滑道盘的直线滑道内，其凸起部分分别穿过上旋转盘和下旋转盘的弧形滑槽；

所述两个连接杆的两端分别与上旋转盘、下旋转盘固定连接；且两个连接杆的中部设有“U型”手柄，用以控制两个连接杆沿所述双轴切削多尺寸切土器的轴心方向旋转，以带动上旋转盘和下旋转盘同步转动，从而使“T型”滑块沿上滑道盘、下滑道盘的直线滑道进行直线移动。

具体的，所述双轴切削系统包括切削刀盘组件系统和钢丝切割线组件；

所述切削刀盘组件系统包括切削刀盘组件、中部传力齿轮、上部马达和竖向活塞；所述切削刀盘组件包括两组刀盘、两根中轴杆和两个传力斜面小齿轮，所述两个传力斜面小齿轮分别安装在两根中轴杆的上部，且分别垂直于各自所在的中轴杆，所述两组刀盘分别设置在两根中轴杆上并位于传力斜面小齿轮的下方；所述中部传力齿轮采用中空斜面齿轮结构，其穿过所述上旋转盘、上滑道盘直接与上部马达相连；所述上部马达通过竖向活塞固定在所述上滑道盘的上方，以带动中部传力齿轮上下移动，并使中部传力齿轮与所述传力斜面小齿轮咬合；

所述钢丝切割线组件包括两根中轴杆、两个上下间距可调的切割面，每个切割面是由两根钢丝切割线连接成闭合切割圈构成，外力收紧钢丝切割线即可实现对闭合切割圈内原状土样的切割；所述的闭合切割圈通过两个滑动固定块连接于中轴杆上，所述滑动固定块可确定上下切割面之间的间距设置；

所述切削刀盘组件和钢丝切割线组件在使用过程中根据需要相互替换，通过各自中轴杆的两端与“T型”滑块替换连接。

具体的，所述中轴转动系统包括弹簧组件、上部针锥托盘、下部针锥托盘和下部马达；

其中，所述上部针推托盘的底部和下部针推托盘的顶部均设置有针锥用以固定原状土样；

所述上部针锥托盘与下部针锥托盘上下平行设置，且两者的中轴线同轴；

所述弹簧组件的顶部与所述上部马达的底部采用球铰连接，所述弹簧组件的底部与上部针锥托盘的顶部固定连接用以根据需要调整所述上部针锥托盘上下移动以固定原状土样；

所述下部马达的动力输出端与下部针锥托盘的底部固定连接，并与下部针锥托盘的中轴线同轴，以通过下部马达控制下部针锥托盘带动原状土样旋转。

本发明采用的以上技术方案，与现有技术相比，作为举例而非限定，具有以下的有益效果：本发明适用于岩土工程技术领域，能够快速、精确切削土工试验试样，可以广泛应用于各类原状土样的快速制备中，并具有易操作、扰动小的优点。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的双轴切削多尺寸切土器在一种工作状态下的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的双轴切削多尺寸切土器在另一种工作状态下的结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的切削刀盘组件的结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的钢丝切割线组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的“T型”滑块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的尺寸调节系统局部的纵向关系示意图。

附图标记说明：

11为中部传力齿轮、12为上部马达、13为刀盘、14为中轴杆、15为传力斜面小齿轮、16为钢丝切割线、17为滑动固定块、18为竖向活塞；

21为下部马达、22为下部针锥托盘、23为上部针锥托盘、24为弹簧组件、25为原状土样；

31为上滑道盘、32为上旋转盘、33为下滑道盘、34为下旋转盘、35为“T型”滑块、35a为轴承部分、35b为凸起部分、36为连接杆、37为直线滑道、38为刻度盘、39为弧形滑槽、40为视窗、41为“U型”手柄。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的双轴切削多尺寸切土器的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本发明优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本发明实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本发明各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

实施例

如图1a至图4所示，本发明提供的双轴切削多尺寸切土器包括尺寸调节系统、双轴切削系统和中轴转动系统；其中，尺寸调节系统用于控制切割原状土样的尺寸；双轴切削系统用于切割原状土样；中轴转动系统用于固定原状土样。

进一步，双轴切削系统包括切削刀盘组件系统和钢丝切割线组件(图2b)；而切削刀盘组件系统又包括切削刀盘组件(图2a)、中部传力齿轮11和上部马达12和竖向活塞18。所述的中轴转动系统包括下部马达21、下部针锥托盘22、上部针锥托盘23及弹簧组件24。所述的尺寸调节系统包括上滑道盘31、下滑道盘33、上旋转盘32、下旋转盘34、四个“T型”滑块35及两个连接杆36。

在双轴切削系统中，切削刀盘组件(图2a)由两组刀盘13、两根中轴杆14和两个传力斜面小齿轮15组成；两个传力斜面小齿轮15分别安装在两根中轴杆14的上部并分别垂直于各自所在的中轴杆14，两组刀盘13分别安装在两根中轴杆14上并位于传力斜面小齿轮15的下方；中轴杆14的旋转受传力斜面小齿轮15控制。所述的中部传力齿轮11采用中空斜面齿轮形式，穿过尺寸调节系统的上旋转盘32、上滑道盘31直接与上部马达12相连，同时中部传力齿轮11还与切削刀盘组件的传力斜面小齿轮15咬合，以将上部马达12的转动力直接传递给刀盘13；上部马达12通过竖向活塞18固定在尺寸调节系统的上滑道盘31上方，用以带动中部传力齿轮11上下移动，从而保证中部传力齿轮11与切削刀盘组件的传力斜面小齿轮15可以咬合。

钢丝切割线组件(图2b)包括两根中轴杆14、两个上下间距可调的切割面，每个切割面是由两根钢丝切割线16连接成闭合切割圈构成，外力收紧钢丝切割线16即可实现对闭合切割圈内原状土样25的切割；闭合切割圈通过两个滑动固定块17连接于中轴杆14上，所述滑动固定块17可确定上下切割面之间的间距设置。

在使用过程中，所述切削刀盘组件和钢丝切割线组件根据需要相互替换，通过各自的中轴杆的两端与“T型”滑块35替换连接，以分别对原状土样25进行竖向和横向切削。

在中轴转动系统中，上部针锥托盘23与下部针锥托盘22上下平行设置，且两者的中轴线同轴；同时上部针推托盘23的底部和下部针推托盘22的顶部均设置有针锥用以固定原状土样25；弹簧组件24的顶部与所述上部马达12的底部采用球铰连接，使得弹簧组件24可以自由旋转；弹簧组件24的底部与上部针锥托盘23的顶部固定连接，用以根据需要调整上部针锥托盘23上下移动以固定原状土样25；下部马达21的动力输出端与下部针锥托盘22的底部固定连接，并与下部针锥托盘22的中轴线同轴，以通过下部马达21控制下部针锥托盘22带动原状土样25旋转。

在尺寸调节系统中，上滑道盘31、下滑道盘33分别位于整个装置顶部和底部，且下滑道盘33用于支持整个双轴切削多尺寸切土器的承重；且上滑道盘31和下滑道盘33上分别设置有两条直线滑道37用以实现轨迹限制，下滑道盘33上还设置有刻度盘38(如图4所示)；所述的上旋转盘32设置在上滑道盘31下部，上旋转盘32上设置有两条弧形滑槽39，所述弧形滑槽39与上滑道盘31的直线滑道相匹配适应；所述的下旋转盘34设置在下滑道盘33上部，且下旋转盘34上设置有两条弧形滑槽39和一个视窗40，所述弧形滑槽39与下滑道盘33的直线滑道相匹配适应，所述视窗40可以用来读取刻度盘38的数字，刻度盘38上的数字用以表示尺寸调节系统的直径，通过调整尺寸调节系统的直径可以控制原状土样25的切削直径。所述的四个“T型”滑块35(图3)均为“T型”滚珠轴承构件；其中，轴承部分35a设置在上滑道盘31和下滑道盘33的直线滑道37内，凸起部分35b用于穿过上旋转盘32和下旋转盘34的弧形滑槽39；进一步，切削刀盘组件(图2a)或钢丝切割线组件(图2b)的中轴杆14的两端可以与“T型”滑块35替换连接。所述的两个连接杆36两端分别与上旋转盘32、下旋转盘34固定连接，并在两个连接杆36中部设有“U型”手柄41，通过控制两个连接杆36沿整个装置轴心方向旋转可以带动上旋转盘32和下旋转盘34同步转动，从而实现“T型”滑块35沿上滑道盘31、下滑道盘33的直线滑道37的直线移动。

具体实施中(已预先将切削刀盘组件的中轴杆14的两端与“T型”滑块35连接)，首先转动“U型”手柄41将尺寸调节系统调至最大直径，将原状土样25固定在中轴转动系统上并开启下部马达21，根据土性调节下部马达21频率使原状土样25匀速旋转；开启上部马达12使双轴切削刀盘13转动，并根据土性调节适当旋转速率；通过转动“U型”手柄41调整尺寸调节系统的直径以使两切削刀盘13逐渐切削原状土样25直至最终所需尺寸(图1a)；关闭上部马达12和下部马达21，更换两切削刀盘组件为钢丝切割线组件，并调整滑动固定块17使钢丝切割线16至所需切割高度(图1b)，开启下部马达21使原状土样25匀速旋转，逐渐转动“U型”手柄41将尺寸调节系统调至最大直径从而将钢丝切割线16拉直并实现原状土样25顶底面的切割。

其中，在原状土样25的固定过程中，首先通过弹簧组件24带动上部针锥托盘23相对于上部马达12向外翻转一定角度，以便于将原状土样25放置在下部针锥托盘22上；然后将上部针锥托盘23复原，并通过弹簧组件24使上部针锥托盘23上下移动以固定原状土样25。

本发明的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：本发明适用于岩土工程技术领域，能够快速、精确切削土工试验试样，可以广泛应用于各类原状土样的快速制备中，并具有易操作、扰动小的优点。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (2)

1.一种双轴切削多尺寸切土器，其特征在于：包括尺寸调节系统、双轴切削系统和中轴转动系统；

所述尺寸调节系统用于控制切割原状土样的尺寸；

所述双轴切削系统用于切割原状土样；

所述中轴转动系统用于固定原状土样并实现沿轴转动；

所述尺寸调节系统包括上滑道盘、下滑道盘、上旋转盘、下旋转盘、四个“T型”滑块及两个连接杆；

所述上滑道盘、下滑道盘分别位于所述双轴切削多尺寸切土器的顶部和底部，且所述下滑道盘用于支持整个双轴切削多尺寸切土器的承重；

所述上滑道盘和下滑道盘上均分别设置有两条直线滑道起轨迹限制用，同时下滑道盘上还设置有刻度盘；

所述上旋转盘设置在上滑道盘的下部，且上旋转盘上设置有两条弧形滑槽，所述上旋转盘上设置的弧形滑槽与上滑道盘的直线滑道相匹配适应；所述下旋转盘设置在下滑道盘的上部，且下旋转盘上设置有两条弧形滑槽和一个视窗，所述下旋转盘上设置的弧形滑槽与下滑道盘的直线滑道相匹配适应，所述视窗用来读取所述刻度盘的数字；

所述四个“T型”滑块均为“T型”滚珠轴承构件，其轴承部分分别设置在上滑道盘和下滑道盘的直线滑道内，其凸起部分分别穿过上旋转盘和下旋转盘的弧形滑槽；

所述两个连接杆的两端分别与上旋转盘、下旋转盘固定连接；且两个连接杆的中部设有“U型”手柄，用以控制两个连接杆沿所述双轴切削多尺寸切土器的轴心方向旋转，以带动上旋转盘和下旋转盘同步转动，从而使“T型”滑块沿上滑道盘、下滑道盘的直线滑道进行直线移动；

所述双轴切削系统包括切削刀盘组件系统和钢丝切割线组件；

所述切削刀盘组件系统包括切削刀盘组件、中部传力齿轮、上部马达和竖向活塞；所述切削刀盘组件包括两组刀盘、两根中轴杆和两个传力斜面小齿轮，所述两个传力斜面小齿轮分别安装在两根中轴杆的上部，且分别垂直于各自所在的中轴杆，所述两组刀盘分别设置在两根中轴杆上并位于传力斜面小齿轮的下方；所述中部传力齿轮采用中空斜面齿轮结构，其穿过所述上旋转盘、上滑道盘直接与上部马达相连；所述上部马达通过竖向活塞固定在所述上滑道盘的上方，以带动中部传力齿轮上下移动，并使中部传力齿轮与所述传力斜面小齿轮咬合；

所述钢丝切割线组件包括两根中轴杆、两个上下间距可调的切割面，每个切割面是由两根钢丝切割线连接成闭合切割圈构成，外力收紧钢丝切割线即可实现对闭合切割圈内原状土样的切割；所述的闭合切割圈通过两个滑动固定块连接于中轴杆上，所述滑动固定块可确定上下切割面之间的间距设置；

所述切削刀盘组件和钢丝切割线组件在使用过程中根据需要相互替换，通过各自中轴杆的两端与“T型”滑块替换连接。

2.根据权利要求1所述的双轴切削多尺寸切土器，其特征在于：所述中轴转动系统包括弹簧组件、上部针锥托盘、下部针锥托盘和下部马达；

其中，所述上部针推托盘的底部和下部针推托盘的顶部均设置有针锥用以固定原状土样；

所述上部针锥托盘与下部针锥托盘上下平行设置，且两者的中轴线同轴；

所述弹簧组件的顶部与所述上部马达的底部采用球铰连接，所述弹簧组件的底部与上部针锥托盘的顶部固定连接用以根据需要调整所述上部针锥托盘上下移动以固定原状土样；

所述下部马达的动力输出端与下部针锥托盘的底部固定连接，并与下部针锥托盘的中轴线同轴，以通过下部马达控制下部针锥托盘带动原状土样旋转。