CN107576580B - 应变控制式直剪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应变控制式直剪仪，包括上剪切盒、下剪切盒、储水盒、法向施压装置、传压板、上剪切盒平行锁定装置、底板、推动器、顶固装置和传感器；储水盒滑动安装在底板上，其上联固下剪切盒，上剪切盒水平放置在下剪切盒的上表面，其长度方向的两侧连接上剪切盒平行锁定装置，传压板安装在上剪切盒内，其上垂直连接法向施压装置；推动器和传感器分别固定在储水盒两侧的底板上，并通过顶固装置与下剪切盒和上剪切盒传动连接。本发明一方面保证了上剪切盒平行移动时不向上翘起，提高了剪切强度数据的准确性；另一方面，能够自动加载法向力，并判断调整法向力的大小，自动化操作程度高。

Description

应变控制式直剪仪

技术领域

本发明涉及土的剪切强度测试设备领域，特别是涉及一种应变控制式直剪仪。

背景技术

直剪试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，测定材料在抗剪力作用下的抗力性能，是材料机械性能试验的基本试验方法之一。将试样置于剪切夹具上，在剪切载荷的作用下被切断，再根据库伦定律和剪切定律确定土的抗剪强度指标内的摩擦力和内粘聚力。上述试验目前通常在《应变控制式直剪仪》（GB4934-1996标准）进行：以下简称直剪仪。

目前国内所有直剪仪做上述要求的试验，均有一套剪切夹具，也通称剪切盒，包括储水盒、下剪切盒和上剪切盒，而储水盒和下剪切盒可通过机械加工联固为一体。在进行试验时，是由仪器机械推动器在机械作用下给下剪切盒在法向压力下，推动器给下剪切盒平行推力，使上剪切盒和下剪切盒平行移动，使土样剪坏。现有剪切夹具的缺陷在于，下剪切盒是由法向给压力，固定了土样和下剪切盒，而上剪切盒是平漂在上方，只有一个顶点，所以在有剪切力时，就会造成上剪切盒翘头漂动，故就造成部分试验数据失真，见图1所示。

另外，现有直剪仪的法向力通过人工加砝码的方式添加，操作麻烦，也不容易准配判断合理的力的大小。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种应变控制式直剪仪，能够解决现有直剪仪存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种应变控制式直剪仪，包括：上剪切盒、下剪切盒、储水盒、法向施压装置、传压板、上剪切盒平行锁定装置、底板、推动器、顶固装置和传感器；所述储水盒滑动安装在所述底板上，其上联固所述下剪切盒，所述上剪切盒水平放置在所述下剪切盒的上表面，其长度方向的两侧连接所述上剪切盒平行锁定装置，所述传压板安装在所述上剪切盒内，其上垂直连接所述法向施压装置；所述推动器和传感器分别固定在所述储水盒两侧的底板上，并通过所述顶固装置与所述下剪切盒和上剪切盒传动连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述顶固装置包括上顶头、下顶头、顶杆和顶头座；所述上顶头的一端与所述上剪切盒连接，其另一端依次与所述顶杆和感应器连接；所述下顶头的两端分别连接所述推动器和储水盒；所述顶头座固定在所述底板上，以限位所述感应器；所述推动器的推力中心线和顶杆轴芯线与所述上剪切盒和下剪切盒之间的剪切面所在的直线共直线。

在本发明一个较佳实施例中，所述上剪切盒平行锁定装置包括立柱、上固定板、钢球、固定杆和锁块装置；所述立柱垂直设置在上剪切盒的两侧，其顶端与所述上固定板连接固定，其底端通过滑块组件与所述底板滑动连接；所述上剪切盒的顶部与所述立柱相对的侧面上沿长度方向开设有第一V形槽，所述固定杆沿长度方向的一个侧面上开设有第二V形槽，多个所述钢球放置在所述第一V形槽和第二V形槽构成的空间内，所述锁块装置安装在所述立柱上，通过推动所述固定杆的另一个侧面实现钢球的锁紧，从而将所述剪切盒平行锁定。

在本发明一个较佳实施例中，所述锁块装置包括固定座、塞打螺丝、微调螺丝、微调旋钮和直线轴承；其中，所述固定座固定在所述立柱上，其两端内置所述直线轴承，所述塞打螺丝贯通式插入所述固定座，并通过所述直线轴承的导向作用使其头部插入连接到所述固定杆内；所述微调螺丝嵌入安装在所述固定座的中部，并在其上微调旋钮的控制下进行直线运动，从而顶着所述固定杆，使固定杆与所述上剪切盒紧贴。

在本发明一个较佳实施例中，所述钢球的直径大于所述第一V形槽和第二V形槽的直径。

在本发明一个较佳实施例中，所述第二V形槽的直径大于所述第一V形槽的直径。

在本发明一个较佳实施例中，所述滑块组件包括固定块、滑块和滑槽；其中，所述滑块固定在所述底板的上表面，所述固定块固定连接在所述立柱的底端，其下部安装所述滑槽，所述滑槽套置在所述滑块上。

在本发明一个较佳实施例中，所述法向施压装置包括电机、滚柱丝杆、滚柱丝套、下托板和传感器；所述下托板的底端连接所述传感器，所述传感器与所述传压板接触连接；所述下托板的顶端连接所述滚柱丝套，所述滚柱丝杆内置在所述滚柱丝套内，并通过连接套与所述电机的动力输出轴连接。

本发明的有益效果是：本发明一种应变控制式直剪仪，通过上剪切盒锁定装置、法向施压装置、传压板、顶固装置、传感器和滑块组件的设计，一方面保证了上剪切盒在法向施压的情况下能够在下剪切盒上平行移动，不向上翘起，提高了剪切强度数据的准确性；另一方面，法向施压装置能够自动加载法向力，并判断调整法向力的大小，自动化操作程度高。

附图说明

图1是现有直剪仪的上剪切盒在剪切时向上翘起的结构示意图；

图2是本发明一种应变控制式直剪仪的立体结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大结构示意图；

图4所示锁块装置的侧视结构示意图；

图5是所示上剪切盒、钢球和固定杆的组合结构示意图；

图6是图2的侧视结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1.上剪切盒，2.下剪切盒，3.储水盒，4.传压板，5.底板，6.推动器，7.感应器，8.上顶头，9.下顶头，10.顶杆，11.顶头座，12.立柱，13.上固定板，14.钢球，15.固定杆，16.锁块装置，17.滑块组件，18.第一V形槽，19.第二V形槽，20.电机，21.滚柱丝杆，22.滚柱丝套，23.下托板，24.传感器，25.连接套，26.帽型螺母，161.固定座，162.塞打螺丝，163.微调螺丝，164.微调旋钮，165.直线轴承，166.弹簧，172.滑块，173.滑槽，171.固定块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1-6，本发明实施例包括：

实施例1

一种应变控制式直剪仪，包括：上剪切盒1、下剪切盒2、储水盒3、法向施压装置、传压板4、上剪切盒平行锁定装置、底板5、推动器6、顶固装置和感应器7。

所述储水盒3滑动安装在底板5上，其上联固下剪切盒2，所述上剪切盒1水平放置在下剪切盒2的上表面，其长度方向的两侧连接所述上剪切盒平行锁定装置。所述传压板4安装在上剪切盒1内，其上垂直连接所述法向施压装置。所述推动器6和感应器7分别固定在储水盒3两侧的底板5上，并通过顶固装置与所述下剪切盒2和上剪切盒1传动连接。

具体地，所述顶固装置包括上顶头8、下顶头9、顶杆10和顶头座11；所述上顶头8的一端与上剪切盒1接触连接，其另一端依次与顶杆10和感应器7连接；所述下顶头9的两端分别连接推动器6和储水盒3；所述顶头座11固定在底板5上，以起到限位感应器7的作用；所述推动器6的推力中心线和顶杆10中心线与所述上剪切盒1和下剪切盒2之间的剪切面所在的直线共直线，以使上、下剪切盒的接触面处产生水平方向的剪切力。

所述上剪切盒平行锁定装置包括立柱12、上固定板13、钢球14、固定杆15和锁块装置16；所述立柱12垂直设置在上剪切盒1的两侧，其顶端与上固定板13连接固定，其底端通过滑块组件17与底板5滑动连接；所述上剪切盒1的顶部与立柱12相对的侧面上沿长度方向开设有第一V形槽18，所述固定杆15沿长度方向的一个侧面上开设有第二V形槽19，多个钢球14放置在第一V形槽18和第二C形槽19构成的空间内，所述锁块装置16安装在立柱12上，通过推动固定杆15的另一个侧面实现钢球14的锁紧，从而将剪切盒1平行锁定。

其中，所述钢球14的直径大于第一V形槽18和第二V形槽19的直径，且第二V形槽19的直径大于第一V形槽18的直径。

所述锁块装置16包括固定座161、塞打螺丝162、微调螺丝163、微调旋钮164和直线轴承165；其中，所述固定座161固定在所述立柱12上，所述直线轴承165内置在固定座161的两端，塞打螺丝162贯通式插入在固定座161的两端，并通过直线轴承165的导向作用使其头部插入连接到固定杆15内；所述微调螺丝163嵌入安装在固定座161的中部，并在其上微调旋钮164的控制下进行直线运动，从而顶着固定杆15，使固定杆15与上剪切盒1紧贴，实现上剪切盒的平行锁定。

另外，塞打螺丝162的尾部与固定座161之间还套置有弹簧166，当不需要锁定时，反向旋转微调旋钮，使微调螺丝进行直线式反向运动，使固定杆在弹簧的弹性回复力作用下复位，实现解锁定。

所述滑块组件17包括固定块171、滑块172和滑槽173；其中，所述滑块172固定在底板5的上表面，固定块161固定连接在立柱12的底端，其下部安装滑槽173，所述滑槽173套置在滑块172上。

所述法向施压装置包括电机20、滚柱丝杆21、滚柱丝套22、下托板23和传感器24；所述下托板23的底端连接传感器24，所述传感器24与传压板4接触连接；所述下托板23的顶端连接滚柱丝套22，所述滚柱丝杆21内置在所述滚柱丝套22内，并通过连接套25与电机20的动力输出轴连接。该法向施压装置具有如下优点：一是能够自动加载法向力，避免人工添加砝码，自动化操作程度高，解放人力；二是能够根据传感器准确判断施加的法向力是否合理，并进行相应的调整。

其中，第一V形槽和第二V形槽也可以改造成其他类似的槽型结构，如弧形槽等，都包括在本发明的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应变控制式直剪仪，其特征在于，包括：上剪切盒、下剪切盒、储水盒、法向施压装置、传压板、上剪切盒平行锁定装置、底板、推动器、顶固装置和传感器；所述储水盒滑动安装在所述底板上，其上联固所述下剪切盒，所述上剪切盒水平放置在所述下剪切盒的上表面，其长度方向的两侧连接所述上剪切盒平行锁定装置，所述传压板安装在所述上剪切盒内，其上垂直连接所述法向施压装置；所述推动器和传感器分别固定在所述储水盒两侧的底板上，并通过所述顶固装置与所述下剪切盒和上剪切盒传动连接；所述顶固装置包括上顶头、下顶头、顶杆和顶头座；所述上顶头的一端与所述上剪切盒连接，其另一端依次与所述顶杆和感应器连接；所述下顶头的两端分别连接所述推动器和储水盒；所述顶头座固定在所述底板上，以限位所述感应器；所述推动器的推力中心线和顶杆轴芯线与所述上剪切盒和下剪切盒之间的剪切面所在的直线共直线；所述上剪切盒平行锁定装置包括立柱、上固定板、钢球、固定杆和锁块装置；所述立柱垂直设置在上剪切盒的两侧，其顶端与所述上固定板连接固定，其底端通过滑块组件与所述底板滑动连接；所述上剪切盒的顶部与所述立柱相对的侧面上沿长度方向开设有第一V形槽，所述固定杆沿长度方向的一个侧面上开设有第二V形槽，多个所述钢球放置在所述第一V形槽和第二V形槽构成的空间内，所述锁块装置安装在所述立柱上，通过推动所述固定杆的另一个侧面实现钢球的锁紧，从而将所述剪切盒平行锁定；所述锁块装置包括固定座、塞打螺丝、微调螺丝、微调旋钮和直线轴承；其中，所述固定座固定在所述立柱上，其两端内置所述直线轴承，所述塞打螺丝贯通式插入所述固定座，并通过所述直线轴承的导向作用使其头部插入连接到所述固定杆内；所述微调螺丝嵌入安装在所述固定座的中部，并在其上微调旋钮的控制下进行直线运动，从而顶着所述固定杆，使固定杆与所述上剪切盒紧贴。

2.根据权利要求1所述的应变控制式直剪仪，其特征在于，所述钢球的直径大于所述第一V形槽和第二V形槽的直径。

3.根据权利要求1所述的应变控制式直剪仪，其特征在于，所述第二V形槽的直径大于所述第一V形槽的直径。

4.根据权利要求1所述的应变控制式直剪仪，其特征在于，所述滑块组件包括固定块、滑块和滑槽；其中，所述滑块固定在所述底板的上表面，所述固定块固定连接在所述立柱的底端，其下部安装所述滑槽，所述滑槽套置在所述滑块上。

5.根据权利要求1所述的应变控制式直剪仪，其特征在于，所述法向施压装置包括电机、滚柱丝杆、滚柱丝套、下托板和传感器；所述下托板的底端连接所述传感器，所述传感器与所述传压板接触连接；所述下托板的顶端连接所述滚柱丝套，所述滚柱丝杆内置在所述滚柱丝套内，并通过连接套与所述电机的动力输出轴连接。