CN107941585A - 半自动土壤击实仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动土壤击实仪，其中，调平装置为水平仪和调平旋钮，击实试验开始前，通过旋转调平旋钮使水平仪内气泡处于正中央，保证击实仪水平。齿轮传动装置为两组齿轮传动，一组为轴线垂直于竖直平面的多个直齿圆柱齿轮相啮合最终使控制击实锤升举的击锤导杆实现上下运动；另一组为轴线不在同一平面的直齿锥形齿轮相啮合，将运动传递到单向离合器所在轴，单向离合器与计数转盘外缘直齿圆柱齿相啮合，控制计数转盘的转动。击实装置为电磁铁、继电器控制击实锤下落的装置，接通电源后电磁铁产生磁力吸合击实锤，击实锤升举到确定位置后触发继电器切断电路，磁力消失，击实锤自由落体，完成击实操作。本发明提供一种岩土工程实验常用到的结构简单、操作简便、击实效率高、击实试验误差小的半自动土壤击实仪。

Description

半自动土壤击实仪

技术领域

本发明涉及岩土工程中常用的击实试验设备领域，具体为一种半自动土壤击实仪，是对标准手提击实仪的改进和优化。

背景技术

岩土工程中常用标准手提击实仪制备不同含水量，一定击实能作用下的土工圆柱体试件，以供实验室进行不同含水量相同击实能下土的最优含水量等物理力学性能的测试。

现有的岩土实验中常用的标准手提击实仪包括底座、支柱、隔板、机架，机架上设有计数转盘和击实部分，击实部分包含有大、小两套标准试筒和与大、小标准试筒相应的击实锤，击实锤套装在击锤导杆上，并可沿击锤导杆上下滑动，击锤导杆通过其上、下两端与机架可拆卸联接，标准试筒由锁紧装置安装在击锤下部的机架上，满足一台仪器即可制作不同规格的击实试件。但是，上述标准手提击实仪在对试件完成一次击实以后，需要手动举升击实锤，同时每完成一次击实需要转动击锤导杆所在的计数转盘，完成一定次数的击实后，还需移动击锤导杆所在位置，对土样圆柱体试件的中部进行击实，程序较为繁琐。由于击实锤重量大，在所需的击实试验较多时，操作人员就需要不断的手动抬起、放下，效率低下且耗时耗力，给使用者带来极大的不便；击实锤下落过程中，由于地面并非完全水平，击实锤会碰到标准试桶的杯壁，导致击实能损失，造成实验误差；且在下落过程中，连接击实锤的导杆与导槽产生摩擦也会导致击实能损失，造成实验误差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半自动土壤击实仪，简化整个击实过程，运用多组齿轮的传动作用，达到抬升击实锤和转动计数转盘联动的效果，同时，针对击实过程击实能的损失，本发明提出改进方案，保证击实试验的准确性。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种半自动土壤击实仪，包括底座，所述底座上安装机架，所述机架上安装能够升降的击锤导杆及依次啮合的直齿圆柱齿轮Ⅰ、直齿圆柱齿轮Ⅱ、直齿圆柱齿轮Ⅲ、直齿圆柱齿轮Ⅳ，所述直齿圆柱齿轮Ⅳ与击锤导杆的齿条啮合，所述直齿圆柱齿轮Ⅰ的轮轴端安装手摇柄，所述直齿圆柱齿轮Ⅱ通过传动轴Ⅰ与直齿锥形齿轮Ⅰ同轴安装，所述直齿锥形齿轮Ⅰ与直齿锥形齿轮Ⅱ啮合，所述直齿锥形齿轮Ⅱ位于传动轴Ⅱ上端，所述传动轴Ⅱ下端安装于单向离合器的内圈，所述单向离合器外圈的直齿与安装于底座上的计数转盘外周的直齿啮合；所述计数转盘中部设有试桶卡槽、且位于试桶卡槽两侧设有试桶定位孔，所述计数转盘通过试桶卡槽和试桶定位孔安装土样标准试桶，所述计数转盘上设有转盘刻度，所述转盘刻度中标记有计数零刻度；所述击锤导杆下端安装电磁铁，所述电磁铁底面通过磁力吸合击实锤，所述电磁铁上表面设有继电器触发器；所述机架顶部设有电磁继电器及继电器触点，当击实锤被提升至最高行程后继电器触发器触发继电器触点。

本装置中，传动部分为多组齿轮传动，在垂直于竖直平面的一根轴上安装一个直齿圆柱齿轮Ⅱ和一个直齿锥形齿轮Ⅰ，直齿圆柱齿轮Ⅱ通过另外两个齿轮（直齿圆柱齿轮Ⅲ和直齿圆柱齿轮Ⅳ）传动与击锤导杆上的齿条啮合控制击实锤升举，另一个直齿锥形齿轮Ⅰ与水平面上的直齿锥形齿轮Ⅱ相啮合，将竖直面上的运动传动到水平面上，与水平面上直齿锥形齿轮Ⅱ在同一根轴上的单向离合器外周直齿与计数转盘外缘直齿圆柱齿相啮合，带动计数转盘转动。在直齿圆柱齿轮Ⅰ处设置一个手摇杆向传动装置输入动力，可以达到提升击实锤和转动计数转盘的联动效果。

本装置中，击实部分由击实锤、电磁铁、继电器、继电器触发器组成。打开电源开关，将计数转盘转至零刻度，转动手摇杆下放击锤导杆，导杆下端联接有电磁铁，通过磁力与击实锤相吸，相反方向转动手摇杆提升击实锤，提升至确定高度后继电器触发器触发继电器开关，切断电路，磁力消失，击实锤发生自由落体，完成击实。转动手摇杆击实锤上升同时单向离合器作用使计数转盘转动确定角度，自动确定下次击实点，反向转动手摇杆下放击锤导杆时，由于单向离合器的作用，计数转盘不转动。击实实验开始前，将计数转盘转至零刻度，将与装置配套的土样标准试桶放进卡槽中，并将螺栓插入固定孔中，将其用固定螺栓固定，连续转动手摇杆，能够连续完成一圈的击实过程。然后根据击实部位的变化，沿卡槽滑动土样标准试桶，同时改变螺栓插入的固定孔，改变击实部位。重复上述操作完成整个击实过程。

进一步的，所述底座底面设有调平旋钮，所述底座安装水平仪；使得击实过程计数转盘上的土样标准试桶始终处于水平状态。

本发明的有益效果如下：

1、通过增加的底座调平旋钮和水平仪，使整个装置处在水平状态，避免了由于底座倾斜造成的击实锤下落碰击土样标准试桶杯壁的能量损失。

2、通过增加的多组齿轮传动，使得原先升举击实锤和转动计数转盘的两项操作实现联动控制，使得击实试验能够连续操作，简化了整个击实过程，提高了试验效率。

3、通过增加电磁铁和继电器实现击实试验的半自动化；击实锤下落过程无其他约束，实现完全自由落体，降低了实验误差。

本发明设计合理，提供一种岩土工程实验常用到的结构简单、操作简便、击实效率高、击实试验误差小的半自动土壤击实仪。

附图说明

图1表示半自动土壤击实仪装置的整体示意图。

图2表示传动装置示意图。

图3表示计数转盘俯视示意图。

图中：1-手摇杆，2-直齿圆柱齿轮Ⅰ，3-直齿圆柱齿轮Ⅱ，4-直齿圆柱齿轮Ⅲ，5-直齿圆柱齿轮Ⅳ，6-击锤导杆，7-直齿锥形齿轮Ⅰ（主动轮），8-直齿锥形齿轮Ⅱ（从动轮），9-传动轴Ⅱ，10-单向离合器，11-计数转盘，12-机架，13-底座，14-电磁继电器，15-继电器触点，16-继电器触发器，17-电磁铁，18-击实锤，19-土样标准试桶，20-固定螺栓，21-水平仪，22-调平旋钮，23-通电导线，24-传动轴Ⅰ，1101-计数零刻度，1102-转盘刻度，1103-试桶卡槽，1104-试桶定位孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种半自动土壤击实仪，其主要部分包括底座、机架，其中机架上设置有传动部分和击实部分。

如图1所示，具体连接关系为，底座13上安装机架12，机架12上安装击锤导杆6及依次啮合的直齿圆柱齿轮Ⅰ2、直齿圆柱齿轮Ⅱ3、直齿圆柱齿轮Ⅲ4、直齿圆柱齿轮Ⅳ5，直齿圆柱齿轮Ⅳ5与击锤导杆6上齿条相啮合，直齿圆柱齿轮Ⅰ2的轮轴端安装手摇柄1，所述直齿圆柱齿轮Ⅱ3通过传动轴Ⅰ24与直齿锥形齿轮Ⅰ7同轴安装，直齿锥形齿轮Ⅰ7与直齿锥形齿轮Ⅱ8啮合，直齿锥形齿轮Ⅱ8位于传动轴Ⅱ9上端，传动轴Ⅱ9下端安装于单向离合器10的内圈，单向离合器10外圈的直齿与安装于底座13上的计数转盘11外周的直齿啮合；计数转盘11中部设有试桶卡槽1103、且位于试桶卡槽1103两侧设有试桶定位孔1104，计数转盘11通过试桶卡槽1103和试桶定位孔1104、固定螺栓20安装土样标准试桶19，计数转盘11上设有转盘刻度1102，转盘刻度1102中标记有计数零刻度1101；击锤导杆6下端安装电磁铁17，电磁铁17底面通过磁力吸合击实锤18，电磁铁17上表面设有继电器触发器16；所述机架12顶部设有电磁继电器14及继电器触点15，当击实锤18被提升至最高行程后继电器触发器16触发继电器触点15。底座13上设置水平仪21，底座13下增设三组调平旋钮22，保证实验过程仪器保持水平。

图2为传动部分具体示意图，该部分主要分为两组齿轮传动，通过手摇杆1驱动直齿圆柱齿轮Ⅰ2转动，通过齿轮间的啮合作用，使得相互啮合的直齿圆柱齿轮Ⅱ3、直齿圆柱齿轮4Ⅲ、直齿圆柱齿轮Ⅳ5转动，直齿圆柱齿轮Ⅳ5与控制击实锤抬升的击锤导杆6的齿条啮合，达到提升击实锤的目的；直齿圆柱齿轮Ⅱ3和直齿锥形齿轮Ⅰ7通过键连接于同一根轴上，直齿圆柱齿轮Ⅱ3转动带动轴发生转动，从而使直齿锥形齿轮Ⅰ7转动，与之相啮合的直齿锥形齿轮Ⅱ8转动，将运动传递到传动轴Ⅱ9，传动轴的下端通过键连接安装一个单向离合器10，单向离合器与计数转盘相啮合，通过这一系列齿轮传动，转动手摇杆可以实现升举击实锤和转动计数转盘的联动效果。

击实过程中升举捣锤由电磁铁17通电来完成，具体过程为：通过导线23接通电源，下放击锤导杆6，击锤导杆下端安装的电磁铁17产生磁力吸合击实锤18，提升击实锤过程中，电磁铁上部安装的继电器触发器16与安装在机架上的继电器14的继电器触点15接触，切断电路，电磁铁17磁力消失，击实锤自由落体，完成一次击实，有效的降低了实验误差。

击实实验前，通过观察水平仪21判断装置是否水平，通过旋转调平旋钮使水平仪内气泡处于正中央。若水平仪气泡未在中央，可根据气泡位置调节底座13下部的调平旋钮22，保证击实过程中整个处于水平状态，避免捣锤下落撞击标准试桶杯壁造成击实能量损失，减小实验误差。

图3为安装在击实仪底座上的计数转盘，其最外边缘为直齿圆柱齿，与单向离合器相啮合，击实实验开始前，将计数转盘转至零刻度1101，将与装置配套的土样标准试桶放进试桶卡槽1103中，并将螺栓插入固定孔1104中，固定标准试桶位置。连续完成一圈击实后，根据击实部位的变化，沿试桶卡槽1103滑动试桶，同时改变螺栓插入的固定孔，击实其他部位。重复上述操作，完成整个击实实验。

以上实施例用以说明本发明而非限制，本领域技术人员应当理解，对本发明内容进行修改或者等同替换，都不脱离本发明范围。

Claims (2)

1.一种半自动土壤击实仪，其特征在于：包括底座（13），所述底座（13）上安装机架（12），所述机架（12）上安装升举击锤导杆（6）及依次啮合的直齿圆柱齿轮Ⅰ（2）、直齿圆柱齿轮Ⅱ（3）、直齿圆柱齿轮Ⅲ（4）、直齿圆柱齿轮Ⅳ（5），所述直齿圆柱齿轮Ⅳ（5）与击锤导杆（6）的齿条啮合，所述直齿圆柱齿轮Ⅰ（2）的轮轴端安装手摇柄（1），所述直齿圆柱齿轮Ⅱ（3）通过传动轴Ⅰ（24）与直齿锥形齿轮Ⅰ（7）同轴安装，所述直齿锥形齿轮Ⅰ（7）与直齿锥形齿轮Ⅱ（8）啮合，所述直齿锥形齿轮Ⅱ（8）位于传动轴Ⅱ（9）上端，所述传动轴Ⅱ（9）下端安装于单向离合器（10）的内圈，所述单向离合器（10）外圈的直齿与安装于底座（13）上的计数转盘（11）外周的直齿啮合；所述计数转盘（11）中部设有试桶卡槽（1103）、且位于试桶卡槽（1103）两侧设有试桶定位孔（1104），所述计数转盘（11）通过试桶卡槽（1103）和试桶定位孔（1104）安装土样标准试桶（19），所述计数转盘（11）上设有转盘刻度（1102），所述转盘刻度（1102）中标记有计数零刻度（1101）；所述击锤导杆（6）下端安装电磁铁（17），所述电磁铁（17）底面通过磁力吸合击实锤（18），所述电磁铁（17）上表面设有继电器触发器（16）；所述机架（12）顶部设有电磁继电器（14）及继电器触点（15），当击实锤（18）被提升至最高行程后继电器触发器（16）触发继电器触点（15）。

2.根据权利要求1所述的半自动土壤击实仪，其特征在于：所述底座（13）底面设有调平旋钮（22），所述底座（13）安装水平仪（21）。