CN108414320A - 一种三轴试验扰动土试样自动击实器及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种三轴试验扰动土试样自动击实器及其控制系统，包括土样筒，土样筒上方贯通连接套筒，套筒内设置电磁提杆，电磁提杆的下端通过磁力连接击锤，电磁提杆的上端穿过套筒上端的磁力分离器连接第一杆件的一端，第一杆件的另一端连接第二杆件的一端，第二杆件的另一端连接第三杆件的一端，第二杆件的杆身通过铰接件连接支架的顶部，第三杆件的另一端连接转动轮，转动轮的圆心通过连接杆连接支架；转动轮通过皮带轮连接电动机的输出轴；使用时，电动机运转，由皮带轮带动转动轮转动，进而依次带动第一杆件、第二杆件、第三杆件、电磁提杆按轨迹运动，当电磁提杆的底端运动到磁力分离器时，磁力分离器产生消磁作用，电磁提杆和击锤3分离，击锤自由下落，击实土样筒内土样；本发明具有提高实验效率，降低实验难度的优点。

Description

一种三轴试验扰动土试样自动击实器及其控制系统
技术领域
本发明涉及岩土工程领域土工三轴试验，具体涉及一种三轴试验扰动土试样自动击实器及其控制系统。
技术背景
土工试验规程SL237—1999中规定：“对扰动土试样可以采用压样法和击样法。压样法制备的试样均匀，但时间较长，故通常采用击样法制备，击样法制备时建议击锤的面积应小于试样的面积。击实分层是为使试样均匀，层数多，效果好，但分层过多，一方面操作麻烦，另一方面层与层之间的接触面太多，操作不注意会影响土的强度。”
而且，击实法在土样制备过程中步骤繁多。首先，选取一定数量的代表性土样，经风干、碾碎、过筛，测定风干含水率。其次，将需加的水量喷洒到土料上拌匀稍静置后装入塑料袋然后置于密闭容器内至少20h，使含水率均匀。取出土料复测其含水率。测定的含水率与要求的含水率的差值应小于±1％。否则需调整含水率至符合要求为止。最后，根据要求的干密度称取所需土质量按试样高度分层击实粉土为3～5层，粘土为5～8层，各层土料质量相等，每层击实至要求高度后，将表面刨毛然后再加第2层土料，如此继续进行，直至击实最后一层。将击样筒中的试样两端整平，取出称其质量，一组试样的密度差值应小于0.02g/cm3。因此，在试样制备过程中，很难控制含水率和试样击实操作变化对实验数据的偏差影响。
另外，科学试验研究中静三轴实验和动三轴试验需要几十乃至上百个试样，这样以来耗时较长，给实验带来较大的困难。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种三轴试验扰动土试样自动击实器及其控制系统，能够提高实验的准确度，降低土样制备的复杂过程。
为了达到上述发明的目的，本发明采取的技术方案为：
一种三轴试验扰动土试样自动击实器，包括土样筒1，土样筒1上方贯通连接套筒20，套筒20内设置电磁提杆21，电磁提杆21的下端通过磁力连接击锤3，电磁提杆21的上端穿过套筒20上端的磁力分离器4连接第一杆件61的一端，第一杆件61的另一端连接第二杆件63的一端，第二杆件63的另一端连接第三杆件65的一端，第二杆件63的杆身通过铰接件连接支架70的顶部，第三杆件65的另一端连接转动轮80，转动轮80的圆心通过连接杆71连接支架70；转动轮80通过皮带轮91连接电动机9的输出轴；所述的转动轮80和土样筒1分别设置在支架70的两侧。
所述的套筒20一侧通过喇叭口13连接自动控制分离器12的底部。
所述的支架70为三角形，支架70支撑腿之间设置两个横杆73；所述的连接杆71设置有两个，两个连接杆71的一端分别连接横杆73，两个连接杆71的另一端通过铰接件连接转动轮80的圆心。
所述的第一杆件61与电磁提杆21之间，第一杆件61与第二杆件63之间，第二杆件63与第三杆件65之间，第三杆件65与转动轮80之间通过铰接件连接。
一种三轴试验扰动土试样自动击实器的控制系统，包括设置在自动控制分离12上干湿度传感器14，磁力分离器4上设置有计数传感器5；电动机9的上方设置有控制器10；所述的干湿度传感器14的信号输入端连接控制器10的第一信号输入端，计数传感器5的信号输入端连接控制器10的第二信号输入端，控制器10的第一信号输出端连接自动控制分离12的信号输入端，控制器10的第二信号输入端连接电动机9的信号输入端。
本发明的有益效果：1、实现土样的含水率的自动监测和控制和自动向击实筒内均匀分层添加土样，从而达到同条件试验土样的可能；2、实现土样击锤的自动下落击实及下落次数的计数，提高了土样制作的效率和试验基数的稳定。
附图说明
图1本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1，一种三轴试验扰动土试样自动击实器，包括土样筒1，土样筒1上方贯通连接套筒20，套筒20内设置电磁提杆21，电磁提杆21的下端通过磁力连接击锤3，电磁提杆21的上端穿过套筒20上端的磁力分离器4连接第一杆件61的一端，第一杆件61的另一端连接第二杆件63的一端，第二杆件63的另一端连接第三杆件65的一端，第二杆件63的杆身通过铰接件连接支架70的顶部，第三杆件65的另一端连接转动轮80，转动轮80的圆心通过连接杆71连接支架70；转动轮80通过皮带轮91连接电动机9的输出轴；所述的转动轮80和土样筒1分别设置在支架70的两侧；所述的套筒20一侧通过喇叭口13连接自动控制分离器12的底部；所述的支架70为三角形，支架70支撑腿之间设置两个横杆73；所述的连接杆71设置有两个，两个连接杆71的一端分别连接横杆73，两个连接杆71的另一端通过铰接件连接转动轮80的圆心；所述的第一杆件61与电磁提杆21之间，第一杆件61与第二杆件63之间，第二杆件63与第三杆件65之间，第三杆件65与转动轮80之间通过铰接件连接。
一种三轴试验扰动土试样自动击实器的控制系统，包括设置在自动控制分离12上干湿度传感器14，磁力分离器4上设置有计数传感器5；电动机9的上方设置有控制器10；所述的干湿度传感器14的信号输入端连接控制器10的第一信号输入端，计数传感器5的信号输入端连接控制器10的第二信号输入端，控制器10的第一信号输出端连接自动控制分离12的信号输入端，控制器10的第二信号输入端连接电动机9的信号输入端。
本发明的工作原理：
使用时，干湿度传感器14实时采集土样的干湿度数据，输出给控制器10进行数据数据分析。若传感器14输出低电平，则认为土样的干湿度正常，否则，自动控制分离12扰动土样进行加湿或烘干，直达目标值为止。接着自动控制分离器12通过喇叭口13将土样筒1分层填料一次。控制器10传输指令控制电动机9运转，由皮带轮91带动转动轮80转动，进而依次带动第一杆件65、第二杆件63、第三杆件61、电磁提杆21按轨迹运动，当电磁提杆21的底端运动到磁力分离器4时，磁力分离器4产生消磁作用，电磁提杆21和击锤3分离，击锤3自由下落，击实土样筒1内土样。同时，电磁提杆21每上升下降循环一次则计数传感器5计数一次，最终达到设计的试样计量，所有控制流程结束，实现三轴试验扰动土试样的高效制备。

Claims (5)

1.一种三轴试验扰动土试样自动击实器，其特征在于，包括土样筒(1)，土样筒(1)上方贯通连接套筒(20)，套筒(20)内设置电磁提杆(21)，电磁提杆(21)的下端通过磁力连接击锤(3)，电磁提杆(21)的上端穿过套筒(20)上端的磁力分离器(4)连接第一杆件(61)的一端，第一杆件(61)的另一端连接第二杆件(63)的一端，第二杆件(63)的另一端连接第三杆件(65)的一端，第二杆件(63)的杆身通过铰接件连接支架(70)的顶部，第三杆件(65)的另一端连接转动轮(80)，转动轮(80)的圆心通过连接杆(71)连接支架(70)；转动轮(80)通过皮带轮(91)连接电动机(9)的输出轴；所述的转动轮(80)和土样筒(1)分别设置在支架(70)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种三轴试验扰动土试样自动击实器，其特征在于，所述的套筒(20)一侧通过喇叭口(13)连接自动控制分离器(12)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种三轴试验扰动土试样自动击实器，其特征在于，所述的支架(70)为三角形，支架(70)支撑腿之间设置两个横杆(73)；所述的连接杆(71)设置有两个，两个连接杆(71)的一端分别连接横杆(73)，两个连接杆(71)的另一端通过铰接件连接转动轮(80)的圆心。
4.根据权利要求1所述的一种三轴试验扰动土试样自动击实器，其特征在于，所述的第一杆件(61)与电磁提杆(21)之间，第一杆件(61)与第二杆件(63)之间，第二杆件(63)与第三杆件(65)之间，第三杆件(65)与转动轮(80)之间通过铰接件连接。
5.根据权利要求2所述的一种三轴试验扰动土试样自动击实器，其特征在于，其控制系统包括设置在自动控制分离(12)上干湿度传感器(14)，磁力分离器(4)上设置有计数传感器(5)；电动机(9)的上方设置有控制器(10)；所述的干湿度传感器(14)的信号输入端连接控制器(10)的第一信号输入端，计数传感器(5)的信号输入端连接控制器(10)的第二信号输入端，控制器(10)的第一信号输出端连接自动控制分离(12)的信号输入端，控制器(10)的第二信号输入端连接电动机(9)的信号输入端。
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