CN109457682A - 一种螺旋板载荷测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺旋板载荷测试装置,包括固定机构、传动机构和数据采集系统,传动机构与固定机构可拆卸连接,传动机构通过传输导线与数据采集系统电连接;传动系统包括螺旋升降轴、轴承、用于控制沉降的上电机、用于控制转速的下电机、以及依次设置于下电机底部的空心传力杆和螺旋承压板;其中,上电机设置于螺旋升降轴的顶部,螺旋升降轴的底部与轴承的一端固定连接,轴承的另一端与下电机固定连接。本发明采用双电机的组合形式控制螺旋板的贯入过程,其中上电机控制下降的速率,下电机控制转速,确保螺旋承压板每旋转一圈下降一个螺距,避免对土体造成较大扰动。

Description

一种螺旋板载荷测试装置
技术领域
本发明涉及岩土工程勘察设备技术领域,更具体的说是涉及一种螺旋板载荷测试装置。
背景技术
螺旋板载荷试验是由平板载荷试验演变而来,它是将一螺旋形的承压板用人力或机械旋入地面以下的预定深度,通过传力杆向螺旋形承压板施加压力,测定承压板的下沉量。
现有的螺旋板载荷实验测量装置,一般是采用人力形式操作,既费时费力又无法精准控制螺旋承压板的贯入,并且无法确保其旋转一圈就是下降一个螺距,易对土体尤其是软土造成较大的扰动,而一旦对土体造成扰动,必定对测定的试验结果的精度造成不可忽略的影响。
因此,如何提供一种能够严格控制螺旋板在旋转一周的时间就精准下降一个螺距的螺旋板载荷测试装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种螺旋板载荷测试装置,本发明采用机械传动装置,通过两个电机同时工作,分别调节传动机构的下降速率和转速,能够做到严格精准控制螺旋板载荷试验中螺旋承压板旋转一周下降一个螺距,以减少对土的扰动,进而能够减小土的扰动对实验精度的影响。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种螺旋板载荷测试装置,包括固定机构、传动机构和数据采集系统,所述传动机构与所述固定机构可拆卸连接,所述传动机构通过传输导线与所述数据采集系统电连接;
所述传动系统包括螺旋升降轴、轴承、用于控制沉降的上电机、用于控制转速的下电机、以及依次设置于所述下电机底部的空心传力杆和螺旋承压板;其中,所述上电机设置于所述螺旋升降轴的顶部,所述螺旋升降轴的底部与所述轴承的一端的内圈固定连接,所述轴承的另一端与所述下电机固定连接。
本发明采用双电机的组合形式控制螺旋板的贯入过程,其中上电机控制下降的速率,下电机控制转速,确保螺旋承压板每旋转一圈下降一个螺距,避免对土体造成较大扰动。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述固定机构包括履带式汽车、顶板、支柱和连接杆,所述顶板水平设置并且与所述上电机固定连接,所述支柱对称设置于所述顶板两端;所述支柱一端与所述顶板连接,另一端固定在所述履带式汽车底板上;所述连接杆一端固定于所述轴承外壁,另一端与所述支柱滑动连接。其中履带式汽车可以使钻车能够在较软土质的地面上行进。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述连接杆一端与所述轴承一体成型,另一端设置有滑动套环,可以上下自由移动,所述滑动套环套设于所述支柱外侧,实现所述传动机构与所述固定机构的连接。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述连接杆设置有个,所述连接杆均匀分布于所述轴承外壁。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述滑动套环的内径大于所述支柱的外径。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述数据采集系统包括计算机和测力传感器,所述测力传感器位于所述空心传力杆底部,所述计算机通过所述传输导线分别与所述螺旋升降轴、所述上电机、所述下电机、所述测力传感器电连接。
具体的,上电机与计算机电连接,并由计算机控制螺旋升降杆的运动速率,下电机由计算机控制空心传力杆的转速,上电机与下电机相互独立的发挥作用,在空心传力杆贯入的过程中下电机不会随螺旋升降杆的转动而旋转,本发明整个设备的运行过程由计算机控制,压力和位移等实验数据在程序中直接显示,清晰明了。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述传动系统还包括导向座,所述导向座固定于所述履带式汽车底板顶部,并且所述导向座设置于所述空心传力杆外围,并且所述导向座与所述空心传力杆的形状相匹配,所述导向座圆心与电机处于同一竖直直线上,可以防止空心传力杆贯入时偏离预设点方位,同时可以防止空心传力杆的倾斜贯入。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述下电机与所述空心传力杆通过花键连接。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述空心传力杆设置有多个,并且相邻所述空心传力杆之间通过螺纹连接,并通过螺丝固定,避免了因反向转动而脱落的现象;并且所述空心传力杆采用小内径结构,中间留有空隙的部分用于穿过传输导线,并同时增加空心传力杆的刚度,避免因深度过大而使传力杆弯曲影响最终的实验结果。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述上电机内部设置有位移传感器。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述轴承分别与所述螺旋升降轴、所述下电机焊接固定。
优选的,在上述一种螺旋板载荷测试装置中,所述上电机和下电机均为为步进电机。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种可用于浅层或深层的螺旋板载荷测试装置,测试装置的整个测试过程由计算机控制,简单、省时省力;并且本发明通过两个电机同时工作,分别调节传动机构的下降速率和转速,即升降与旋转过程相互独立,操作过程更加精准,能够做到严格精准控制螺旋板载荷试验中螺旋承压板旋转一周下降一个螺距,以减少对土的扰动,进而能够减小土的扰动对实验精度的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的整体结构示意图;
图2附图为本发明的局部结构示意图一;
图3附图为本发明的局部结构示意图二。
在图中:
1为螺旋升降轴、2为轴承、3为上电机、4为下电机、5为空心传力杆、6为螺旋承压板、7为履带式汽车、8为顶板、9为支柱、10为连接杆、11为计算机、12为测力传感器、13为导向座、14为传输导线、15为传力杆接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种螺旋板载荷测试装置,本发明采用机械传动装置,通过两个电机同时工作,分别调节传动机构的下降速率和转速,能够做到严格精准控制螺旋板载荷试验中螺旋承压板旋转一周下降一个螺距,以减少对土的扰动,进而能够减小土的扰动对实验精度的影响。
参见附图1-3,本发明提供了一种螺旋板载荷测试装置,包括固定机构、传动机构和数据采集系统,传动机构与固定机构可拆卸连接,传动机构通过传输导线14与数据采集系统电连接;
传动系统包括螺旋升降轴1、轴承2、用于控制沉降的上电机3、用于控制转速的下电机4、以及依次设置于下电机4底部的空心传力杆5和螺旋承压板6;其中,上电机3设置于螺旋升降轴1的顶部,螺旋升降轴1的底部与轴承2的一端的内圈固定连接,轴承2的另一端与下电机4固定连接。
为了进一步优化上述技术方案,固定机构包括履带式汽车7、顶板8、支柱9和连接杆10,顶板8水平设置并且与上电机3固定连接,支柱9对称设置于顶板8两端;支柱9一端与顶板8连接,另一端固定在履带式汽车7底板上;连接杆10一端固定于轴承2外壁,另一端与支柱9滑动连接。
为了进一步优化上述技术方案,连接杆10一端与轴承2一体成型,另一端设置有滑动套环101,滑动套环101套设于支柱9外侧,实现传动机构与固定机构的连接。
为了进一步优化上述技术方案,连接杆10设置有4个,连接杆10均匀分布于轴承2外壁。
为了进一步优化上述技术方案,滑动套环101的内径大于支柱9的外径。
为了进一步优化上述技术方案,数据采集系统包括计算机11和测力传感器12,测力传感器12位于空心传力杆5底部,计算机11通过传输导线14分别与螺旋升降轴1、上电机3、下电机4、测力传感器12电连接。
为了进一步优化上述技术方案,传动系统还包括导向座13,导向座13固定于履带式汽车底板7顶部,并且导向座13呈环形设置于空心传力杆5外围。
为了进一步优化上述技术方案,下电机4与空心传力杆5通过花键连接。
为了进一步优化上述技术方案,空心传力杆5设置有多个,并且相邻空心传力杆5之间通过螺纹连接,并通过螺丝固定。
为了进一步优化上述技术方案,上电机3内部设置有位移传感器。
具体的,为了使钻车能够在较软土质的地面行进,本发明采用履带式汽车7。上电机3与加厚的顶板8相连接并固定,并且上电机3与计算机11相连,由计算机11控制螺旋升降轴1的运动,螺旋升降轴1底部与轴承2相连接,且螺旋升降轴1与轴承2的内圈固定相连,轴承2外壁焊接固定四只金属连接杆10,并通过光滑的滑动套环101分别套设在四根固定支柱9上,并且可上下自由移动,轴承2底部连接下电机4,下电机4与最上面一根空心传力杆5以花键嵌入形式卡紧,并且下电机4与计算机11连接,并由计算机11控制下电机4的转速,在空心传力杆5贯入的过程中下电机4不会随螺旋升降杆1的转动而旋转,下电机4与上电机3在作用方面相互独立。
导向座13固定在重型履带式汽车7的底板上,导向座13呈圆形,其圆心与上下电机处于同一竖直直线上,防止空心传力杆5贯入时偏离预设点方位,亦防止造成空心传力杆5的倾斜贯入。
相邻空心传力杆5之间每节以螺纹的形式相接于传力杆接头12处,并用螺丝固定,避免反向转动而脱落,采用小内径结构,中间留有的空心部分用来通过传输导线14并同时增加空心传力杆5整体的刚度,防止大深度造成空心传力杆5的弯曲而影响最终的试验结果。
到达预设深度后停止贯入,计算机11控制上电机3施加压力,根据空心传力杆5底部的测力传感器12接收并通过传输导线14传至计算机11的压力值逐级加压,同时上电机3能够检测螺旋升降轴1底端的位移,通过计算机11控制上电机3的下降速率,能够通过时间计算出位移,即螺旋承压板1的沉降量。
实验完毕,控制下电机4反向旋转,使螺旋承压板1脱落,然后关闭下电机4,计算机11控制上电机3带动空心传力杆5上拔,并将螺旋承压板6遗弃于原位。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种螺旋板载荷测试装置,包括固定机构、传动机构和数据采集系统,其特征在于,所述传动机构与所述固定机构可拆卸连接,所述传动机构通过传输导线(14)与所述数据采集系统电连接;
所述传动系统包括螺旋升降轴(1)、轴承(2)、用于控制沉降的上电机(3)、用于控制转速的下电机(4)、以及依次设置于所述下电机(4)底部的空心传力杆(5)和螺旋承压板(6);其中,所述上电机(3)设置于所述螺旋升降轴(1)的顶部,所述螺旋升降轴(1)的底部与所述轴承(2)的一端固定连接,所述轴承(2)的另一端与所述下电机(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述固定机构包括履带式汽车(7)、顶板(8)、支柱(9)和连接杆(10),所述顶板(8)水平设置并且与所述上电机(3)固定连接,所述支柱(9)对称设置于所述顶板(8)两端;所述支柱(9)一端与所述顶板(8)连接,另一端固定在所述履带式汽车(7)底板上;所述连接杆(10)一端固定于所述轴承(2)外壁,另一端与所述支柱(9)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述连接杆(10)一端与所述轴承(2)一体成型,另一端设置有滑动套环(101),所述滑动套环(101)套设于所述支柱(9)外侧,实现所述传动机构与所述固定机构的连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述连接杆(10)设置有4个,所述连接杆(10)均匀分布于所述轴承(2)外壁。
5.根据权利要求3所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述滑动套环(101)的内径大于所述支柱(9)的外径。
6.根据权利要求1所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述数据采集系统包括计算机(11)和测力传感器(12),所述测力传感器(12)位于所述空心传力杆(5)底部,所述计算机(11)通过所述传输导线(14)分别与所述螺旋升降轴(1)、所述上电机(3)、所述下电机(4)、所述测力传感器(12)电连接。
7.根据权利要求2所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述传动系统还包括导向座(13),所述导向座(13)固定于所述履带式汽车底板(7)顶部,所述导向座(13)设置于所述空心传力杆(5)外围。
8.根据权利要求1所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述下电机(4)与所述空心传力杆(5)通过花键)连接。
9.根据权利要求1所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述空心传力杆(5)设置有多个,并且相邻所述空心传力杆(5)之间通过螺纹连接,并通过螺丝固定。
10.根据权利要求1所述的一种螺旋板载荷测试装置,其特征在于,所述上电机(3)内部设置有位移传感器。
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