CN109655354A - 多功能环剪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能环剪仪。该多功能环剪仪包括：驱动模块，包括负载齿轮和与负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。本发明实施例提供的多功能环剪仪能够对多种尺寸的环状实验样品的剪切强度测量，剪切速度范围大，能满足多种速度条件下的剪切实验要求。

Description

多功能环剪仪

技术领域

本发明涉及一种环剪仪的技术领域，尤其是涉及一种多功能环剪仪。

背景技术

在土木工程学科，土壤的残余强度的研究一直是国内外关注的重点问题，而环剪仪能够实现剪切位移可控且连续，剪切面积恒定等功能，因此可认为环剪仪在土壤岩石类残余强度的研究中占有重要地位。一般的常规环剪仪都是采用一台电机与减速机或者齿轮箱直连的方式驱动下剪切盒旋转运动，上剪切盒采用不同的方式固定不动，通过上下剪切面以一定的速度相对转动对内部的实验试样进行剪切。

目前的环剪仪的剪切速度只能满足某一小段的速度需求，很难达到实际要求。

因此，为了更好的模拟所需的实际工况，研究一种剪切速度范围较大的多功能环剪仪具有现实意义。

发明内容

本发明实施例提供一种多功能环剪仪，其剪切速度范围较大，从而更能满足多种速度条件下的剪切实验要求。

针对上述问题，根据本发明一方面提出了一种多功能环剪仪，其特征在于，包括：驱动模块，包括负载齿轮和与负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。

根据本发明实施例一方面，竖向加压装置包括加压机和加压组件，加压机通过加压组件向实验样品施加竖直方向的压力，加压机可伸缩连接于加压组件，以带动加压组件靠向或远离样本剪切盒，优选的，加压机为伺服油缸，用于提供竖直方向力和相应的震频。

根据本发明实施例一方面，加压机包括伸缩杆，加压机连接于伸缩杆；加压组件包括中轴和套设于中轴上的施压装置，施压装置包括相连接的上压环和施压块，上压环能够由样本剪切盒的上方伸入实验样品容纳空间，且样本剪切盒、施压装置及加压机同轴设置。

根据本发明实施例一方面，在多个驱动装置组各自对应的转速范围从低到高排列的顺序上，相邻驱动装置组各自对应的转速范围具有部分重叠。

根据本发明实施例一方面，每个驱动装置组中包括多个驱动装置，每个驱动装置包括：驱动机，提供转动动力；减速器，与驱动机连接，减速器包括减速器输出轴，驱动机驱动减速器运转使得减速器输出轴转动；离合器；以及齿轮轴，齿轮轴的外周设有与负载齿轮啮合的驱动齿轮，离合器设置在减速器与齿轮轴之间，离合器配置为将减速器输出轴与齿轮轴接合或分离。

根据本发明实施例一方面，离合器为超越离合器，包括离合器内圈，与减速器输出端连接且同步转动；以及离合器外圈，与齿轮轴连接且同步转动，离合器通过将离合器内圈与离合器外圈接合或分离使得减速器输出端与齿轮轴接合或分离，优选的，离合器内圈与离合器外圈接合对应于齿轮轴的实时转速在减速器输出轴输出的转速范围内，离合器内圈与离合器外圈分离对应于齿轮轴的实时转速在减速器输出轴输出的转速范围外。

根据本发明实施例一方面，多个驱动装置组包括第一驱动装置组、第二驱动装置组和第三驱动装置组，第一驱动装置组包括至少一个第一驱动装置，第二驱动装置组包括至少一个第二驱动装置，第三驱动装置组包括至少一个第三驱动装置，多个驱动装置组沿负载齿轮的周向间隔分布，第一驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为0.00001rpm至0.56rpm，第二驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为0.54rpm至19.06rpm，第三驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为19.02rpm至105.7rpm。

根据本发明实施例一方面，至少一个第一驱动装置的数量M、至少一个第二驱动装置的数量N和至少一个第三驱动装置的数量P满足M：N：P＝3：2：2～1：1：1。

根据本发明实施例一方面，进一步包括间隙调节装置，插装在样本剪切盒上，用于调节上剪切盒与下剪切盒之间的轴向距离，间隙调节装置包括间隙调节筒和锁死装置，间隙调节筒可转动的设置在下剪切盒上，间隙调节筒与样本剪切盒同轴并通过锁死装置与上剪切盒连接。

根据本发明实施例一方面，进一步包括支撑平台及连接在支撑平台上的数据测量装置，数据测量装置设置在样本剪切盒上方，数据测量装置包括扭矩测量装置和位移测量装置，用于测量样本剪切过程的扭矩和位移。

同时，本发明实施例提供的驱动模块中利用多个驱动装置组共同驱动负载齿轮转动，且每种驱动装置的转速分别具有不同的转速范围，扩大了负载转动的整体转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡，使得负载转动的整体转速范围为连续区间，通过对多个驱动装置组的转速范围合理分配，能提供0.00001转每分钟至几百转每分钟的转速区间，其调控范围的放大倍数可达到10⁸倍，从而可以满足多功能环剪仪的高范围转速要求。另外，通过在样本剪切盒组中设置多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于所述驱动模块，以适应多种剪切实验。

附图说明

下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的多功能环剪仪整体结构第一示意图；

图2是本发明一个实施例的多功能环剪仪结构第二示意图；

图3是本发明一个实施例的多功能环剪仪结构第三示意图；

图4是本发明另一个实施例的剪切盒模块结构示意图；

图5是本发明一个实施例的间隙调节装置结构示意图；

图6是本发明一个实施例的速度挡位驱动模块结构第一示意图。

标记说明：

其中：

1-第一样本剪切盒；11-第一上剪切盒；111-第一上剪切盒内圈；112-第一上剪切盒外圈；1121-盖板；1122-第一环状结构；1123-第一通孔；113-第一连接板；1131-第四通孔；12-第一下剪切盒；121-下剪切盒外圈；1211-第二环状结构；1212-第一底板；1213-第二通孔；122-下剪切盒内圈122；1221-第三环状结构；1222-第二底板；1223-第三通孔；122-下剪切盒内圈；123-长条形孔；13-样本容纳空间，14-分型面；15-第一下剪切盒安装座；

2-驱动模块；21-负载齿轮；22-驱动装置；22a-第一驱动装置220a组；22b-第二驱动装置220b组；22c-第三驱动装置220c组；220a-第一驱动装置220a；220b第二驱动装置220b；220c-第三驱动装置220c；221a、221b、221c-驱动机；222a、222b、222c-减速器；223a、223b、223c-离合器；224a、224b、224c-齿轮轴；225a、225b、225c-轴承；

3-竖向加压装置；31-加压组件；311-加压机；312-中轴；32-施压装置；321-上压环；322-施压块；

4-间隙调节装置；41-间隙调节筒；42-锁死装置；43-调节筒轴承座；44-调节筒轴承；

5-支撑平台；51-框架结构；52-容纳空间；

6-数据测量装置；61-扭矩测量装置；611-立柱；612-连接底座；613-支撑板；614-测扭板；615-扭矩传感器；62-位移测量装置；621-距离传感器；622-距离传感器安装板；623-距离传感器支柱。

7-第二样本剪切盒；71-第二上剪切盒；72-第二下剪切盒；73-第二下剪切盒安装座；74-第二上剪切盒安装座；75-对正环；76-螺栓；77-第二连接板。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，用于示例性的说明本发明的原理，并不被配置为限定本发明。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本发明实施例的理解。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外术语诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序；术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种多功能环剪仪，多功能环剪仪，包括样本剪切盒组、驱动模块2和竖直加压装置3，其中样本剪切盒组包括多个样本剪切盒，本发明实施例中多个样本剪切盒的数量为两个，两个样本剪切盒分别为第一样本剪切盒1和第二样本剪切盒7，驱动模块2包括负载齿轮21和与负载齿轮21配合使用的多个驱动装置组，负载齿轮21与样本剪切盒同轴连接，多个驱动装置组驱动负载齿轮21转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡；竖向加压装置3，压在第一样本剪切盒1上方，向实验样品施加竖直方向的压力，其中样本剪切盒组中设置有多个样本剪切盒，可以根据不同实验样本的尺寸进行选择，多个第一样本剪切盒能够更替设置于驱动模块。

请参阅图3和图5，本发明实施例一方面提供适用于大尺寸实验样品的剪切强度测量的第一样本剪切盒1，包括第一上剪切盒11、第一下剪切盒安装座15和固定设置在第一下剪切盒安装座15上的第一下剪切盒12，其中，第一下剪切盒安装座15与负载齿轮21固定连接，第一上剪切盒11和第一下剪切盒12同轴设置，第一上剪切盒11包括第一上剪切盒内圈111、第一上剪切盒外圈112和连接第一上剪切盒内圈111、第一上剪切盒外圈112上端面的第一连接板113，第一上剪切盒内圈111包括中空的第一环状结构1122和连接在第一环状结构1122其中一个端面上的盖板1121，本发明实施例中盖板1121的结构为环形，盖板1121外径小于等于第一环状结构1122最外侧表面直径，优选的盖板1121外径等于第一环状结构1122最外侧表面直径，盖板1121在其厚度方向上设置有第一通孔1123，该第一通孔1123可以与盖板1121同轴或偏心设置，优选的为同轴设置，可以理解的是，第一上剪切盒内圈111的第一环状结构1122和盖板1121能够一体的形成或焊接或螺纹连接而成。

第一上剪切盒外圈112为中空的法兰结构，且与第一上剪切盒内圈111的轴向高度一致，第一上剪切盒内圈111在盖板1121侧的端面和第一上剪切盒外圈112法兰端面在轴向上位于同一高度，为保证始终在同一高度，优选的，在第一上剪切盒11上端面设置第一连接板113，第一连接板113在其自身厚度方向设置有第四通孔1131，并与第一上剪切盒11同轴设置，将第一上剪切盒11靠近盖板1121侧的端面和第一上剪切盒外圈112法兰端面连接；相对的第一上剪切盒内圈111的另一端面与第一上剪切盒外圈112的另一端面在轴向上位于同一高度，第一上剪切盒内圈111位于第一上剪切盒外圈112的内部且与第一上剪切盒外圈112以一定的间隔同轴设置，形成环状空间。

第一下剪切盒12包括第一下剪切盒内圈122和第一下剪切盒外圈121，第一下剪切盒内圈122固定设置在第一下剪切盒外圈121内部且间隔设置形成间隔空间，间隔空间与第一上剪切盒11的环状空间共同形成样本容纳空间13和与容纳空间连通的入料口，用于放置一定量的实验样品。如图5所示，第一下剪切盒外圈121包括中空的第二环状结构1211和连接在第二环状结构1211其中一个端面上的第一底板1212，本发明实施例中第一底板1212的结构为环形，第一底板1212外径大于等于第二环状结构1211外表面直径，本发明实施例中，第一底板1212在其自身厚度方向设置有第二通孔1213，其中第一底板1212上第二通孔1213的直径小于第二环状结构1211内表面直径。

第一下剪切盒内圈122包括中空的第三环状结构1221和连接在环状结构其中一个端面上的第二底板1222；第三环状结构1221的外表面直径小于第二环状结构1211内表面的直径形成径向间隔，第二底板1222设置在第一底板1212上方且两者相互接触，第二底板1222的外表面与第一下剪切盒外圈121第二环状结构1211的内表面过盈配合，使实验样品完全放置在第二底板1222上，第二底板1222在其自身厚度方向设置有第三通孔1223，第三通孔1223同轴设置在第二底板1222上，第三通孔1223的直径小于第三环状结构1221内表面的直径，便于将第三环状结构1221连接在第二底板1222上，如图5所示，在第二底板1222表面靠近第二环状结构1211内表面一端沿着自身厚度方向设置有多个长条形孔123，优选的长条形通孔均匀设置在样本容纳空间13内，用于在剪切实验过程中，增加实验样品与第一下剪切盒之间的摩擦力，同时，第一下剪切盒内圈122远离第二底板1222的端面与第一下剪切盒外圈121远离第一底板1212的端面在轴向上处于同一高度。

优选的，第一连接板113上的第四通孔1131、第二底板1222上的第三通孔1223、第一底板1212上的第二通孔1213和盖板1121上的第一通孔1123同轴设置，用于插装和连接间隙调节装置和竖向加压装置，可以理解的是第四通孔1131、第三通孔1223、第二通孔1213和第一通孔1123可以偏心设置，能使间隙调节装置4和竖向加压装置3穿过和连接即可。

第一上剪切盒内圈111与第一下剪切盒内圈122同轴且第一环状结构1122和第三环状结构1221在径向上有重叠，优选的，第一环状结构1122和第三环状结构1221的内表面直径相等且同轴；此时，第一上剪切盒外圈112、第一下剪切盒外圈121的内表面和第一上剪切盒内圈111、第一下剪切盒内圈122的外表面形成一个样本容纳空间13和与该样本容纳空间13相连通的开口，将样本容纳空间13内放置实验样品，竖向加压装置3穿过开口伸入第一上剪切盒11内部对实验样品加压。

在进行环剪实验时，第一上剪切盒内圈111和第一下剪切盒内圈122距离最近的两个端面之间具有一定的轴向距离H，同时第一上剪切盒外圈112与第一下剪切盒外圈121相向距离最近的两个端面具有一定的轴向距离L，轴向距离H和轴向距离L为第一上剪切盒11和第一下剪切盒12分型面14之间的轴向距离，通过间隙调节装置4对第一上剪切盒11和第一下剪切盒12分型面14之间的轴向距离进行调节，本实施例中需将第一上剪切盒11与第一下剪切盒12之间的轴向距离调节为0～1mm，调节精度为5μm，保证第一上剪切盒11和第一下剪切盒12之间的密闭性。

本发明实施例另一方面提供一种适用于小型环剪实验装置的第二样本剪切盒7，与前面所述的适用于较大尺寸实验样品的第一样本剪切盒1结构相似，包括第二上剪切盒71、第二上剪切盒安装座74、第二下剪切盒72、第一下剪切盒安装座74和对正环75，第二下剪切盒安装座74与适用于较大尺寸的第一下剪切盒安装座15结构相同或相似，均能设置安装在驱动模块2上，可以实现多个样本剪切盒的相互替换。第二上剪切盒71包括相互同轴设置的第二上剪切盒内圈和第二上剪切盒外圈，为保证第二上剪切盒内圈和第二下剪切盒外圈在轴向上始终处于同一高度，第二连接板77设置在第二上剪切盒内圈和第二上剪切盒外圈处于同一高度的两个端面上，第二连接板77为具有一定厚度的钢板或铝板，优选的为扇形结构，径向分布在第二上剪切盒71上端面，用于把第二上剪切盒内圈和第二上剪切盒外圈连接起来。

第二上剪切盒内圈与第二上剪切盒外圈的高度相等，第二下剪切盒安装座74固定设置在负载齿轮21上，可随着负载齿轮21的旋转进行同步旋转；对正环75用于将第二上剪切盒71与第二下剪切盒72对正，保证第二上剪切盒71与第二下剪切盒72同轴，且对正环75与第二样本剪切盒7之间通过周向均匀设置的螺栓76连接，在做实验样品剪切实验时，根据实验样品尺寸的大小选用合理的剪切盒进行剪切实验，第二样本剪切盒7与第一样本剪切盒1的工作原理相似，本发明实施例一样本剪切盒1的工作原理进行详细说明。

如图4所示，间隙调节装置4包括间隙调节筒41、锁死装置42、调节筒轴承44座43和调节筒轴承44，调节筒轴承44座43同轴固定连接在第一下剪切盒内圈122上，调节筒轴承44可转动的同轴设置在调节筒轴承44座43上，间隙调节筒41通过调节筒轴承44可转动的同轴设置在第一下剪切盒内圈122上，间隙调节筒41向上穿过第一下剪切盒内圈122的第二底板1222上的第三通孔1223、盖板1121上的第一通孔1123和第一连接板113上的第四通孔1131，与第一上剪切盒内圈111螺纹连接，并通过锁死装置42与设置在第一上剪切盒11上的第一连接板113固定，锁死装置42可以为锁死螺母或将利用开口销进行锁死定位，可以理解的是，本发明的锁死装置42只要能起到固定锁死第一上剪切盒11和间隙调节装置4的位置即可。

在通过间隙调节装置4调节上、下剪切盒分型面14之间的轴向距离时，由于上剪切盒内圈111与间隙调节筒41螺纹连接，转动间隙调节筒41，在螺纹传动下产生轴向力带动上剪切盒内圈111发生轴向位移，同时上剪切盒内圈111、上剪切盒外圈112由第一连接板113连接可保证其在同一高度，上剪切盒外圈112会在第一连接板113的作用力下与上剪切盒内圈111同步发生相同的轴向位移，间隙调节筒41与调节筒轴承44座43轴承连接可断开由间隙调节筒41旋转而可能引起的下剪切盒12旋转的问题，同时也可断开由下剪切盒12旋转而可能引起间隙调节筒41旋转，导致上、下剪切盒分型面14之间的轴向距离发生变化。这样通过旋转螺纹就可以控制上、下剪切盒分型面14之间的轴向距离，将该轴向距离确定后通过锁死装置42锁死，将上剪切盒11、下剪切盒12通过间隙调节装置4相连接。

间隙调节装置4调节完成上、下剪切盒分型面14之间的轴向距离后，向剪切盒模块1的样本容纳空间内13放置实验样品，竖向加压装置3穿过上剪切环11对实验样品加压。

请参阅图1和图3，竖向加压装置3包括加压模块31和施压装置32，与第一上剪切盒11、第一下剪切盒12和驱动模块2同轴设置，加压模块31设置在支撑平台5上，加压模块31穿过第一上剪切盒11、第一下剪切盒12和间隙调节装置4与施压装置32连接；加压模块31包括加压机311和中轴312，中轴312安装在加压机311上，加压机311设置在支撑平台上，用于提供竖向压力，施压装置32连接在加压模块31上，并可在加压模块31的作用下做往复的轴向平移，本发明实施例中的加压机311是液压缸，优选的为伺服油缸，中轴312连接在伺服油缸的伸缩杆上，施压装置32连接在中轴312上并随着伸缩杆的往复运动做同步的往复轴向位移，当伺服油缸的伸缩杆缩回时，施压装置32随着伸缩杆向下移动，施压装置32向实验样品进行施压；当剪切实验结束，伺服油缸的伸缩杆顶起时，施压装置32随着伸缩杆向上移动，施压装置32向远离实验样品方向运动，取出实验样品，结束本次剪切实验。该多功能环剪仪在竖向作用力的施加方式上选用伺服油缸，该油缸动态控制性能好，可以在轴向力的控制上提供相应的震频，更好的模拟地震状态下剪切的需要。可以理解的是，加压机311可以为气缸、电缸等具有往复运动伸缩杆的动力器件。

施压装置32包括上压环321和施压块322，施压块322连接在中轴312上，上压环321连接在施压块322上并通过施压块322连接在中轴312上，可随着中轴312的往复伸缩运动做同步往复伸缩运动。施压装置32可穿过上剪切盒11、下剪切盒12形成样本容纳空间13的开口和上剪切盒11对实验样品加压，随着加压机311的伸缩杆带动主轴的往复伸缩运动，施压装置32可在上剪切盒11和下剪切盒12形成样本容纳空间13内产生竖向上的往复位移，优选的，施压装置32包括有环状结构，试压装置32的环状结构的壁厚略小于样本容纳空间13的径向距离即环状样本容纳空间的径向间隔，使得施压装置32能够在样本容纳空间13平顺的进行往复移动，且在径向上最大程度、最大面积的对实验样品加压。

在进行环剪试验时，需要对实验过程的数据进行测量和记录，本发明实施例中利用测量装置模块对实验数据进行实时测量，测量装置模块6包括扭矩测量装置61、位移测量装置62和剪切盒模块1内部环境测试传感器，扭矩测量装置包括立柱611、连接底座612、支撑板613、测扭板和扭矩传感器615，连接底座612与施压装置32相连，支撑板613固定在连接底座612上且两端设置两个立柱611，两个立柱611上分别设置有扭矩传感器615，立柱611分别固定在支撑平台上，立柱611通过支撑板613分别与支撑板613的两端连接，当施压装置32发生相对扭转位移时，导致与施压装置32相连接的支撑板613发生扭转，通过支撑板613两端的立柱611上的扭矩传感器615对扭矩进行测量，并将数据进行记录。

在连接底座612远离施压装置32的端面上设置有两个位移测量装置，每个位移测量装置包括距离传感器621、距离传感器621安装板和距离传感器621支柱，位移传感器通过距离传感器621安装板固定在连接底座612的远离施压装置32的端面上，距离传感器621安装板一端固定连接位移传感器，另一端连接有距离传感器621支柱，位移测量装置用于测量施压装置32在轴向上发生的位移。

实验样品剪切盒1内部环境测试传感器包括气压、水压、温度传感器，设置在上剪切盒11与下剪切盒12接触的分型面14上，实时监测剪切盒内部的环境状况。

在进行环剪实验时，需要使上剪切盒11固定，同时下剪切盒11进行持续稳定的转动，实现上剪切盒11、下剪切盒12的相对转动，其中驱动模块2用于驱动下剪切盒12进行稳定旋转，从而使实验样品进行剪切破坏，测量其剪切强度。

请参阅图6，示出根据本发明实施例的驱动模块22的立体图，驱动模块2包括负载齿轮21和设置在支撑平台5上的多个驱动装置组，负载齿轮21可转动的设置在支撑平台5上且与下剪切盒12固定连接，多个驱动装置组22a、22b、22c在负载齿轮21的周向分布且与负载齿轮21相啮合，多个驱动装置组22a、22b、22c在工作过程中输出转速，带动与之啮合的负载齿轮21同步转动，同时负载齿轮21上固定安装有第一下剪切盒12，上剪切盒11和第一下剪切盒12中放置实验样品，尤其是大型实验样品，在负载齿轮21转动时带动第一下剪切盒12以及样本容纳空间13中放置的实验样品同步旋转，由于驱动模块2是在竖向加压装置3下压到位之后启动，因此，竖向压力、第一样本剪切盒1以及第一样本剪切盒1中放置的实验样品作为驱动模块2的负载，在驱动模块2的作用下进行转动。

本发明实施例提供的驱动模块2包括多个驱动装置组22a、22b、22c和负载齿轮21，多个驱动装置组22a、22b、22c驱动负载齿轮21转动的转速分别具有不同的转速范围，在工作时将多个驱动装置组22a、22b、22c输出的转速“串联”，所述“串联”是指多个驱动装置组22a、22b、22c驱动负载齿轮21转动的转速分别具有不同的转速范围，使驱动装置在各自对应的转速范围连续过渡。多个驱动装置组22a、22b、22c包括第一驱动装置组22a、第二驱动装置组22b和第三驱动装置组22c，其中第一驱动装置组22a包括至少一个第一驱动装置220a，第二驱动装置组22b包括至少一个第二驱动装置220b，第三驱动装置组22c至少一个第三驱动装置220c，本实施例中，以三个驱动装置组22a、22b、22c为例进行说明，可以理解的是，根据实际转动输出装置的转速输出范围、剪切盒尺寸和竖向压力大小，驱动装置组的个数可以是两个、四个、五个等其他。

多个驱动装置组22a、22b、22c驱动负载齿轮21转动的转速分别具有不同的转速范围，扩大了负载齿轮21以及负载的整体转速范围，其中，竖向加压装置3提供的竖向压力、下剪切盒12以及放置在下剪切盒12中的实验样品为作用在驱动模块2上的负载，多个驱动装置组22a、22b、22c各自对应的转速范围连续过渡，使得负载转动的整体转速范围为连续区间，通过对多个驱动装置组22a、22b、22c的转速范围合理分配，能提供10^-6转每分钟至几百转每分钟的转速区间，其速度的调控范围的放大倍数可达到10⁸倍，从而可以满足负载的宽范围转速要求，且在所有宽范围内的转速都能够稳定精确的控制。

由于驱动装置驱动负载进行转动，需要提供足够的扭矩输出，当样本剪切盒尺寸1增加和竖向加压装置3提供的竖向压力增加时，请参阅图6，每个驱动装置组包括有多个驱动装置，同时“并联”设置并在负载齿轮21的周向分布，“并联”为多个驱动装置同时共同驱动负载齿轮21转动，驱动力相互叠加，且相互调整和校正驱动转速，实现对负载速度的精确稳定控制。本实施例中第一驱动装置220a的数量M、第二驱动装置220b的数量N和第三驱动装置220c的数量P满足M：N：P＝3：2：2～1：1：1，优选的，第一驱动装置220a的数量为三个，第二驱动装置220b的数量为两个，第三驱动装置220c的数量为两个，可以理解的是，每个驱动装置组内包括的驱动装置的数量可根据样本剪切盒尺寸增加和竖向压力等需求进行调整。

第一驱动装置组22a、第二驱动装置组22b以及第三驱动装置组22c的驱动方式大致相似，以下将对第一驱动装置组22a的驱动方式进行进一步详述。

第一驱动装置组22a包括的第一驱动装置220a的数量为三个，本实施例中三个第一驱动装置220a的结构相同，在实现大负载低转速运行时，三个第一驱动装置220a同时启动共同驱动负载齿轮21进行转动，使驱动负载运动的源动力相叠加增大源动力，为大负载提供足够大的源动力，避免源动力过小不能正常驱动负载转动，从而实现三个第一驱动装置220a的“并联”设置；每个第一驱动装置220a同时驱动负载齿轮21转动进而驱动负载转动，能够互相调节和校正对负载转速的控制，从而实现在第一驱动装置组22a驱动的转速范围内均能稳定精确的控制负载运动；可以理解的是三个第一驱动装置220a的结构可以根据实际工况进行调整，只要能实现多功能环剪仪的稳定运转即可。

第二驱动装置组22b包括的第二驱动装置220b的数量为两个，本实施例中两个第二驱动装置220b的结构相同，在实现大负载中转速运行时，两个第二驱动装置220b“并联”设置，同时启动共同驱动负载齿轮21进行转动，使驱动负载运动的源动力相叠加增大源动力，为大负载提供足够大的源动力，避免源动力过小不能正常驱动负载转动；每个第二驱动装置220b同时驱动负载齿轮21转动进而驱动负载转动，能够互相调节和校正对负载转速的控制，从而实现在第二驱动装置组22b驱动的转速范围内均能稳定精确的控制负载运动；可以理解的是两个第二驱动装置220b的结构可以根据实际工况进行调整，只要能实现多功能环剪仪的稳定运转即可。

第三驱动装置组22c包括的第三驱动装置220c的数量为两个，本实施例中两个第三驱动装置220c的结构相同，在实现大负载中转速运行时，两个第三驱动装置220c“并联”设置，同时启动共同驱动负载齿轮21进行转动，使驱动负载运动的源动力相叠加增大源动力，为大负载提供足够大的源动力，避免源动力过小不能正常驱动负载转动；每个第三驱动装置220c同时驱动负载齿轮21转动进而驱动负载转动，能够互相调节和校正对负载转速的控制，从而实现在第三挡位驱动装置组22c驱动的转速范围内均能稳定精确的控制负载运动；可以理解的是两个第三驱动装置220c的结构可以根据实际工况进行调整，只要能实现多功能环剪仪的稳定运转即可。

在多个驱动装置组22a、22b、22c各自对应的转速范围从低到高排列的顺序上，相邻两个驱动装置组各自对应的转速范围具有部分重叠，例如在本实施例中，第一驱动装置组22a驱动负载齿轮21转动的转速为10^-6rpm(Revolutions Per minute，rpm)至0.56rpm；第二驱动装置组22b驱动负载齿轮21转动的转速为0.54rpm至19.06rpm；第三挡位驱动装置组驱动负载齿轮21转动的转速为19.02rpm至105.7rpm。其中，第一驱动装置组22a对应的转速范围与第二驱动装置组22b的转速范围有部分重叠，第二驱动装置组22b对应的转速范围与第三驱动装置组22c的转速范围有部分重叠。驱动装置组可驱动负载的转速范围覆盖10^{- 6}rpm至100rpm，其速度控制范围的放大倍数可达到10⁸倍，且在所有控制范围内均能精确稳定的控制负载的转速。

每个驱动装置组内的所有驱动装置驱动负载齿轮21转动的转速相同，在上述示例中，当负载需要的转速为10^-6rpm至0.54rpm时，速度较低需要的负载扭矩较大，三个第一驱动装置220a同时启动，速度由三个第一驱动装置220a同时共同驱动负载齿轮21转动，三个第一驱动装置220a“并联”使驱动力叠加，增加驱动负载的驱动力，使负载能启动和进行稳定的转动；当负载需要的转速为0.54rpm至0.56rpm时，三个第一驱动装置220a和两个第二驱动装置220b可以同时驱动负载齿轮21转动，当负载需要的转速为0.56rpm至19.02rpm时，由两个第二驱动装置220b单独驱动负载齿轮21转动，当负载需要的转速为19.02rpm至19.06rpm时，两个第二驱动装置220b和两个第三驱动装置220c可以同时驱动负载齿轮21转动，当负载需要的转速为19.06rpm至105.7rpm时，由两个第三驱动装置220c单独驱动负载齿轮21转动。

在转速范围从低到高排列的多个驱动装置组22a、22b、22c中，相邻两个驱动装置组的转速范围具有部分重叠，使得多个驱动装置组22a、22b、22c大部分工况下分别单独输出转动力至负载；每个驱动装置组中的多个驱动装置同时共同驱动负载，调整和校正负载运动的稳定性，并且在相邻转速范围的两种驱动装置之间进行替换运行时，可以利用转速范围重叠的部分进行平稳过渡，提高负载运动的平顺性和稳定性。

需要说明的是，以上仅为第一驱动装置组22a、第二驱动装置组22b和第三挡位驱动装置组各自对应的转速范围的一种示例，在其它实施例中，驱动模块2包括的驱动装置组的个数、每个驱动装置组包括的驱动装置的数量以及各驱动装置组对应的转速范围可以根据负载的转速要求进行设计调整。

第一驱动装置组22a、第二驱动装置组22b以及第三驱动装置组22c的结构大致相似，以下将对第一驱动装置组22a的结构进行进一步详述。

第一驱动装置组22a中包括有三个第一驱动装置220a，三个第一驱动装置220a的机构相同，以其中一个第一驱动装置220a进行详述，第一驱动装置220a包括驱动机221a、减速器222a、离合器223a以及齿轮轴224a。驱动机221a提供转动动力，减速器222a与驱动机221a连接，驱动机221a的输出轴与减速器222a的输入端连接，离合器223a设置在减速器222a与齿轮轴224a之间且齿轮轴224a与负载齿轮21相啮合，其中离合器223a设置在支撑平台5上，离合器223a配置为将减速器222a输出端与齿轮轴224a接合或分离。

第二驱动装置组22b中包括有两个第二驱动装置220b，两个第二驱动装置220b的机构相同，以其中一个第二驱动装置220b进行详述，第二驱动装置220b包括驱动机221b、减速器222b、离合器223b以及齿轮轴224b。驱动机221b提供转动动力，减速器222b与驱动机221b连接，驱动机221b的输出轴与减速器222b的输入端连接，离合器223b设置在减速器222b与齿轮轴224b之间且齿轮轴224b与负载齿轮21相啮合，其中离合器223b设置在支撑平台5上，离合器223b配置为将减速器222b输出端与齿轮轴224b接合或分离；其中由于输出转速的不同，第二驱动装置220b的各部件规格可以与第一驱动装置220a的各部件规格不同。

第三驱动装置组22c中包括有两个第三驱动装置220c，两个第三驱动装置220c的机构相同，以其中一个第三驱动装置220c进行详述，第三驱动装置220c包括驱动机221c、减速器222c、离合器223c以及齿轮轴224c。驱动机221c提供转动动力，减速器222c与驱动机221c连接，驱动机221c的输出轴与减速器222c的输入端连接，离合器223c设置在减速器222c与齿轮轴224c之间且齿轮轴224c与负载齿轮21相啮合，其中离合器223c设置在支撑平台5上，离合器223c配置为将减速器222c输出端与齿轮轴224c接合或分离；其中由于输出转速的不同，第三挡位驱动装置的各部件规格可以与第一驱动装置220a、第二驱动装置220b的各部件规格不同。

第一驱动装置220a和第二驱动装置220b的驱动机221a、221b可以为伺服电机，第三驱动装置220c的驱动机221c可以为液压马达，运用运动控制反馈的原理对其输出转速进行精确控制，精度高，可靠性强。

本实施例中，离合器223a、223b、223c为超越减速器，离合器223a、223b、223c具体包括减速器内圈以及减速器外圈。需要说明的是，在一些实施例中，离合器223a、223b、223c可以不限于是超越减速器，例如也可以是气动减速器、电磁减速器、液压减速器等其他类型的减速器。以下通过将详细描述第一驱动装置组22a中的其中一个离合器223a的内部结构，第一驱动装置组22a的其他离合器223a、第二驱动装置组22b、第三驱动装置组22c中离合器223b、223c结构类似，不再详述。

在离合器223a中，其离合器内圈与减速器222a输出端连接且同步转动，离合器外圈与齿轮轴224a连接且同步转动。离合器223a通过将离合器内圈与离合器外圈接合或分离使得减速器222a输出端与齿轮轴224a的接合或分离。

具体地，离合器内圈与离合器外圈接合对应于齿轮轴224a的实时转速在减速器222a输出端输出的转速范围内，离合器内圈与离合器外圈分离对应于齿轮轴224a的实时转速在减速器222a输出端输出的转速范围外。减速器222a输出端与第一驱动装置220a驱动负载齿轮21转动的转速范围具有对应关系，当与负载齿轮21啮合的齿轮轴224a的转速位于在减速器222a输出端输出的转速范围内时，离合器内圈与离合器外圈接合，使得减速器222a输出端与齿轮轴224a接合，第一驱动装置220a向负载供给转动力；当与负载齿轮21啮合的齿轮轴224a的转速高于或低于减速器222a输出端输出的转速范围时，离合器内圈与离合器外圈分离，使得减速器222a输出端与齿轮轴224a断开连接，第一驱动装置220a停止向负载供给转动力。

第二驱动装置220b中的离合器223b、第三驱动装置220c中的离合器223c在其各自的转速范围内工作原理与上述离合器223a的工作原理类似。

以下将以上述包括三种驱动装置即包括低速、中速、高速档位的驱动装置为例对其在多个档位上的工作过程进行说明。为方便描述，定义每个离合器包括接合状态和分离状态，其中接合状态指离合器将与其对应的减速器输出端与齿轮轴接合，分离状态指离合器将与其对应的减速器输出端与齿轮轴分离。

在低速转动段，三个第一驱动装置220a同时工作，即三个低速档位的驱动机221a同时工作，三个驱动机221a“并联”设置，分别带动负载工作，三个第一驱动装置220a工作过程相似，以其中一个第一驱动装置220a的工作过程进行详细说明，在低速转动段，此时离合器223a为接合状态，使得减速器222a带动齿轮轴224a驱动负载齿轮21转动，系统工作。负载齿轮21带动中速档位的齿轮轴224b高速档位的齿轮轴224c转动，此时，中速档位的两个驱动机221b高速的两个驱动机221c未开启，中速档位的两个离合器223b、高速档位的两个离合器223c为分离状态。

在中速转动段，两个第二驱动装置组22b的驱动机221b同时工作，即中速档位的驱动机221b同时工作，两个驱动机221b“并联”设置，分别带动负载工作，两个第二驱动装置220b工作过程相似，以其中一个第二驱动装置220b的工作过程进行详细说明，驱动机221b带动连接的减速器222b，此时离合器223b为接合状态，使得减速器222b带动齿轮轴224b驱动负载齿轮21转动，系统工作。负载齿轮21带动低速档位的两个齿轮轴224a、高速档位的两个齿轮轴224c转动，此时两个低速档位的驱动机221a、高速档位的驱动机221c对应减速器222a、222c的输出转速低于减速器222b的输出转速或者驱动机221a、221c未开启，低速档位的离合器223a、高速档位的离合器223c为分离状态。

在高速转动段，两个第三驱动装置组22c的驱动机221c同时工作，即高速档位的驱动机221c同时工作，两个驱动机221c“并联”设置，分别带动负载工作，两个第三驱动装置220c工作过程相似，以其中一个第三驱动装置220c的工作过程进行详细说明，驱动机221c带动连接的减速器222c转动，此时离合器223c为接合状态，使得减速器222c带动齿轮轴224c，驱动负载齿轮21转动，系统工作。负载齿轮21带动低速档位的齿轮轴224a、中速档位的齿轮轴224b转动，此时低速档位的驱动机221a、中速档位的驱动机221b未开启，或者低速档位的驱动机221a、中速档位的驱动机221b对应减速器222a、222b的输出转速低于减速器222c的输出转速，低速档位的离合器223a、中速档位的离合器223b为分离状态。

相邻两种挡位切换时，首先进入相邻两挡位的减速器的输出转速相同的阶段，此时相邻两挡位的离合器同时处于接合状态，系统在两种驱动机动力源的共同驱动下转动。之后，相邻两挡位中的较高档位的减速器的输出转速提高时，较低档位对应的离合器会自动转变为分离状态，系统开始单独在较高档位的驱动机的驱动下工作。

根据上述实施例，离合器通过将离合器内圈与离合器外圈接合或分离，可以控制减速器输出端与齿轮轴接合或分离。多个驱动装置组的离合器相互配合，可以自动实现相邻转速范围的驱动装置的平稳替换运行，且无需人工控制，传动可靠性高。

在一些实施例中，多个驱动装置组22a、22b、22c下的多个驱动装置以及各自对应的齿轮轴224a、224b、224c可以在负载齿轮21的周边均匀布置；当然在其它一些实施例中，根据所要带动负载的结构要求，多种齿轮轴224a、224b、224c在负载齿轮21的周边的布局方式也可以调整。

本发明实施例第一样本剪切盒1外径为600mm，内径为400mm为例，对多功能环剪仪的进一步介绍，第一样本剪切盒1外径为第一上剪切盒外圈112或第一下剪切盒外圈121内表面的直径，本发明实施例中第一上剪切盒外圈112内表面和第一下剪切盒外圈121内表面直径相等；剪切盒内径为第一上剪切盒内圈111或第一下剪切盒内圈122外表面的直径，第一上剪切盒内圈111外表面和第一下剪切盒内圈122外表面直径相等。

第一样本剪切盒1尺寸(包括剪切盒内径和外径尺寸)的增加可以对大型的实验样品进行剪切实验，根据公式 其中M_剪切为剪切所需扭矩，μ为摩擦系数，R为剪切盒外径，r为剪切盒内径，P_竖向为轴向施加的压力；由上述公式可知，当剪切盒尺寸和竖向压力增加时，剪切实验所需的扭矩成比例增大，例如当轴向施加的压力、剪切盒外径和内径尺寸同时增大1倍时，所需扭矩增加10倍左右，相应的驱动动力也需要增加10倍左右，本发明实施例提供的驱动模块可以实现对大负载驱动。

根据公式P_{某档位总功率}＝P₁+P₂+P₃+P₄+P₅+…，在本发明中通过增加某个驱动装置的数量，将多个相同的驱动装置“并联”，有效增加驱动动力，进而准确的模拟实际工况，避免提供的动力不足不能准确的进行实验样品的剪切实验。

在本发明实施例中，当第一样本剪切盒1外径为600mm，内径为400mm时，计算得到竖向压力可以提高到1.5MPa，通过对多个驱动装置组22a、22b、22c的驱动力和驱动速度范围计算，得到当第一驱动装置220a的数量为三个，且“并联”设置时，能够提供足够的负载转动的扭矩，此时第一驱动装置组22a可以驱动负载的转速为10^-6rpm至0.56rpm；当第二驱动装置220b的数量为两个，且“并联”设置时，能够提供足够的负载转动的扭矩，此时第二驱动装置组22b可以驱动负载的转速为0.54rpm至19.06rpm；第三驱动装置220c的数量为三个，且“并联”设置时，能够提供足够的负载转动的扭矩，此时第三驱动装置组22c可以驱动负载的转速为19.02rpm至105.7rpm。通过计算得到每个驱动装置组包括的驱动轴装置的数量能够更好的与负载所需的扭矩匹配，避免数量过少不能驱动负载工作，数量过多时造成动力源浪费，且增加了实验装置的制造成本。

采用多台动力源“并联”驱动的方式，解决大剪切盒的大负载下单动力源无法驱动的问题；且采用多个挡位速度控制的方式，利用一个驱动装置组的整体动力源与另一个驱动装置组的整体动力源“串联”输入驱动的方式拓宽剪切速度控制范围，实现了低速、中速和高速状态下对负载的稳定剪切控制，其中，“串联”是指多个驱动装置组22a、22b、22c驱动负载齿轮21转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组22a、22b、22c各自对应的转速范围连续过渡。驱动装置的整体动力源是指多个某种驱动装置的多个动力源总和，例如本发明实施例中第三驱动装置220c的整体动力源为两个第三驱动装置220c上驱动机221c的总和。

下面对本发明实施例的多功能环剪仪的试验原理进行描述。

本发明实施例提供的多功能环剪仪在工作时先通过间隙调节装置4将第一上剪切盒11与第一下剪切盒12之间的轴向距离进行调节，调节好合理的轴向距离，本实施例中需将第一上剪切盒11与第一下剪切盒12之间的轴向距离调节为0-1mm，调节精度为5μm保证第一上剪切盒11、第一下剪切盒12之间的密闭性，调整完成后向第一样本剪切盒1中放置实验样品，实验样品轴向的高度超过第一下剪切盒12的轴向高度，部分实验样品放置在第一上剪切盒11中，然后通过竖向加压装置3对第一样本剪切盒1施加足够大的竖向压力，保持第一上剪切盒11固定，竖向加压装置3加压完成后启动驱动模块2进行工作，输出稳定的转速和恒定的扭矩，驱动第一下剪切盒12连续稳定转动，实现第一上剪切盒11、第一下剪切盒12的相对转动，通过数据测量装置6对剪切位移等数据进行测量并反馈；同时可以通过驱动模块2调整实验中第一下剪切盒12转动的速度，模拟多种工况下的土壤残余剪切强度的测量。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。

Claims (10)

1.一种多功能环剪仪，其特征在于，包括：

驱动模块，包括负载齿轮和与所述负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个所述驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个所述驱动装置组各自对应的所述转速范围连续过渡；

样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，所述多个样本剪切盒能够更替设置于所述驱动模块，以适应多种剪切实验；

竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。

2.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述竖向加压装置包括加压机和加压组件，所述加压机通过所述加压组件向实验样品施加竖直方向的压力，所述加压机可伸缩连接于所述加压组件，以带动所述加压组件靠向或远离所述样本剪切盒，优选的，所述加压机为伺服油缸，用于提供竖直方向力和相应的震频。

3.根据权利要求2所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述加压机包括伸缩杆，所述加压机连接于所述伸缩杆；

所述加压组件包括中轴和套设于所述中轴上的施压装置，所述施压装置包括相连接的上压环和施压块，所述上压环能够由所述样本剪切盒的上方伸入实验样品容纳空间，且所述样本剪切盒、所述施压装置及所述加压机同轴设置。

4.根据权利要求1所述的大型多功能环剪仪，其特征在于，在多个所述驱动装置组各自对应的转速范围从低到高排列的顺序上，相邻所述驱动装置组各自对应的转速范围具有部分重叠。

5.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，每个驱动装置组中包括多个驱动装置，每个所述驱动装置包括：

驱动机，提供转动动力；

减速器，与所述驱动机连接，所述减速器包括减速器输出轴，所述驱动机驱动所述减速器运转使得所述减速器输出轴转动；

离合器；以及

齿轮轴，所述齿轮轴的外周设有与所述负载齿轮啮合的驱动齿轮，

所述离合器设置在所述减速器与所述齿轮轴之间，所述离合器配置为将所述减速器输出轴与所述齿轮轴接合或分离。

6.根据权利要求5所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述离合器为超越离合器，包括

离合器内圈，与所述减速器输出端连接且同步转动；以及

离合器外圈，与所述齿轮轴连接且同步转动，

所述离合器通过将所述离合器内圈与所述离合器外圈接合或分离使得所述减速器输出端与所述齿轮轴接合或分离，所述离合器内圈与所述离合器外圈接合对应于所述齿轮轴的实时转速在所述减速器输出轴输出的转速范围内，所述离合器内圈与所述离合器外圈分离对应于所述齿轮轴的实时转速在所述减速器输出轴输出的转速范围外。

7.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，多个所述驱动装置组包括第一驱动装置组、第二驱动装置组和第三驱动装置组，所述第一驱动装置组包括至少一个第一驱动装置，所述第二驱动装置组包括至少一个第二驱动装置，所述第三驱动装置组包括至少一个第三驱动装置，多个所述驱动装置组沿所述负载齿轮的周向间隔分布，所述第一驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速为0.00001rpm至0.56rpm，所述第二驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速为0.54rpm至19.06rpm，所述第三驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速为19.02rpm至105.7rpm。

8.根据权利要求7所述的多功能环剪仪，其特征在于，至少一个所述第一驱动装置的数量M、至少一个所述第二驱动装置的数量N和至少一个所述第三驱动装置的数量P满足M：N：P＝3：2：2～1：1：1。

9.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，进一步包括间隙调节装置，插装在所述样本剪切盒上，用于调节所述上剪切盒与所述下剪切盒之间的轴向距离，所述间隙调节装置包括间隙调节筒和锁死装置，所述间隙调节筒可转动的设置在所述下剪切盒上，所述间隙调节筒与所述样本剪切盒同轴并通过所述锁死装置与所述上剪切盒连接。

10.根据权利要求2所述的多功能环剪仪，其特征在于，进一步包括支撑平台及连接在所述支撑平台上的数据测量装置，所述数据测量装置设置在所述样本剪切盒上方，所述数据测量装置包括扭矩测量装置和位移测量装置，用于测量样本剪切过程的扭矩和位移。