CN110632337B - 一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法，它包括劈裂夹具，还包括设置在劈裂夹具两端的自动调平位移传感器装置、自动收放试件装置、中央控制装置，自动调平位移传感器装置包括传感器连接件、中空连接柱、夹紧传动套杆和动力电机A，传感器连接件通过中空连接柱与劈裂夹具连接，传感器连接件内部设置有夹紧传动套杆，传感器连接件外侧连接有动力电机A，夹紧传动套杆内设置有位移传感器；自动收放试件装置包括试件取放盒、装置支撑架、取放盒连接件和动力电机B，试件取放盒设置在劈裂夹具内底部，取放盒连接件连接有试件取放盒、装置支撑架和动力电机B；本发明具有减少可避免的人为影响、提高试验机的工作效率的优点。

Description

一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法

技术领域

本发明属于测量试件抗拉强度的实验装置，具体涉及一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法。

背景技术

巴西劈裂实验的全称为巴西圆盘劈裂实验，在岩石力学与工程中应用的非常广泛，可以用来测量岩石的抗拉强度、弹性模量、断裂韧度等，在巴西劈裂实验过程中受多种条件和因素影响。

目前在做巴西劈裂实验通常需要两个人来完成，一个人负责取放试件和调节试件两端的位移传感器，另一个人负责在计算机上用专用软件输入所需的数据从而控制试验机得到所需的实验结果，但是在人为放试件时通常会出现试件不能够居中或试件发生偏移、调节位移传感器时往往会出现位移值时大时小，虽然实验要求在规定的范围内就可，但是在范围内的最大值和最小值也是会有一定的影响，而且有时在调节好位移后有轻微震动也会使数值发生变化；因此提供一种减少可避免的人为影响、提高试验机的工作效率的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种减少可避免的人为影响、提高试验机的工作效率的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，它包括劈裂夹具，还包括设置在劈裂夹具两端的自动调平位移传感器装置、放置于劈裂夹具内底部的自动收放试件装置、中央控制装置，所述自动调平位移传感器装置包括传感器连接件、中空连接柱、夹紧传动套杆和动力电机A，所述传感器连接件通过中空连接柱与劈裂夹具连接，所述传感器连接件内部设置有夹紧传动套杆，传感器连接件外侧连接有动力电机A，所述夹紧传动套杆内设置有位移传感器；所述自动收放试件装置包括试件取放盒、装置支撑架、取放盒连接件和动力电机B，所述试件取放盒设置在劈裂夹具内底部，所述试件取放盒位于装置支撑架上方并通过取放盒连接件连接，所述取放盒连接件连接有试件取放盒、装置支撑架和动力电机B；所述中央控制装置包括连接动力电机A和动力电机B的连接线路、中央控制器。

中空连接柱与劈裂夹具上的圆管连接，中空连接柱上设置有均匀分布的螺孔，圆管上也设置有对应螺孔。

夹紧传动套杆为中空圆柱，柱体上设置有贯通的螺孔，在其外表面上设置有矩形的凸槽，与凸槽相反的另一侧设置有齿带，齿带与动力电机A上的长齿轮相匹配。

传感器连接件为中空圆柱，在其上表面设有开孔，在其内壁上设置有凹槽，凹槽与夹紧传动套杆上的凸槽相匹配。

试件取放盒的底部两侧设置有的突出矩形，一边突出矩形的上表面设置有齿条，另一边突出矩形为平面，试件取放盒内设置有圆盘试件。

装置支撑架上有两条竖直向上的滑道分别位于试件取放盒两侧，装置支撑架头部与传感器连接件固定连接。

动力电机B上设置有短齿轮，短齿轮与齿条相配合，取放盒连接件上设置有滑槽，滑槽与试件取放盒两侧的矩形突出相匹配，滑槽前部还设置有滑块，所述滑块与装置支撑架上的滑道相匹配。

自动调平位移传感器装置为两个，对称设置在劈裂夹具两侧。

动力电机A的数量为两个，动力电机B为一个，动力电机A和动力电机B在静止的状态下都是自动锁死的状态。

用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置的方法，包括以下步骤：

步骤1）：首先安装此装置，将两个中空连接柱分别套在劈裂夹具两侧用于固定位移传感器的圆管上，接着将两个位移传感器分别从两个夹紧传动套杆无螺母端的中空部位穿过，并将位移传感器的末端固定在夹紧传动套杆的有螺丝端，使位移传感器在夹紧传动套杆的中空部位，然后将两个位移传感器端头的外露部分分别插入劈裂夹具两侧用于固定位移传感器圆管的中空部位，然后将中空连接柱的两端分别套在传感器连接件的圆柱上和劈裂夹具一侧的圆管上，最后拧紧中空连接柱两端的无头螺丝，两套自动调平位移传感器装置的安装过程相同；

步骤2）：装置的连接完成之后，开始局部的调节，通过调节取放盒连接件上的滑块与装置支撑架上的滑道的位置关系，将试件取放盒的底面和劈裂夹具内的底面平台处于同一水平面，同时将试件收放盒放到合适的位置，以便于试件取放盒在平台上移动，接着通过控制动力电机A转动，把劈裂夹具两侧的位移传感器调整到合适的位置；

步骤3）：将一组圆盘试件按照实验设置顺序，分别将其放入试件取放盒的格子里，将试件放好后，在计算机上输入试件编号，试件尺寸等参数便可开始试验，实验开始后，控制试件取放盒的动力电机B顺时针转动驱动试件取放盒将第一个试件送到加力活塞杆的正下方，然后控制传感器的动力电机A顺时针转动驱动位移传感器的探头逐渐接近试件，当位移传感器达到提前设定的数值便自动停止，当位移传感器稳定后，巴西劈裂实验机的加力活塞杆下降给试件加压，直至试件被压裂达到实验的目的，加力活塞杆便自动升起，当加力活塞杆回归到原位时，控制传感器的动力电机A便会逆时针转动驱动位移传感器缩回，回到原位后，控制试件取放盒的动力电机B顺时针转动驱动试件取放盒向前推动将第二个试件送到加力活塞杆的正下方，开始重复第一个试件的加载过程，如此一直循环直到压完试件取放盒中的试件；

步骤4）：当试件取放盒中的试件被压完后，控制试件取放盒的动力电机B逆时针转动驱动试件取放盒收回，然后取出被压后的试件，清理干净试件取放盒中的碎块，装入下一组试件，重复上述步骤，完成整个试件巴西劈裂实验。

本发明的有益效果：

1.由于在做巴西劈裂实验时需要一个人负责取放试件和调节试件两端的位移传感器，但是在人为放试件时通常会出现试件不能够居中或试件发生偏移、调节位移传感器时往往会出现位移值时大时小，虽然实验要求在规定的范围内就可，但是在范围内的最大值和最小值也是会有一定的影响，而且有时在调节好位移后有轻微震动也会使数值发生变化，通过自动化调平位移传感器装置的应用，便会避免这些影响的产生。

2.在通常做巴西劈裂实验，圆盘试件的数量较多，需要做很长时间，在这样情况下实验人员很容易出现疲劳，可能会出现一些操作失误，对实验结果造成影响，该装置可以弥补这些缺陷同时可以大大的减少实验人员的劳动量。

3.为了减少可避免的人为影响和提高试验机的工作效率，同时，应用结构力学、材料力学等相关学科知识，开发出一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平位移传感器装置及其操作方法。

综上所述，本发明设计合理，便于操作安装，能够有效地减少人为因素对实验结果的影响、提高了巴西劈裂实验的效率并减少实验人员的劳动量；本发明具有一种减少可避免的人为影响、提高试验机的工作效率的优点。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明局部结构的装置原理示意图。

图3是本发明试件取放盒结构示意图。

图4是本发明劈裂夹具结构示意图。

图5是本发明位移传感器结构示意图。

图6是本发明取放盒连接件结构示意图。

图7是本发明传感器连接件结构示意图。

图8是本发明中空连接柱结构示意图。

图9是本发明动力电机A结构示意图。

图10是本发明动力电机B结构示意图。

图11是本发明夹紧传动套杆结构示意图。

图12是本发明装置支撑架结构示意图。

图13是本发明中央控制器连接结构示意图。

图中 1、劈裂夹具 2、圆盘试件 3、位移传感器 4、中空连接柱 5、夹紧传动套杆6、动力电机A 7、传感器连接件 8、圆管 9、螺孔 10、凸槽 11、齿带 12、长齿轮 13、凹槽14、试件取放盒 15、动力电机B 16、取放盒连接件 17、装置支撑架 18、齿条 19、平面 20、短齿轮 21、滑槽 22、滑道 23、连接线路 24、中央控制器 25、滑块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1-13所示，一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，它包括劈裂夹具1，还包括设置在劈裂夹具1两端的自动调平位移传感器装置、放置于劈裂夹具1内底部的自动收放试件装置、中央控制装置，所述自动调平位移传感器装置包括传感器连接件7、中空连接柱4、夹紧传动套杆5和动力电机A6，所述传感器连接件7通过中空连接柱4与劈裂夹具1连接，所述传感器连接件7内部设置有夹紧传动套杆5，传感器连接件7外侧连接有动力电机A6，所述夹紧传动套杆5内设置有位移传感器3；所述自动收放试件装置包括试件取放盒14、装置支撑架17、取放盒连接件16和动力电机B15，所述试件取放盒14设置在劈裂夹具1内底部，所述试件取放盒14位于装置支撑架17上方并通过取放盒连接件16连接，所述取放盒连接件16连接有试件取放盒14、装置支撑架17和动力电机B15；所述中央控制装置包括连接动力电机A6和动力电机B15的连接线路23、中央控制器24。

中空连接柱4是用来连接劈裂夹具1两侧用来固定位移传感器3的圆管8和传感器连接件7，在距中空连接柱4两端端口10mm位置，分别均匀分布有四个贯通的螺孔9用于安装螺丝使劈裂夹具1与自动调平位移传感器装置连接固定在一起；夹紧传动套杆5为中空圆柱，其一端均匀分布有四个贯通的螺孔9并配有无头螺丝，用于夹紧位移传感器3，在其外表面有矩形的凸槽10，与凸槽10的相反的另一面有将其弧状的外表面削平的齿带11，动力电机A6上的长齿轮12与夹紧传动套杆5上的齿带11相匹配，通过长齿轮12的转动驱动齿带11，使夹紧传动套杆5运动，从而实现位移传感器3的前进和后退；传感器连接件7是用来连接固定夹紧传动套杆5和动力电机6，在与夹紧传动套杆5的连接部位有一个与夹紧传动套杆5上的矩形凸槽10相配合的凹槽13，用来防止夹紧传动套杆5转动并使其沿着凹槽13方向移动；动力电机A6是该装置的动力源，通过中央控制装置给定的命令实现电机的正转、反转、快转、慢转，精确地控制位移传感器3的进出，从而调平位移传感器3。

自动收放试件装置包括试件取放盒14、动力电机B15、取放盒连接件16、装置支撑架17,在做巴西劈裂实验时通常是五个圆盘试件2作为一组进行试验，因此试件取放盒14分为五个格子，每个格子可以容纳一个圆盘试件2，每两个格子间有一定的距离，在试件取放盒14底部的两侧有与试件取放盒等长且有一定宽度和高度的突出矩形，一边突出矩形的上表面有齿条18，另一边突出矩形为平面19；动力电机B15上带有与试件取放盒底部的齿条18相匹配齿轮20，通过齿轮20转动驱动齿条18，从而使试件取放盒14沿着取放盒连接件16上的滑槽21前进和后退，最终将试件准确的送入到加力活塞杆的正下方；取放盒连接件16的作用是用来连接试件取放盒14、动力电机B15和装置支撑架17，同时固定试件取放盒14使其沿着滑槽21的方向运动，在取放盒连接件16的末端有向两端突出的滑块25用来连接装置支撑架17上的滑道22，以便于试件取放盒14沿着滑道22上、下移动，从而将试件取放盒14的下底面与劈裂夹具1内的下底面调整在同一水平面；装置支撑架17主要的作用是连接自动调平位移传感器装置和自动收放试件装置，同时支撑整个装置保持平稳。

中央控制装置包括连接线路23、中央控制器24，连接线路23主要用来连接此装置、计算机以及巴西劈裂实验机，实现信号传输；中央控制器24根据设计好的程序和计算机给的命令对自动调平位移传感器装置和自动收放试件装置进行控制，同时将该装置的实时情况反馈到计算机，保障该装置的稳定运行。

此装置共用到动力电机共有三个，它们的型号都相同，其中有两个动力电机A6用在自动调平位移传感器装置上，一个动力电机15用在自动收放试件装置上。该动力电机在静止的状态下都是自动锁死的状态，都不会在外力的作用下发生转动，从而保障位移传感器3和试件收放盒14的稳定性,动力电机A6驱动位移传感器3达到实验设定的数值的原理如下：位移传感器3在接触到圆盘试件2时总会显示一定的数值，用实验设定的数值和显示数值做差，如果的出的为正数则动力电机A6顺时针转动，使得位移传感器3的数值继续增大，当差值接近0时动力电机A6会降低转速，使得位移传感器3的数值缓慢增大，直到差值为0。当差值为负数时，动力电机A6则逆时针旋转使得位移传感器3的数值不断的降低，当差值接近0是动力电机A6便会降低转速，直到差值为0时动力电机A6停止转动，此功能需要通过程序来控制，主要通过中央控制装置来实现；本发明具有一种减少可避免的人为影响、提高试验机的工作效率的优点。

实施例2

如图1-13所示，一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，它包括劈裂夹具1，还包括设置在劈裂夹具1两端的自动调平位移传感器装置、放置于劈裂夹具1内底部的自动收放试件装置、中央控制装置，所述自动调平位移传感器装置包括传感器连接件7、中空连接柱4、夹紧传动套杆5和动力电机A6，所述传感器连接件7通过中空连接柱4与劈裂夹具1连接，所述传感器连接件7内部设置有夹紧传动套杆5，传感器连接件7外侧连接有动力电机A6，所述夹紧传动套杆5内设置有位移传感器3；所述自动收放试件装置包括试件取放盒14、装置支撑架17、取放盒连接件16和动力电机B15，所述试件取放盒14设置在劈裂夹具1内底部，所述试件取放盒14位于装置支撑架17上方并通过取放盒连接件16连接，所述取放盒连接件16连接有试件取放盒14、装置支撑架17和动力电机B15；所述中央控制装置包括连接动力电机A6和动力电机B15的连接线路23、中央控制器24。

用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置的方法，包括以下步骤：

步骤1）：首先安装此装置，将两个中空连接柱4分别套在劈裂夹具1两侧用于固定位移传感器3的圆管8上，接着将两个位移传感器3分别从两个夹紧传动套杆5无螺母端的中空部位穿过，并将位移传感器3的末端固定在夹紧传动套杆5的有螺丝端，使位移传感器3在夹紧传动套杆5的中空部位，然后将两个位移传感器3端头的外露部分分别插入劈裂夹具1两侧用于固定位移传感器圆管8的中空部位，然后将中空连接柱4的两端分别套在传感器连接件7的圆柱上和劈裂夹具1一侧的圆管8上，最后拧紧中空连接柱4两端的无头螺丝，两套自动调平位移传感器装置的安装过程相同；

步骤2）：装置的连接完成之后，开始局部的调节，通过调节取放盒连接件16上的滑块25与装置支撑架17上的滑道22的位置关系，将试件取放盒14的底面和劈裂夹具1内的底面平台处于同一水平面，同时将试件收放盒14放到合适的位置，以便于试件取放盒14在平台上移动，接着通过控制动力电机A6转动，把劈裂夹具1两侧的位移传感器3调整到合适的位置；

步骤3）：将一组圆盘试件按照实验设置顺序，分别将其放入试件取放盒14的格子里，将试件放好后，在计算机上输入试件编号，试件尺寸等参数便可开始试验，实验开始后，控制试件取放盒14的动力电机B15顺时针转动驱动试件取放盒14将第一个试件送到加力活塞杆的正下方，然后控制传感器的动力电机A6顺时针转动驱动位移传感器3的探头逐渐接近试件，当位移传感器3达到提前设定的数值便自动停止，当位移传感器3稳定后，巴西劈裂实验机的加力活塞杆下降给试件加压，直至试件被压裂达到实验的目的，加力活塞杆便自动升起，当加力活塞杆回归到原位时，控制传感器的动力电机A6便会逆时针转动驱动位移传感器3缩回，回到原位后，控制试件取放盒的动力电机B15顺时针转动驱动试件取放盒14向前推动将第二个试件送到加力活塞杆的正下方，开始重复第一个试件的加载过程，如此一直循环直到压完试件取放盒14中的试件。

步骤4）：当试件取放盒14中的试件被压完后，控制试件取放盒的动力电机B15逆时针转动驱动试件取放盒14收回，然后取出被压后的试件，清理干净试件取放盒中的碎块，装入下一组试件，重复上述步骤，完成整个试件巴西劈裂实验。

Claims (8)

1.一种用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，它包括劈裂夹具，其特征在于：还包括设置在劈裂夹具两端的自动调平位移传感器装置、放置于劈裂夹具内底部的自动收放试件装置、中央控制装置，所述自动调平位移传感器装置包括传感器连接件、中空连接柱、夹紧传动套杆和动力电机A，所述传感器连接件通过中空连接柱与劈裂夹具连接，所述传感器连接件内部设置有夹紧传动套杆，传感器连接件外侧连接有动力电机A，所述夹紧传动套杆内设置有位移传感器；所述自动收放试件装置包括试件取放盒、装置支撑架、取放盒连接件和动力电机B，所述试件取放盒设置在劈裂夹具内底部，所述试件取放盒位于装置支撑架上方并通过取放盒连接件连接，所述取放盒连接件连接有试件取放盒、装置支撑架和动力电机B；所述中央控制装置包括连接动力电机A和动力电机B的连接线路、中央控制器；

所述中空连接柱与劈裂夹具上的圆管连接，中空连接柱上设置有均匀分布的螺孔，圆管上也设置有对应螺孔；所述夹紧传动套杆为中空圆柱，柱体上设置有贯通的螺孔，在其外表面上设置有矩形的凸槽，与凸槽相反的另一侧设置有齿带，齿带与动力电机A上的长齿轮相匹配。

2.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述传感器连接件为中空圆柱，在其上表面设有开孔，在其内壁上设置有凹槽，凹槽与夹紧传动套杆上的凸槽相匹配。

3.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述试件取放盒的底部两侧设置有的突出矩形，一边突出矩形的上表面设置有齿条，另一边突出矩形为平面，试件取放盒内设置有圆盘试件。

4.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述装置支撑架上有两条竖直向上的滑道分别位于试件取放盒两侧，装置支撑架头部与传感器连接件固定连接。

5.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述动力电机B上设置有短齿轮，短齿轮与齿条相配合，取放盒连接件上设置有滑槽，滑槽与试件取放盒两侧的矩形突出相匹配，滑槽前部还设置有滑块，所述滑块与装置支撑架上的滑道相匹配。

6.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述自动调平位移传感器装置为两个，对称设置在劈裂夹具两侧。

7.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置，其特征在于：所述动力电机A的数量为两个，动力电机B为一个，动力电机A和动力电机B在静止的状态下都是自动锁死的状态。

8.如权利要求1所述的用于巴西劈裂试验机试样自动送入与调平装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1）：首先安装此装置，将两个中空连接柱分别套在劈裂夹具两侧用于固定位移传感器的圆管上，接着将两个位移传感器分别从两个夹紧传动套杆无螺母端的中空部位穿过，并将位移传感器的末端固定在夹紧传动套杆的有螺丝端，使位移传感器在夹紧传动套杆的中空部位，然后将两个位移传感器端头的外露部分分别插入劈裂夹具两侧用于固定位移传感器圆管的中空部位，然后将中空连接柱的两端分别套在传感器连接件的圆柱上和劈裂夹具一侧的圆管上，最后拧紧中空连接柱两端的无头螺丝，两套自动调平位移传感器装置的安装过程相同；

步骤2）：装置的连接完成之后，开始局部的调节，通过调节取放盒连接件上的滑块与装置支撑架上的滑道的位置关系，将试件取放盒的底面和劈裂夹具内的底面平台处于同一水平面，同时将试件收放盒放到合适的位置，以便于试件取放盒在平台上移动，接着通过控制动力电机A转动，把劈裂夹具两侧的位移传感器调整到合适的位置；

步骤3）：将一组圆盘试件按照实验设置顺序，分别将其放入试件取放盒的格子里，将试件放好后，在计算机上输入试件编号，试件尺寸参数便可开始试验，实验开始后，控制试件取放盒的动力电机B顺时针转动驱动试件取放盒将第一个试件送到加力活塞杆的正下方，然后控制传感器的动力电机A顺时针转动驱动位移传感器的探头逐渐接近试件，当位移传感器达到提前设定的数值便自动停止，当位移传感器稳定后，巴西劈裂实验机的加力活塞杆下降给试件加压，直至试件被压裂达到实验的目的，加力活塞杆便自动升起，当加力活塞杆回归到原位时，控制传感器的动力电机A便会逆时针转动驱动位移传感器缩回，回到原位后，控制试件取放盒的动力电机B顺时针转动驱动试件取放盒向前推动将第二个试件送到加力活塞杆的正下方，开始重复第一个试件的加载过程，如此一直循环直到压完试件取放盒中的试件；

步骤4）：当试件取放盒中的试件被压完后，控制试件取放盒的动力电机B逆时针转动驱动试件取放盒收回，然后取出被压后的试件，清理干净试件取放盒中的碎块，装入下一组试件，重复上述步骤，完成整个试件巴西劈裂实验。