CN111089783A - 剪切盒连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种剪切盒连接装置。剪切盒连接装置包括连接机构。连接机构包括第一固定件、第二固定件及多个连接杆。第一固定件包括相对的第一端及第二端。第一端用于连接驱动装置。第一端及第二端的连线方向为第一方向。第二端沿垂直于第一方向的第一方向间隔设置有多个第一安装点位。第二固定件包括相对的第三端及第四端。第三端用于连接所述剪切盒。第四端沿第二方向间隔设置有多个第二安装点位。多个连接杆的两端分别与多个第一安装点位及多个第二安装点位一一对应且可转动地连接。上述剪切盒连接装置的设置，有效地提高了试验结果的准确性。

Description

剪切盒连接装置

技术领域

本发明涉及岩石结构面剪切试验设备技术领域，特别是涉及一种剪切盒连接装置。

背景技术

随着大型岩土工程向深部岩体发展，深部岩土工程的安全问题也日益受到重视。深部工程岩体中通常包含形态各异、尺寸不一的天然结构面，其所处位置通常具有很高的地应力，结构面的存在降低了岩体的强度，故结构面的破坏很可能会诱发大规模且剧烈的地质灾害。因此，开展室内直剪试验是研究岩体内结构面在高应力下的受力、变形及破坏机制的常用手段。

而在直剪试验过程中，需要利用驱动装置驱动剪切盒的上盒体相对下盒体的剪切移动，以对剪切盒内的剪切试样进行直线型剪切试验。在直剪试验过程中，由于岩石自然结构面表面形貌特征不规则，剪切盒受其结构面受力不均匀，位于上盒体与下盒体内的剪切试样的上半部分及下半部分在剪切变形过程中易出现法向剪胀和侧向偏转现象，很容易造成上盒体偏转或试验过程中剪切试样的上半部分及下半部分侧向明显错位等情况，大大影响了试验结果的准确性，并可能诱发试验过程中安全事故风险。

发明内容

基于此，有必要针对由于传统剪切盒连接装置不能限制剪切盒偏转而造成直剪试验结果准确性较低的问题，提供一种可提高直剪试验结果准确性的剪切盒连接装置。

一种剪切盒连接装置，用于连接剪切盒与驱动装置，所述剪切盒包括相对设置的上盒体及下盒体，所述剪切盒连接装置包括连接机构，所述连接机构包括：

第一固定件，包括相对的第一端及第二端，所述第一端用于连接所述驱动装置，所述第一端及所述第二端的连线方向为第一方向，所述第二端的端部沿垂直于所述第一方向的第二方向间隔设置有多个第一安装点位；

第二固定件，包括相对的第三端及第四端，所述第三端用于连接所述上盒体，所述第四端的端部沿所述第二方向间隔设置有多个第二安装点位；及

多个间隔设置的连接杆，多个连接杆的两端分别与多个所述第一安装点位及多个所述第二安装点位一一对应且可转动地连接；

其中，所述第二固定件件相对于所述第一固定件可操作地同时沿所述第一方向及垂直于所述第一方向的第二方向移动。

在其中一个实施例中，每个所述连接杆的两端分别通过第一转轴及第二转轴与对应所述第一安装点位及对应所述第二安装点位可转动地连接。

在其中一个实施例中，所述连接机构为多个，且多个所述连接机构沿垂直于所述第一方向及所述第二方向的第三方向间隔设置，在所述第三方向上，每相邻两个所述第一安装点位对齐，相邻两个所述第二安装点位对齐。

在其中一个实施例中，在所述第三方向上，每相邻两个所述连接杆之间设置有支撑杆。

在其中一个实施例中，每个所述连接杆上套设有联接套，每个所述支撑杆的两端分别与沿所述第三方向相邻的两个所述联接套可拆卸地连接。

在其中一个实施例中，在所述第三方向上，每相邻两个所述联接套的相对两个表面均开设有卡槽，所述支撑杆的两端分别穿设并卡持于相邻两个所述联接套的所述卡槽内。

在其中一个实施例中，所述连接机构为两个，且每个所述连接机构包括两个连接杆，四个所述连接杆在由所述第二方向及所述第三方向形成的平面内呈矩形排布。

在其中一个实施例中，所述连接杆上设置有偏转角度测量仪，所述偏转角度测量仪用于测量所述连接杆的偏转角度。

在其中一个实施例中，每个所述连接杆上设置有单轴电阻式应变片。

在其中一个实施例中，所述连接杆为不锈钢杆。

上述剪切盒连接装置，由多个连接杆、第一固定件及第二固定件相互配合，以形成多连杆机构。在剪切盒试验过程中，与驱动装置连接的第一固定件只能沿第一方向移动，并不会偏转，故构成多连杆机构的第二固定件也不会发生偏转。由此，在直剪试验过程中，即使分别位于上盒体及下盒体内的剪切试样的上半部分及下半部分出现侧向偏转的现象，第二固定件也只会带动上盒体相对于下盒体同时沿第一方向及第二方向移动，并不会发生侧向偏转的情况，有效地提高了试验结果的准确性单轴电阻式应变片。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中剪切盒连接装置处于一个使用状态时的结构示意图；

图2为本发明较佳实施例中剪切盒连接装置处于另一使用状态时的结构示意图；

图3为图1及图2所示剪切盒连接装置中第一固定件的结构示意图；

图4为图1及图2所示剪切盒连接装置中第二固定件的结构示意图；

图5为图1及图1所示剪切盒连接装置的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件被指为在另一元件“上”时，其能直接在其他元件上或亦可存在中间元件。亦可以理解的是，当元件被指为在两个元件“之间”时，其可为两个元件之间的唯一一个，或亦可存在一或多个中间元件。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

此外，附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的剪切盒连接装置10用于连接剪切盒30及驱动装置20，以便于针对剪切盒30内的剪切试样进行直剪试验。剪切盒30包括上盒体31及下盒体32。剪切盒连接装置10安装于驱动装置20与剪切盒30之间以构成岩石剪切试验设备。剪切盒连接装置10包括连接机构100。连接机构100包括第一固定件110、第二固定件120及多个连接杆130。

请一并参阅图2，第一固定件110包括相对的第一端111及第二端112。第一端111用于连接驱动装置20。剪切盒30与第一端111可通过螺接等可拆卸地连接方式连接，也可以通过焊接等方式固定连接。第一端111及第二端112的连线方向为第一方向40。第二端122的端部沿垂直于第一方向40的第二方向50间隔设置有多个第一安装点位1121。当岩石剪切试验设备位于水平面时，第一方向40为水平方向，第二方向50为竖直方向。

第二固定件120包括相对的第三端121及第四端122。第三端121用于连接上盒体31。第四端122的端部沿第二方向50间隔设置有多个第二安装点位1221。具体的，第二固定件120与第一固定件110间隔设置。

多个连接杆130间隔设置。多个连接杆130的两端分别与多个第一安装点位1121及多个第二安装点位1221一一对应且可转动地连接。具体的，多个连接杆130平行且间隔设置。连接杆130通常由不锈钢、合金钢等强度及刚度都较大的材料制成。

在本实施例中，连接杆130为铝合金杆。铝合金具有质轻、较高的强度及刚度的特性，从而使得连接杆130的强度及刚度在满足试验要求的同时，还具有较轻的质量，从而使得连接机构130较为轻便，有利于直剪试验的运行。

其中，第二固定件120相对于第一固定件110可操作地同时沿第一方向40及垂直于第一方向40的第二方向50移动。当岩石剪切试验设备位于水平面时，第一方向40为水平方向，第二方向50为竖直方向。

在实际使用过程中，驱动装置20给第一固定件110提供一个沿第一方向40的水平力，并通过分别与第一固定件110及第二固定件120活动连接的连接杆130，将这个水平力传递给第二固定件120，并在这个水平力的作用下，第二固定件120相对于第一固定件110同时沿第一方向40及第二方向50移动，此时由于下盒体32固定于岩石剪切试验设备的支座上并不会移动，故上盒体31在第二固定件120的带动下相对于下盒体32同时沿第一方向40及第二方向50移动，以对同时位于上盒体31及下盒体32内的剪切试样进行直剪试验。

由此，在直剪试验过程中，即使分别位于上盒体31及下盒体内32的剪切试样的上半部分及下半部分出现侧向偏转的现象，第二固定件120也只会带动上盒体31相对于下盒体32同时沿第一方向40及第二方向50移动，并不会发生侧向偏转的情况，有效地提高了试验结果的准确性。

在本实施例中，每个连接杆130的两端分别通过第一转轴141及第二转轴142与对应第一安装点位1121及对应第二安装点位1221可转动地连接。其中，第一转轴141及第二转轴142可以为销轴组件、螺杆、光轴等。每个连接杆130的两端、每个第一安装点位1121及每个第二安装点位1221均开设有通孔或螺孔，第一转轴141或第二转轴142与通孔或螺孔配合，实现连接杆130与第一安装点位1121或第二安装点位1221之间的可转动地连接。

请一并参阅图5，在本实施例中，连接机构100为多个。多个连接机构100沿垂直于第一方向40及第二方向50的第三方向60间隔设置。当岩石剪切试验设备位于水平面时，第一方向40为水平方向，第二方向50为竖直方向，第三方向60为水平方向。在第三方向60上，每相邻两个第一安装点位1121对齐，每相邻两个第二安装点位1221对齐。

多个连接机构100的设置，可保证剪切盒30及驱动装置20沿第三方向60上均有多个安装位，有效地提高了驱动装置20及剪切盒30与剪切盒连接装置10之间连接的稳定性，使得剪切盒30在直剪试验过程中更为稳定，进一步降低了剪切盒30在直剪试验过程中发生偏转的概率，进一步提高了试验结果的准确性。

进一步的，在本实施例中，在第三方向60上，每相邻两个连接杆130之间设置有支撑杆200。由此，支撑杆200沿第三方向60延伸。支撑杆200主要起支撑及连接作用。通过支撑杆200可实现相邻两个连接机构100之间的固定连接，从而保证剪切盒连接装置10的结构稳定性，使得剪切盒30在直剪试验过程中更为稳定，更进一步提高了试验结果的准确性。

更进一步的，在本实施例中，每个连接杆130上套设有联接套300。每个支撑杆200的两端分别与沿第三方向60相邻的两个联接套300可拆卸地连接。在设备安装过程中，只需要将支撑杆200的两端分别与沿第三方向60相邻的两个联接套300可拆卸地连接，即可实现相邻两个连接机构100之间的连接。故将支撑杆200与联接套300设置为可拆卸地连接方式，使得剪切盒连接装置10的装配更为简单。而且，可根据实际需要，通过调节支撑杆200的长度，来调节相邻两个连接机构100之间的距离，使得剪切盒连接装置10的使用更为方便。

更进一步的，在本实施例中，在第三方向60上，每相邻两个联接套300的相对两个表面均开设有卡槽(图未示)。支撑杆200的两端分别穿设并卡持于相邻两个联接套300的卡槽内。由此，只需要将支撑杆200的两端分别卡入相邻两个联接套300上相对设置的两个卡槽内，即可实现相邻两个联接套300与支撑杆200之间的安装，使得相邻两个连接机构100的连接更为方便。

进一步的，在本实施例中，连接机构100为两个。每个连接机构100包括两个连接杆130。四个连接杆130在由第一方向40及第二方向50形成的平面内呈矩形排布。由此，每个连接机构100中的两个连接杆130与第一固定件110及第二固定件120之间形成四连杆机构，只需要两个连接杆130就可以避免第二固定件120相对于第一固定件110发生侧向偏转的情况。而两个连接机构100的设置，可避免安装于第二固定件120上的剪切盒30在直剪试验过程中发生侧向摆动的情况。因此，在由第二方向50及第三方向60构成的平面内，将四个连接杆130呈矩形排布，在保证安装于第二固定件120上的剪切盒30在直剪试验过程中具有较高的运行稳定性同时，可简化剪切盒连接装置10的结构，减轻剪切盒连接装置10的质量。

请再次参阅图1、图2及图5，在本实施例中，连接杆130上设置有偏转角度测量仪400。由于每个连接杆130的偏转角度相同，故偏转角度测量仪400只需要安装于其中一个连接杆130上即可。偏转角度测量仪400用于测量连接杆130的偏转角度。在直剪试验过程中，由于第二固定件120相对于第一固定件110同时沿第一方向40及第二方向50移动，使得连接杆130会发生偏转。故在试验过程，偏转角度测量仪400可通过测量直接显示连接杆130的偏转角度，以为后续剪切试样的研究提供试验数据。因此，偏转角度测量仪400的使用，以方便针对剪切试样的直剪试验的进行。

在本实施例中，每个连接杆130上设置有单轴电阻式应变片500。具体的，当连接件130包括多个连接杆130时，每个连接杆130上均设置有一个单轴电阻式应变片500。单轴电阻式应变片500用于在直剪试验过程中测量连接杆130内所产生的应变，之后通过进一步的换算可得到连接杆130所产生的拉力，以为后续针对剪切试样的研究提供试验数据。由此，单轴电阻式应变片500的设置，以方便针对剪切试样的直剪试验的进行。

上述剪切盒连接装置10，由多个连接杆130、第一固定件110及第二固定件120相互配合，以形成多连杆机构。在剪切盒试验过程中，与驱动装置20连接的第一固定件110只能沿第一方向移动，并不会偏转，故构成多连杆机构的第二固定件120也不会发生偏转。由此，在直剪试验过程中，即使分别位于上盒体31及下盒体32内的剪切试样的上半部分及下半部分出现侧向偏转的现象，第二固定件120也只会带动上盒体31相对于下盒体32同时沿第一方向40及第二方向50移动，并不会发生侧向偏转的情况，有效地提高了试验结果的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种剪切盒连接装置，用于连接剪切盒与驱动装置，所述剪切盒包括相对设置的上盒体及下盒体，其特征在于，所述剪切盒连接装置包括连接机构，所述连接机构包括：

第一固定件，包括相对的第一端及第二端，所述第一端用于连接所述驱动装置，所述第一端及所述第二端的连线方向为第一方向，所述第二端的端部沿垂直于所述第一方向的第二方向间隔设置有多个第一安装点位；

第二固定件，包括相对的第三端及第四端，所述第三端用于连接所述上盒体，所述第四端的端部沿所述第二方向间隔设置有多个第二安装点位；及

多个间隔设置的连接杆，多个连接杆的两端分别与多个所述第一安装点位及多个所述第二安装点位一一对应且可转动地连接；

其中，所述第二固定件件相对于所述第一固定件可操作地同时沿所述第一方向及垂直于所述第一方向的第二方向移动。

2.根据权利要求1所述的剪切盒连接装置，其特征在于，每个所述连接杆的两端分别通过第一转轴及第二转轴与对应所述第一安装点位及对应所述第二安装点位可转动地连接。

3.根据权利要求1所述的剪切盒连接装置，其特征在于，所述连接机构为多个，且多个所述连接机构沿垂直于所述第一方向及所述第二方向的第三方向间隔设置，在所述第三方向上，每相邻两个所述第一安装点位对齐，相邻两个所述第二安装点位对齐。

4.根据权利要求3所述的剪切盒连接装置，其特征在于，在所述第三方向上，每相邻两个所述连接杆之间设置有支撑杆。

5.根据权利要求4所述的剪切盒连接装置，其特征在于，每个所述连接杆上套设有联接套，每个所述支撑杆的两端分别与沿所述第三方向相邻的两个所述联接套可拆卸地连接。

6.根据权利要求5所述的剪切盒连接装置，其特征在于，在所述第三方向上，每相邻两个所述联接套的相对两个表面均开设有卡槽，所述支撑杆的两端分别穿设并卡持于相邻两个所述联接套的所述卡槽内。

7.根据权利要求3所述的剪切盒连接装置，其特征在于，所述连接机构为两个，且每个所述连接机构包括两个连接杆，四个所述连接杆在由所述第二方向及所述第三方向形成的平面内呈矩形排布。

8.根据权利要求1所述的剪切盒连接装置，其特征在于，所述连接杆上设置有偏转角度测量仪，所述偏转角度测量仪用于测量所述连接杆的偏转角度。

9.根据权利要求1所述的剪切盒连接装置，其特征在于，每个所述连接杆上设置有单轴电阻式应变片。

10.根据权利要求1所述的剪切盒连接装置，其特征在于，所述连接杆为不锈钢杆。

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