CN111289331A - 快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置及制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置及制样方法，包括压实养护机，下压实盘、上压实盘、养护盘同轴线安装在压实养护机内，下压实盘底部连接压实养护机的顶出机构，圆环形的养护盘上沿径向设有多个独立控制的第二传送带，下压实盘的直径不大于养护盘的中心孔直径；水平设置的第一传送带的传输末端能够与下压实盘的边缘接触，第一传送带上放置有多个模具，距压实养护机最近的模具正上方安装有传料管道，正下方安装有振动机，第一传送带的驱动电机、第二传送带、振动机、电磁阀、顶出机构、养护盘分别与计算机电连接。本发明结构简单，集搅拌、制模、养护于一体，搅拌均匀，防止粉尘，减少材料损耗，提高制样效率。

Description

快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置及制样方法

技术领域

本发明属于试验材料制备技术领域，涉及一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置及制样方法。

背景技术

在当前建筑设计中，随着岩土工程的高速发展，越来越多的建筑工程项目都开始向岩石地区发展，为此需要深入了解岩石材料在复杂地质情况下的稳定程度，然而在自然状态下岩石材料的强度不仅与岩石本身材料有关，还受到岩体中结构面的影响，整体力学特征表现出很大的随机性，不易准确获得结构相关参数，这时就需要制备出一种与岩石材料性能相似的类岩石材料来替代岩石，用以类比研究岩石材料内部结构及力学性质；为了获得不同种类岩石的类岩石材料，需要大量配置不同种类的材料配比以及相同种类材料下不同配比的平行实验，制作类岩石试样来得到与岩石性能相似的各原材料配比，而目前的类岩石试样制样过程繁琐，每一步都需要人工控制，且制样过程损耗过多，产生粉尘较多，损耗时间也比较久，效率较低下，这些都对最终实验结果产生不同的影响，因此需要寻求一种快速有效生产类岩石试样的装置及方法，达到减少实验误差，快速制样的目的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，结构简单，集搅拌、制模、养护于一体，压实与养护相结合，节省了制样时间，提高了制样效率，搅拌均匀，防止粉尘，减少材料损耗，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的另一目的是，提供一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法。

本发明所采用的技术方案是，一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，包括压实养护机，下压实盘、上压实盘、养护盘同轴线安装在压实养护机内，下压实盘底部连接压实养护机的顶出机构，上压实盘固定于下压实盘的正上方，圆环形的养护盘通过旋转电机实现绕轴线旋转，养护盘上沿径向设有多个独立控制的第二传送带，下压实盘的直径不大于养护盘的中心孔直径；水平设置的第一传送带穿过压实养护机，第一传送带的传输末端能够与下压实盘的边缘接触，第一传送带与养护盘的竖直间距大于模具的高度，第一传送带上放置有多个模具，距压实养护机最近的模具正上方安装有传料管道，传料管道通过电磁阀与试样搅拌器的出料口相连，距压实养护机最近的模具正下方安装有振动机，振动机的振动端与模具底部的第一传送带接触；第一传送带的驱动电机、第二传送带的驱动电机、振动机、电磁阀、压实养护机的顶出机构、养护盘的驱动电机分别与计算机电连接。

进一步的，所述下压实盘与顶出机构铰接，下压实盘底部远离第一传送带的一侧安装有电推杆，下压实盘与第一传送带接触处至下压实盘中心之间设有矩形槽。

进一步的，每个所述第二传送带上均安装有第一压力传感器，第一压力传感器的输出端与计算机连接，用于反馈养护盘上的空位；计算机与养护盘的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘转动，使得空位对应的第二传送带与下压实盘上的矩形槽接触；计算机分别与每个第二传送带的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制对应的第二传送带启动或停止。

进一步的，所述养护盘包括多个同轴的环形盘，最内侧环形盘的宽度大于其它环形盘的宽度，模具在所有环形盘上停止点的径向间距相等，且等于模具在最内侧的环形盘上停止点与模具在第二传送带上落点之间的距离；最外侧环形盘的外边缘设置环形挡墙。

进一步的，所述每个模具通过第二紧固件与第一传送带连接，模具上端通过第一紧固件与套筒相连，模具上端的咬合凹槽与套筒上的咬合凸槽相配合；放置不同模具的第一传送带之间通过铁链连接；上压实盘的直径不大于模具的内径。

进一步的，所述第一传送带穿过压实养护机的位置安装有感应门，模具上安装有非接触式的感应装置控制开关，感应装置控制开关与感应门通过微波或红外线感应。

进一步的，所述试样搅拌器包括锥形的筒体，固体原料储箱通过固体原料投放管道连接筒体，液体原料储箱通过液体原料投放管道连接筒体，固体原料投放管道上安装有第一投放泵，液体原料投放管道上安装有第二投放泵；筒体的中心安装有搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机的输出轴连接，搅拌轴的上端设有二层斜叶圆盘涡轮搅拌叶，搅拌轴的下端设有形状大小与试样搅拌器的底部相适应的螺旋搅拌叶，螺旋搅拌叶与竖直方向呈5°夹角；搅拌轴下端均匀分布有出气孔，搅拌轴上端均匀分布有吸气孔，搅拌轴为空心结构，出气孔与吸气孔之间的搅拌轴内设有可旋转的管道排风换气扇；试样搅拌器内安装有均匀性测定仪，均匀性测定仪、搅拌电机、电磁阀分别与计算机连接，计算机用于根据均匀性测定仪反馈的信号分别控制搅拌电机、电磁阀的启闭。

进一步的，所述压实养护机的顶部安装有旋转电机，旋转电机的输出轴通过空心转轴与上压实盘的中心连接，空心转轴内部安装有电动推杆，电动推杆的伸缩头下端安装有搅拌叶片，搅拌叶片的形状为弧形，搅拌叶片向其旋转方向弯曲。

进一步的，所述振动机通过支撑底座与模具下端连接，模具下端与支撑底座之间安装有第二压力传感器，支撑底座为向上凸起的齿状结构，支撑底座采用十字交叉摆放，振动机的振动频率0-50Hz，振幅0-5mm。

一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，采用上述快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，包括以下步骤：

S1，组装、并固定模具于第一传送带上，将制样所需材料按比例加入试样搅拌器中；

S2，通过计算机控制试样搅拌器的搅拌轴旋转，待充分搅拌5min后，由均匀性测定仪测定混合材料均匀性，如若未达到要求的均匀性，则继续搅拌5min，再次反馈均匀性，待均匀性测定仪显示充分搅拌均匀后，计算机控制电磁阀打开，搅拌均匀的混合料通过传料管道进入模具，同时控制振动机的振动电机打开，当第二压力传感器检测到模具及混合料总重量达到预设值时，通过计算机控制电磁阀关闭，控制第一传送带的驱动电机启动，将装满混合料的模具传送到压实养护机中，同时将下一个空的模具移动到传料管道正下方；

S3，通过计算机控制电推杆收缩，使得下压实盘远离第一传送带的一侧向下倾斜5°，使得模具从第一传送带经矩形槽运送到下压实盘中心，计算机控制电推杆伸长，使得下压实盘恢复水平位置；

S4，计算机控制压实养护机的顶出机构上升，带动下压实盘向上移动，与上压实盘一起对模具内的土样施加轴向压力，通过轴向压力表控制轴向压力，当达到指定压实度后，稳压10s；

S5，计算机控制压实养护机的顶出机构下降，带动下压实盘向下移动至高出养护盘5±0.2mm，计算机根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘转动，使得空位对应的第二传送带与下压实盘上的矩形槽接触，同时开启空位对应的第二传送带；通过计算机控制电推杆伸长，使得下压实盘远离第一传送带的一侧向上倾斜5°，压实完成的模具经矩形槽运送到第二传送带上，通过第二传送带运送至养护盘上对应的停止点，计算机控制养护盘转动，旋转养护到龄期。

本发明的有益效果是：

1.本发明将压实与养护两者统一起来，模具试样在压实进行的同时对已经压实好的试样进行养护，大大节省了时间，提高了制样效率。在试样制作过程中，套筒中多余料连同模具内的混合材料通过压实养护机加载装置一起被压实，可弥补模具中材料因振捣不密实及材料进入模具不均匀而产生的体积增大，同时可通过调节压实养护机加载荷载，精确控制制样轴向压力。

2.本发明在试样制作过程中，采用密闭电动搅拌法搅拌混合材料，减少了粉尘的扩散，并且可通过控制搅拌器旋转的速率和时间来控制搅拌进程，提高搅拌效率，减少了制样过程中材料的损耗，并可使混合材料搅拌更均匀。

3.本发明采用压力传感器控制主要搅拌、压实的设备，整个制样过程中，采用控制系统控制，通过采用控制系统显示器来设定各个装置的实验参数，即可保证混合材料均匀进入模具，又可在混合材料完全进入模具后可运送混合材料进入压实养护机进行压实，控制混合材料进入模具速度、搅拌速度、混合均匀及将模具传送到压实养护机进行压实，从而达到全自动一体化完成类岩石试样制备过程，实现连续制作试样，提高了制样效率。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中投放泵的结构示意图。

图3是本发明实施例中模具及套筒的结构示意图。

图4是本发明实施例中压实养护机的结构示意图。

图5a是本发明实施例中上压实盘的主视图。

图5b是本发明实施例中上压实盘的仰视图。

图6是本发明实施例中养护盘的结构示意图。

图7a是本发明实施例中振动机的结构示意图。

图7b是本发明实施例中支撑底座的俯视图。

图8是本发明实施例中试样搅拌器的结构示意图。

图中，1.第一投放泵；1-1.第一投放室；1-2.通料孔；1-3.第二投放室；2.固体原料投放管道；3.试样搅拌器；3-1.搅拌电机；3-2.搅拌轴；3-3.出气孔；3-4.吸气孔；4.液体原料投放管道；5.第二投放泵；6.第一紧固件；7.套筒；7-1.咬合凸槽；8.第二压力传感器；9.均匀性测定仪；10.传料管道；11.电磁阀；12.筒体；13.电线；14.压实养护机；14-1.显示屏；14-2.压实开关；14-3.上压实盘；14-3-1.搅拌叶片；14-3-2.电动推杆；14-4.下压实盘；14-4-1.矩形槽；14-5.养护盘；14-5-1.环形盘；14-5-3.第二传送带；14-6.温度显示器；14-7.感应门；14-8.电推杆；14-9.轴向压力表；15.计算机；16.模具；16-1.咬合凹槽；17.第二紧固件；18.第一传送带；19.振动机；19-1.振动电机；19-2.支撑底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

本发明实施例快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，结构如图1所示，包括压实养护机14，下压实盘14-4、上压实盘14-3、养护盘14-5同轴线的安装在压实养护机14内，下压实盘14-4底部连接压实养护机14的顶出机构，下压实盘14-4与顶出机构铰接，上压实盘14-3固定于下压实盘14-4的正上方，圆环形的养护盘14-5通过旋转电机实现绕轴线旋转，养护盘14-5上沿径向设有多个独立控制的第二传送带14-5-3，第二传送带14-5-3的带轮安装在养护盘14-5内部；上压实盘14-3的直径不大于模具16的内径，下压实盘14-4的直径不大于养护盘14-5的中心孔直径；水平设置的第一传送带18穿过压实养护机14，第一传送带18的传输末端与下压实盘14-4的边缘接触，第一传送带18与养护盘14-5的竖直间距大于模具16的高度，第一传送带18上放置有多个模具16，距压实养护机14最近的模具16的正上方安装有传料管道10，传料管道10通过电磁阀11与试样搅拌器3的出料口相连，距压实养护机14最近的模具16的正下方安装有振动机19，振动机19的振动端与模具16底部的第一传送带18接触；第一传送带18的驱动电机、第二传送带14-5-3的驱动电机、振动机19、电磁阀11、压实养护机14的顶出机构、养护盘14-5的驱动电机分别通过电线13与计算机15连接。压实养护机14内为恒温恒湿环境，压实养护机14内安装有温度显示器14-6，温度显示器14-6与计算机15连接，维持压实养护机14内恒温恒湿的装置为现有技术。

如图3所示，模具16为Ф50×h100mm或是Ф50×h50mm的标准双开钢模具，模具16上端通过第一紧固件6与套筒7相连，为了防止混合料外泄，模具16上端的咬合凹槽16-1与套筒7上的咬合凸槽7-1相配合，提高连接强度，增加模具16的高度，便于试验时一次装样加载压实成型，因为相似材料配置的试样在压实过程中体积大量减少。每个模具16通过第二紧固件17与第一传送带18连接，第二紧固件17嵌入第一传送带18上2mm深的凹槽中，可将整个模具16卡紧，起到定位各个模具16的作用；放置不同模具16的第一传送带18之间通过铁链连接。每段传送带的长度不小于模具16的长度，每段刚好放置一个模具16，即可保证装样的模具16振动，而不引起其他模具振动。

如图4所示，第一传送带18穿过压实养护机14的位置安装有感应门14-7，模具16上安装有非接触式的感应装置控制开关，感应装置控制开关与感应门14-7通过微波或红外线感应，感应装置控制开关型号为BMD1459。下压实盘14-4底部远离第一传送带18的一侧安装有电推杆14-8，下压实盘14-4与第一传送带18接触处至下压实盘14-4中心之间设有矩形槽14-4-1，矩形槽14-4-1深度2mm；当感应门14-7感应到模具16时，感应门14-7打开，模具16通过第一传送带18运送至压实养护机14中，同时将下一空的模具16移动到传料管道10正下方；通过计算机15控制电推杆14-8收缩，使得下压实盘14-4远离第一传送带18的一侧向下倾斜5°，使得模具16在重力作用下从第一传送带18沿矩形槽14-4-1运送到下压实盘14-4中心，计算机15控制电推杆14-8伸长，使得下压实盘14-4恢复水平位置。当感应门14-7未感应到模具16时，感应门14-7始终呈关闭状态，保证压实养护机14始终处于恒温恒湿的密闭状态。

上压实盘14-3固定于下压实盘14-4的正上方，压实开关14-2到“U”，计算机15控制压实养护机14的顶出机构上升，带动下压实盘14-4向上移动，与上压实盘14-3一起对模具16内的土样施加轴向压力，轴向压力表14-9的压力探头安装于上压实盘14-3上表面，轴向压力表14-9的型号为Y-60BF，显示屏14-1与轴向压力表14-9电连接，用于显示轴向压力，通过轴向压力表14-9控制轴向压力，当达到指定压实度后，稳压10s，计算机15控制压实开关14-2到“D”，完成压实。上压实盘14-3有足够的刚度，直径为49.8±0.1mm，且足以承受压实模具16的荷载，实现一次压成，下压实盘14-4同样有足够的刚度，直径为75mm，可承受压实模具16的荷载以及模具16、混合料、套筒7的重量。

如图5a-5b所示，压实养护机14的顶部安装有旋转电机，旋转电机型号为60KTYZ，旋转电机的输出轴通过空心转轴与上压实盘14-3的中心连接，空心转轴内部安装有电动推杆14-3-2，电动推杆14-3-2的型号为JN185，电动推杆14-3-2的伸缩头的下端安装有搅拌叶片，搅拌叶片的数量不小于3个，形状为弧形，搅拌叶片向其旋转方向弯曲；搅拌叶片在电动推杆14-3-2的作用下可以向下伸出上压实盘14-3或者收缩至上压实盘14-3内部，收缩时与上压实盘14-3底面平齐；工作过程为：计算机15控制压实开关14-2到“U”，下压实盘14-4上升使类岩石试样压实，稳压5s后，计算机15控制下压实盘14-4向下方移动1cm，控制电动推杆14-3-2带动搅拌叶片向下伸出1.2cm，同时通过旋转电机控制上压实盘14-3水平旋转，通过搅拌叶片使类岩石材料表面疏松，5s后，计算机15控制搅拌叶片收缩至上压实盘14-3内部，收缩时与上压实盘14-3底面平齐，下压实盘14-4继续上升使类岩石材料受压，待稳压10s后，下压实盘14-4下降至原始位置，使类岩石材料表面受压平整，符合试验规范中试样表面平整度的要求。采用常规压实时，由于材料并不是均匀的分布在模具中，直接压实会导致试样上表面粗糙，不平整，压实完成的模具需要砂纸打磨平整，费时费力，粉尘污染严重；而采用本发明的方法既能防止因直接压实带来的试样上表面粗糙不均而影响试验，同时也避免后期试验前对试样表面打磨的工序。

每个第二传送带14-5-3上均安装有第一压力传感器，第一压力传感器型号：PX309-005A5V，第一压力传感器的输出端与计算机15连接，当第一压力传感器显示压力小于预设值（该位置为空位），计算机15与养护盘14-5的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘14-5转动至空位对应的第二传送带14-5-3与下压实盘14-4上的矩形槽14-4-1接触；计算机15分别与每个第二传送带14-5-3的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制对应的第二传送带14-5-3启动或停止。压实完成后，计算机15控制压实养护机14的顶出机构下降，带动下压实盘14-4向下移动至高出养护盘14-5（5±0.2 mm），计算机15根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘14-5转动，使得空位对应的第二传送带14-5-3与下压实盘14-4上的矩形槽14-4-1接触，同时开启空位对应的第二传送带14-5-3；通过计算机15控制电推杆14-8伸长，使得下压实盘14-4远离第一传送带18的一侧向上倾斜5°，压实完成的模具16在重力作用下沿矩形槽14-4-1运送到第二传送带14-5-3上，通过第二传送带14-5-3运送至养护盘14-5上对应的停止点，计算机15控制养护盘14-5转动，旋转养护到龄期，保证每个试样都可以充分与养护室中湿度接触，避免传统养护箱在养护过程中，静止会出现湿度和温度不均匀，造成试样养护差异，避免出现养护质量差异性。

上压实盘14-3的直径不大于模具16的内径，养护盘14-5与下压实盘14-4运动互不干扰，压实完成后模具16在压实养护机14内完成压实后，由于下压实盘14-4、第二传送带14-5-3均在压实养护机14内，压实完成的模具16在运输的过程中也在完成养护；环形盘14-5-1为顺时针旋转，一开始每完成一次压样及送样环形盘转动一个模具位置，然后继续每完成每一次压样及送样环形盘14-5-1转动，进而保证环形盘14-5-1上能充分排满待养护的试样，提高制样效率。

如图6所示，养护盘14-5可结合压实养护机14的体积，再根据批量制样数量要求选择适合直径，便于一次完成多个试样的养护，养护盘14-5包括多个同轴的环形盘14-5-1，最内侧环形盘14-5-1的宽度大于其它环形盘14-5-1的宽度，模具16在所有环形盘14-5-1上停止点的径向间距相等，且等于模具16在最内侧环形盘14-5-1上停止点与模具16在第二传送带14-5-3上落点之间的距离；当设有两个环形盘14-5-1时，先通过第二传送带14-5-3将模具16移动至最内侧环形盘14-5-1上的停止点，停止该第二传送带14-5-3，通过计算机15控制电推杆14-8伸长，使得下压实盘14-4远离第一传送带18的一侧向上倾斜5°，压实完成的模具16在重力作用下沿矩形槽14-4-1落到第二传送带14-5-3上，启动该第二传送带14-5-3，将落点处的模具16运送至最内侧环形盘14-5-1上停止点的同时，原来在最内侧环形盘14-5-1上的模具16被运送至外侧的环形盘14-5-1上的停止点，依次类推，可以放置更多模具16，实现一次大批量制作养护，提高养护效率。最外侧环形盘14-5-1的外边缘设置环形挡墙，挡墙高2±0.2mm，且具有足够刚度，防止模具16掉落。

如图7a-7b所示，振动机19通过支撑底座19-2与模具16下端连接，模具16下端与支撑底座19-2之间安装有第二压力传感器8，用于检测模具16的重量，支撑底座19-2为向上凸起的齿状结构，支撑底座19-2采用十字交叉摆放，利于振动机19工作，又增加了装置的稳定性。当混合料缓慢进入模具16时，振动机19开始工作，根据试样要求，设置振动电机19-1振动频率在0-50Hz范围变化，振幅在0-5mm范围变化。

如图8所示，试样搅拌器3包括锥形的筒体12，固体原料储箱通过固体原料投放管道2连接筒体12，液体原料储箱通过液体原料投放管道4连接筒体12，固体原料投放管道2上安装有第一投放泵1，液体原料投放管道4上安装有第二投放泵5；筒体12的中心安装有搅拌轴3-2，搅拌轴3-2与搅拌电机3-1的输出轴连接，搅拌轴3-2的上端设有二层斜叶圆盘涡轮搅拌叶，搅拌轴3-2的下端设有形状大小与筒体12的底部相适应的螺旋搅拌叶，螺旋搅拌叶与竖直方向呈5°夹角，上端结构可保证材料不至于大量赋予搅拌叶上，下方可保证材料搅拌均匀，不至于材料有部分搅拌不到，使其不均匀；搅拌轴3-2下端20mm范围内均匀分布有直径0.5mm的出气孔3-3，搅拌轴3-2上端20mm范围内也均匀分布有直径0.5mm的吸气孔3-4，搅拌轴3-2为空心结构，在设有出气孔3-3与吸气孔3-4之间的搅拌轴3-2内设有可旋转的小型管道吸排风换气扇，型号为九叶风50风机，可根据混合材料的颗粒大小来设定吸排风换气扇产生的气流强度和气流的角度；换气扇设定高中低三档次，喷出不同强度的气流，其中高档适用于平均粒径在1mm~0.1mm范围的颗粒，中档适用于平均粒径在0.1mm-0.01mm范围的颗粒，低档适用于平均粒径在0.01mm以下范围的颗粒；出气孔3-3与吸气孔3-4形成一个循环的通道，气流从搅拌轴3-2下端喷出，喷出角度为0°-90°，使搅拌容器内气压保持稳定，搅拌固体原料时，吸气孔3-4可以持续通入空气，防止原料因为密度不同分层而造成搅拌不均匀的情况，通过气流实现加速搅拌均匀性的效果；试样搅拌器3内安装有均匀性测定仪9，均匀性测定仪9、搅拌电机3-1、电磁阀11分别与计算机15连接，计算机15用于根据均匀性测定仪9反馈的信号分别控制搅拌电机3-1、电磁阀11的启闭。

搅拌轴3-2转动方向顺逆时针交替转动30s，旋转频率为0-200r/min，均匀性测定仪9用于测定混合料均匀性，当均匀性达到要求时，通过计算机15控制电磁阀11打开，没达到要求时，继续搅拌5min，直到均匀性达到要求。整个搅拌过程在全封闭的试样搅拌器3中进行，避免了粉尘的扩散。

如图2所示， 泵5结构相同，均包括第一投放室1-1，第一投放室1-1底部通过通料孔1-2与第二投放室1-3连通，第二投放室1-3底部设有第三压力传感器，第三压力传感器通过计算机15与通料孔1-2的启闭门电连接，第三压力传感器的型号：PX309-005A5V；原料事先准备于第一投放室1-1中，待第二投放室1-3中质量达到设定值时，通料孔1-2的启闭门关闭，采用双投放室，用于精确控制原料投入的质量；通过通料孔1-2可防止突发意外时，一次性投入过多原料而来不及关闭送料开关，造成加入过多，降低制样精度，同时造成送料的浪费。计算机15上安装有AT89C51自动加料系统，通过事先在AT89C51自动加料系统中设定相关控制参数，实现对整个装置进行全自动化控制。

一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，采用上述快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，包括以下步骤：

S1，检查试验装置各部分是否完好可用，组装、并固定模具16在第一传送带18上，将制样所需材料按比例加入试样搅拌器3中；

打开计算机15，在AT89C51自动加料系统中设定第二压力传感器8数值及轴向压力表14-9的压力，将事先准备好的固体原料放在第一投放泵1中，通过计算机15控制打开送料开关，将固体原料通过固体原料投放管道2进入试样搅拌器3中，同理，将事先准备好的液体原料放入第二投放泵5中，通过计算机15控制送料开关，将液体原料通过液体原料投放管道4进入试样搅拌器3中；

S2，通过计算机15控制试样搅拌器3的搅拌轴3-2旋转，开启换气扇，通过气流实现加速搅拌均匀性的效果，待充分搅拌5min后，由均匀性测定仪9测定混合材料均匀性（由测得电阻判断其均匀性），均匀性测定仪9采用ZC25电阻绝缘测试仪，由搅拌过程时电阻变化幅度大小判定材料是否搅拌均匀，经济实用；如若未达到要求的均匀性，则继续搅拌5min，再次反馈均匀性，待均匀性测定仪9显示充分搅拌均匀后，计算机15控制电磁阀11打开，搅拌均匀的混合料通过传料管道10进入模具16，同时控制振动机19的开关打开，振动机19开始工作使模具16内材料振捣均匀，当第二压力传感器8检测到模具16及混合料总重量达到预设值时，通过计算机15控制电磁阀11关闭，控制第一传送带18的驱动电机启动，将装满混合料的模具16传送到压实养护机14中，同时将下一空的模具16移动到传料管道10正下方；

S3，通过计算机15控制电推杆收缩，使得下压实盘14-4远离第一传送带18的一侧向下倾斜5°，使得模具16从第一传送带18经矩形槽14-4-1运送到下压实盘14-4中心，计算机15控制电推杆14-8伸长，使得下压实盘14-4恢复水平位置；

S4，计算机15控制压实养护机14的顶出机构上升，带动下压实盘14-4向上移动，与上压实盘14-3一起对模具16内的土样施加轴向压力，通过轴向压力表14-9控制轴向压力，当达到指定压实度后，稳压10s；

S5，计算机15控制压实养护机14的顶出机构下降，带动下压实盘14-4向下移动至与养护盘14-5平齐，计算机15根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘14-5转动，使得空位对应的第二传送带14-5-3与下压实盘14-4上的矩形槽14-4-1接触，同时开启空位对应的第二传送带14-5-3；通过计算机15控制电推杆14-8伸长，使得下压实盘14-4远离第一传送带18的一侧向上倾斜5°，压实完成的模具16经矩形槽14-4-1运送到第二传送带14-5-3上，通过第二传送带14-5-3运送至养护盘14-5上对应的停止点，计算机15控制养护盘14-5转动，旋转养护到龄期。

根据实验要求，重新调整原料配比，设定制样过程中的相关参数，并重复步骤S1-S5。

本发明压实机和养护箱为一体，实现两个过程的统一，快速实现两个过程的同步进行，避免压实后的模具和试样一起传送到养护箱的过程，节约了时间，避免压实养护分步进行所造成的材料损耗，同时考虑到养护箱要长期保持恒温恒湿状态，避免每次制样完成都要打开恒温恒湿箱，减少了打开恒温恒湿箱的次数，节约能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，包括压实养护机（14），下压实盘（14-4）、上压实盘（14-3）、养护盘（14-5）同轴线安装在压实养护机（14）内，下压实盘（14-4）底部连接压实养护机（14）的顶出机构，上压实盘（14-3）固定于下压实盘（14-4）的正上方，圆环形的养护盘（14-5）通过旋转电机实现绕轴线旋转，养护盘（14-5）上沿径向设有多个独立控制的第二传送带（14-5-3），下压实盘（14-4）的直径不大于养护盘（14-5）的中心孔直径；水平设置的第一传送带（18）穿过压实养护机（14），第一传送带（18）的传输末端能够与下压实盘（14-4）的边缘接触，第一传送带（18）与养护盘（14-5）的竖直间距大于模具（16）的高度，第一传送带（18）上放置有多个模具（16），距压实养护机（14）最近的模具（16）正上方安装有传料管道（10），传料管道（10）通过电磁阀（11）与试样搅拌器（3）的出料口相连，距压实养护机（14）最近的模具（16）正下方安装有振动机（19），振动机（19）的振动端与模具（16）底部的第一传送带（18）接触；第一传送带（18）的驱动电机、第二传送带（14-5-3）的驱动电机、振动机（19）、电磁阀（11）、压实养护机（14）的顶出机构、养护盘（14-5）的驱动电机分别与计算机（15）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述下压实盘（14-4）与顶出机构铰接，下压实盘（14-4）底部远离第一传送带（18）的一侧安装有电推杆（14-8），下压实盘（14-4）与第一传送带（18）接触处至下压实盘（14-4）中心之间设有矩形槽（14-4-1）。

3.根据权利要求1或2所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，每个所述第二传送带（14-5-3）上均安装有第一压力传感器，第一压力传感器的输出端与计算机（15）连接，用于反馈养护盘（14-5）上的空位；计算机（15）与养护盘（14-5）的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘（14-5）转动，使得空位对应的第二传送带（14-5-3）与下压实盘（14-4）上的矩形槽（14-4-1）接触；计算机（15）分别与每个第二传送带（14-5-3）的驱动电机连接，用于根据第一压力传感器的反馈信号控制对应的第二传送带（14-5-3）启动或停止。

4.根据权利要求1或2所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述养护盘（14-5）包括多个同轴的环形盘（14-5-1），最内侧环形盘（14-5-1）的宽度大于其它环形盘（14-5-1）的宽度，模具（16）在所有环形盘（14-5-1）上停止点的径向间距相等，且等于模具（16）在最内侧的环形盘（14-5-1）上停止点与模具（16）在第二传送带（14-5-3）上落点之间的距离；最外侧环形盘（14-5-1）的外边缘设置环形挡墙。

5.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述每个模具（16）通过第二紧固件（17）与第一传送带（18）连接，模具（16）上端通过第一紧固件（6）与套筒（7）相连，模具（16）上端的咬合凹槽（16-1）与套筒（7）上的咬合凸槽（7-1）相配合；放置不同模具（16）的第一传送带（18）之间通过铁链连接；上压实盘（14-3）的直径不大于模具（16）的内径。

6.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述第一传送带（18）穿过压实养护机（14）的位置安装有感应门（14-7），模具（16）上安装有非接触式的感应装置控制开关，感应装置控制开关与感应门（14-7）通过微波或红外线感应。

7.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述试样搅拌器（3）包括锥形的筒体（12），固体原料储箱通过固体原料投放管道（2）连接筒体（12），液体原料储箱通过液体原料投放管道（4）连接筒体（12），固体原料投放管道（2）上安装有第一投放泵（1），液体原料投放管道（4）上安装有第二投放泵（5）；筒体（12）的中心安装有搅拌轴（3-2），搅拌轴（3-2）与搅拌电机（3-1）的输出轴连接，搅拌轴（3-2）的上端设有二层斜叶圆盘涡轮搅拌叶，搅拌轴（3-2）的下端设有形状大小与试样搅拌器（3）的底部相适应的螺旋搅拌叶，螺旋搅拌叶与竖直方向呈5°夹角；搅拌轴（3-2）下端均匀分布有出气孔（3-3），搅拌轴（3-2）上端均匀分布有吸气孔（3-4），搅拌轴（3-2）为空心结构，出气孔（3-3）与吸气孔（3-4）之间的搅拌轴（3-2）内设有可旋转的管道排风换气扇；试样搅拌器（3）内安装有均匀性测定仪（9），均匀性测定仪（9）、搅拌电机（3-1）、电磁阀（11）分别与计算机（15）连接，计算机（15）用于根据均匀性测定仪（9）反馈的信号分别控制搅拌电机（3-1）、电磁阀（11）的启闭。

8.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述压实养护机（14）的顶部安装有旋转电机，旋转电机的输出轴通过空心转轴与上压实盘（14-3）的中心连接，空心转轴内部安装有电动推杆（14-3-2），电动推杆（14-3-2）的伸缩头下端安装有搅拌叶片，搅拌叶片的形状为弧形，搅拌叶片向其旋转方向弯曲。

9.根据权利要求1所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置，其特征在于，所述振动机（19）通过支撑底座（19-2）与模具（16）下端连接，模具（16）下端与支撑底座（19-2）之间安装有第二压力传感器（8），支撑底座（19-2）为向上凸起的齿状结构，支撑底座（19-2）采用十字交叉摆放，振动机（19）的振动频率0-50Hz，振幅0-5mm。

10.一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，其特征在于，采用如权利要求1-2或5-9任意一项权利要求所述的一种快速实现类岩石试样制备的全自动一体化装置的制样方法，包括以下步骤：

S1，组装、并固定模具（16）于第一传送带（18）上，将制样所需材料按比例加入试样搅拌器（3）中；

S2，通过计算机（15）控制试样搅拌器（3）的搅拌轴（3-2）旋转，待充分搅拌5min后，由均匀性测定仪（9）测定混合材料均匀性，如若未达到要求的均匀性，则继续搅拌5min，再次反馈均匀性，待均匀性测定仪（9）显示充分搅拌均匀后，计算机（15）控制电磁阀（11）打开，搅拌均匀的混合料通过传料管道（10）进入模具（16），同时控制振动机（19）的振动电机（19-1）打开，当第二压力传感器（8）检测到模具（16）及混合料总重量达到预设值时，通过计算机（15）控制电磁阀（11）关闭，控制第一传送带（18）的驱动电机启动，将装满混合料的模具（16）传送到压实养护机（14）中，同时将下一个空的模具（16）移动到传料管道（10）正下方；

S3，通过计算机（15）控制电推杆（14-8）收缩，使得下压实盘（14-4）远离第一传送带（18）的一侧向下倾斜5°，使得模具（16）从第一传送带（18）经矩形槽（14-4-1）运送到下压实盘（14-4）中心，计算机（15）控制电推杆（14-8）伸长，使得下压实盘（14-4）恢复水平位置；

S4，计算机（15）控制压实养护机（14）的顶出机构上升，带动下压实盘（14-4）向上移动，与上压实盘（14-3）一起对模具（16）内的土样施加轴向压力，通过轴向压力表（14-9）控制轴向压力，当达到指定压实度后，稳压10s；

S5，计算机（15）控制压实养护机（14）的顶出机构下降，带动下压实盘（14-4）向下移动至高出养护盘（14-5）5±0.2mm，计算机（15）根据第一压力传感器的反馈信号控制养护盘（14-5）转动，使得空位对应的第二传送带（14-5-3）与下压实盘（14-4）上的矩形槽（14-4-1）接触，同时开启空位对应的第二传送带（14-5-3）；通过计算机（15）控制电推杆（14-8）伸长，使得下压实盘（14-4）远离第一传送带（18）的一侧向上倾斜5°，压实完成的模具（16）经矩形槽（14-4-1）运送到第二传送带（14-5-3）上，通过第二传送带（14-5-3）运送至养护盘（14-5）上对应的停止点，计算机（15）控制养护盘（14-5）转动，旋转养护到龄期。

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