CN112729901A - 一种土工试验用制样装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种土工试验用制样装置，涉及土工试验制样设备的技术领域，包括用于放置试样的底板，试样上设置有取芯刀具，底板上设置有用于下压取芯刀具的下压机构，底板上设置有用于切割试样的切割机构，切割机构包括用于水平切割试样的滑动刀具和用于驱动滑动刀具沿竖直方向移动的驱动机构。本申请具有方便使用人员多次切割试样并取出取芯刀具的效果。

Description

一种土工试验用制样装置及使用方法

技术领域

本申请涉及土工试验制样设备的技术领域，尤其是涉及一种土工试验用制样装置及使用方法。

背景技术

建筑工程中需要对施工现场的土壤性质和土壤力学性质进行检测，因此需要在施工现场取得土壤试样，将试样送至实验室中经专业设备进行实验。实验结果能够帮助设计师对建筑结构进行优化，从而提升建筑物的安全性。实验人员需要在施工现场取得圆柱形的试样，通过容器将试样带回实验室，为提升实验数据的可靠性，实验人员需要将试样中心位置的土壤取出，这一流程即为制样。

相关的土工试验制样装置包括水平设置的底板和液压缸，液压缸竖直设置在底板上表面上。使用人员将试样竖直放置在底板上，在试样上端面上设置圆筒形的取芯刀具，通过液压缸竖直移动，能够使液压缸将取芯刀具压入试样中。使用人员通过切割刀具将试样切断，从而取出试样中的取芯刀具。使用人员将取芯刀具及取芯刀具中积聚的土壤放入检测设备中，能够得出土壤的详细数据，完成实验。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：为了保证试验数据的准确性，实验人员可能在试样中多次取样，因此需要多次切割试样，造成不便。

发明内容

本申请的目的之一是提供一种土工试验用制样装置，其具有方便使用人员多次切割试样并取出取芯刀具的效果。

本申请提供的一种土工试验用制样装置采用如下的技术方案：

一种土工试验用制样装置，包括用于放置试样的底板，试样上设置有取芯刀具，底板上设置有用于下压取芯刀具的下压机构，底板上设置有用于切割试样的切割机构，切割机构包括用于水平切割试样的滑动刀具和用于驱动滑动刀具沿竖直方向移动的驱动机构。

通过采用上述技术方案，通过在底板上设置下压机构，使下压机构能够将设置在试样上的取芯刀具压入试样中，通过在底板上设置切割机构，使滑动刀具能够沿水平方向滑动，从而切割试样，方便使用人员取出取芯刀具，通过在底板上设置驱动机构，使驱动机构能够带动滑动刀具竖直移动，方便使用人员根据试样的高度和取芯刀具的位置调整滑动刀具的位置，起到方便使用人员多次切割试样并取出取芯刀具的效果。

可选的，驱动机构包括若干安装架和若干伸缩件一，安装架设置在底板上，伸缩件一的一端固定在安装架上，另一端固定在滑动刀具上。

通过采用上述技术方案，通过在底板上设置安装架，使伸缩件一设置在安装架上，使用人员通过驱动伸缩件一伸缩，能够使滑动刀具沿竖直方向移动。

可选的，滑动刀具包括若干滑动件和切割刀，滑动件上设置有固定部和滑动部，驱动机构与固定部连接，切割刀与滑动部连接。

通过采用上述技术方案，通过使驱动机构与固定部连接，使驱动机构能够通过带动滑动件竖直移动，进而使切割刀沿竖直方向移动，使用人员能够通过控制滑动部在固定部上滑动，从而使切割刀能够水平滑动，达到自动切割试样的效果。

可选的，伸缩件一上远离安装架的一端上设置有双层安装架，双层安装架上设置有两套滑动刀具，两套滑动刀具沿竖直方向间隔设置，两套滑动刀具的间距等于取芯刀具的高度。

通过采用上述技术方案，通过在伸缩件一上设置双层安装架，使双层安装架上设置有两套滑动刀具，从而使上层滑动刀具和下层的滑动刀具能够分别移动至与试样内的取芯刀具上端和下端同高，此时两切割刀能够将取芯刀具上方和下方的试样切除，方便使用人员取出取芯刀具。

可选的，试样上可拆卸连接有取样套筒，取样套筒为圆筒形结构，取样套筒内壁抵接在试样外壁上。

通过采用上述技术方案，通过在试样上可拆卸连接取样套筒，使取样套筒能够抵接在试样的侧壁上，在下压机构将取芯刀具压入试样的过程中，试样内部具有水平方向的内应力，通过在试样外套设取样套筒，使取样套筒对试样起到支撑作用，减少试样由于下压机构作用而碎裂的几率。

可选的，取样套筒包括弹性板材和连接机构，弹性板材为具有弹性的矩形板结构，连接机构用于使弹性板材保持圆筒形。

通过采用上述技术方案，通过在弹性板材上设置连接机构，使用人员能够将弹性板材围成圆筒形结构，并通过连接机构使弹性板材保持圆筒形结构，使弹性板材能够围在不同直径的试样外壁上，方便使用。

可选的，底板上滑动连接有固定套筒，固定套筒用于套设在试样和取样套筒外，固定套筒的滑动方向为竖直方向。

通过采用上述技术方案，通过在底板上滑动设置固定套筒，使固定套筒能够下滑并套设在试样外，从而使固定套筒对试样起到保护作用，起到减少试样在下压过程中试样滑动的效果。

可选的，下压机构包括立柱、伸缩件一和下压板，立柱竖直设置在底板上，立柱上端设置有安装梁，伸缩件一的一端固定在安装梁上，另一端与下压板连接。

通过采用上述技术方案，通过在立柱上设置伸缩件一，使伸缩件一能够通过伸缩带动驱动件

可选的，伸缩件一和下压板之间设置有用于检测下压板对伸缩件一施加压力数值的压力传感器，压力传感器上电连接有控制器，控制器上电连接有继电器一，继电器一上设置有激光测距器，激光测距器用于检测下压板相对激光测距器的距离，压力传感器输出电信号至控制器中，控制器驱动继电器一进行动作，从而使激光测距器检测激光测距器与下压板的间距，激光测距器与控制器的输出端电连接，控制器的输出端上电连接有继电器二，继电器二与液压缸二的油泵连接，控制器根据激光测距器的电信号驱动继电器二动作，从而控制液压缸二伸缩，进而使滑动刀具与试样内的取芯刀具同高。

通过采用上述技术方案，通过在下压机构上设置激光测距器，使激光测距器照射在下压板上，通过使压力传感器检测下压板上对伸缩件二的压力，得出取芯刀具的初始位置，当下压板随下压机构上升时，下压板与取芯刀具脱离连接，从而使控制器能够得知试样内的取芯刀具的位置。当控制器通过激光测距器得知取芯刀具的位置后，控制器能够控制滑动刀具移动至与取芯刀具同高的位置，从而起到快速对刀并自动加工的效果。

本申请的发明目的之二是提供一种土工试验用制样装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：使用人员将取样套筒套设在试样外壁上。

S2：使用人员将试样竖直放置在底板上。

S3：使用人员拉动固定套筒，使固定套筒下落并抵接在底板上，固定套筒套设在取样套筒外。

S4：使用人员将取芯刀具设置在试样上端面上，并通过下压机构将取芯刀具压入试样中。

S5：使用人员上移固定套筒，从试样上卸下取样套筒，使用人员将试样抵接在固定弧板一侧。

S6：使用人员通过切割机构切下埋有取芯刀具的部分试样。

综上所述，本申请的有益技术效果为：

1.通过在伸缩件一上设置双层安装架，使双层安装架上设置有两套滑动刀具，从而使上层滑动刀具和下层的滑动刀具能够分别移动至与试样内的取芯刀具上端和下端同高，此时两切割刀能够将取芯刀具上方和下方的试样切除，方便使用人员取出取芯刀具；

2.通过在试样上可拆卸连接取样套筒，使取样套筒能够抵接在试样的侧壁上，在下压机构将取芯刀具压入试样的过程中，试样内部具有水平方向的内应力，通过在试样外套设取样套筒，使取样套筒对试样起到支撑作用，减少试样由于下压机构作用而碎裂的几率；

3.通过在下压机构上设置激光测距器，使激光测距器照射在下压板上，通过使压力传感器检测下压板上对伸缩件二的压力，得出取芯刀具的初始位置，当下压板随下压机构上升时，下压板与取芯刀具脱离连接，从而使控制器能够得知试样内的取芯刀具的位置。当控制器通过激光测距器得知取芯刀具的位置后，控制器能够控制滑动刀具移动至与取芯刀具同高的位置，从而起到快速对刀并自动加工的效果。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图一。

图2是本申请的整体结构示意图二。

图3是下压环的连接关系示意图。

图4是取样套筒的整体结构示意图。

图5是图4中A部分的局部放大示意图。

图6是激光测距器和压力传感器的逻辑框图。

附图标记：1、底板；11、固定弧板；2、下压机构；21、立柱；211、安装梁；22、液压缸一；23、下压板；231、下压环；24、取芯刀具；3、取样套筒；31、弹性板材；32、连接机构；321、连接件一；322、连接件二；323、钢绳；324、固定件；325、卡件；326、底座；327、螺母；4、固定套筒；41、筒体；42、滑动座；5、切割机构；51、安装架；52、液压缸二；521、双层安装架；522、油泵；53、线性电机；54、切割刀；6、试样；7、激光测距器；8、压力传感器；81、控制器；82、继电器一；83、继电器二。

具体实施方式

以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本申请公开的一种土工试验用制样装置，包括底板1，底板1水平设置，底板1用于放置圆柱形的试样6。底板1上表面上设置有用于制样的下压机构2。试样6上可拆卸连接有取样套筒3，取样套筒3为圆筒形结构，取样套筒3套设在试样6上。底板1上设置有用于固定取样套筒3和试样6的固定套筒4，固定套筒4能够将试样6固定在底板1上，从而减少下压机构2对试样6进行挤压时，试样6滑移的几率，起到提高取样质量的效果。

参照图2和图3，下压机构2包括两个立柱21、一个伸缩件一和一个下压板23。两个立柱21竖直固定在底板1上，立柱21上远离底板1的一侧上固定有安装梁211，伸缩件一竖直设置且固定在安装梁211上。伸缩件一能够伸缩，伸缩件一可选用为液压缸一22，液压缸一22的缸体固定在安装梁211上靠近底板1的一侧，液压缸一22的活塞杆与下压板23固定连接。下压板23与底板1平行设置，使用人员通过控制液压缸一22伸缩，能够控制下压板23向靠近或远离底板1的方向移动，使用人员通过将试样6放置在下压板23下方，能够使下压板23向下压动试样6。下压机构2还包括取芯刀具24，取芯刀具24设置在试样6上靠近下压板23的一端端面上。取芯刀具24为圆环形结构，取芯刀具24的长度方向与试样6的长度方向均与底板1垂直。使用人员通过控制下压板23下移，能够将取芯刀具24压入试样6中，从而使取芯刀具24空腔中存留试样6中心部的土壤，使用人员取出取芯刀具24，即可达到制作试验用的土壤样品的目的。下压板23上远离液压缸一22的一侧设置有用于顶动取芯刀具24的下压环231，下压环231能够抵接在取芯刀具24的上端，从而使取芯刀具24能够在下压板23作用下压至试样6内。

参照图2和图4，取样套筒3包括弹性板材31和连接机构32。弹性板材31为具有弹性的矩形薄板结构，使用人员能够将弹性板材31弯折成圆筒形结构。连接机构32用于使弹性板材31保持圆筒形，从而使弹性板材31能够套设在不同直径的试样6上。通过使用厚度较薄的弹性板材31围住试样6，使弹性板材31能够较为紧密地抵接在试样6外壁上，进而使取芯刀具24压进试样6的过程中试样6的横截面能够保持为圆形。下压板23下压取芯刀具24时，试样6内具有水平方向的应力，通过在试样6上套设取样套筒3，使取样套筒3对试样6起到水平方向的支撑作用，减少试样6崩碎的几率。

参照图4和图5，连接机构32包括连接件一321、连接件二322和钢绳323，连接件一321固定在弹性板材31一端侧壁上，连接件二322设置在弹性板材31远离试样6的一侧表面上。钢绳323两端分别贯穿连接件一321和连接件二322并伸出，钢绳323端部上设置有用于卡在连接件一321和连接件二322上的固定件324，使用人员通过调整固定件324，能够调整钢绳323位于连接件一321和连接件二322之间部分的长度，从而起到调整弹性板材31围成圆筒的直径的效果，使弹性板材31能够围住不同直径的试样6。

参照图4和图5，固定件324包括若干卡件325、底座326和若干螺母327。卡件325为部分弯折为弧形的杆状结构，卡件325两端部互相平行，卡件325两端贯穿底座326，螺母327螺纹连接在卡件325端部，从而使卡件325固定在底座326上。卡件325上具有弧度的部分抵接在钢绳323端部上，从而使卡件325和底座326夹持钢绳323。底座326卡接在连接件一321和连接件二322上，从而使钢绳323的两端能够分别固定在连接件一321和连接件二322上。

参照图1和图2，固定套筒4滑动连接在立柱21上。固定套筒4包括筒体41和两个滑动座42，筒体41套设在液压缸一22外，滑动座42滑动连接在立柱21上，滑动座42固定连接在筒体41侧壁上。通过在筒体41上设置滑动座42，使筒体41能够沿立柱21长度方向竖直滑动，方便使用。筒体41能够下落至底板1上，从而套设在试样6和取样套筒3外，此时下压机构2能够对试样6进行取样，试样6在筒体41内受到挤压，起到减少试样6滑移几率的效果。

参照图1和图2，底板1上设置有用于切割试样6的切割机构5。切割机构5包括驱动机构和滑动刀具，驱动机构包括若干安装架51和若干伸缩件二，安装架51分为两组，每组安装架51均沿同一水平直线方向依次间隔设置。伸缩件二可选用为液压缸二52，液压缸二52竖直设置在安装架51上，液压缸二52的缸体固定在安装架51上，液压缸二52的活塞杆与滑动刀具连接。滑动刀具包括两个滑动件和切割刀54，滑动件可选用为线性电机53，线性电机53的固定部水平设置且与液压缸二52的活塞杆固定连接。使用人员通过控制液压缸二52伸缩，能够使线性电机53竖直移动。两个线性电机53设置在筒体41两侧，从而使筒体41能够下落至两线性电机53之间。切割刀54固定在线性电机53的滑动部上，切割刀54为直线形刀具，切割刀54的两端分别固定在两个线性电机53的滑动部上，使用人员通过控制两个线性电机53，能够使切割刀54向靠近试样6的方向滑动并切割试样6，从而方便使用人员取出试样6中的取芯刀具24。底板1上设置有用于固定试样6的固定弧板11，固定弧板11竖直设置，使用人员将试样6抵接在固定弧板11上一侧，并使切割刀54由试样6上远离固定弧板11的一侧逐渐靠近试样6并切割试样6，从而使切割刀54能够切下埋有取芯刀具24的部分试样6。

参照图1和图2，液压缸二52的活塞杆上固定有双层安装架521，双层安装架521上设置有两套滑动刀具，两套滑动刀具沿竖直方向依次间隔设置，两套滑动刀具的竖直间距为取芯刀具24的高度，使用人员控制液压缸二52竖直移动至上层的滑动刀具与取芯刀具24上端同高时，位于下层的滑动刀具能够与取芯刀具24的下端同高，此时两套滑动刀具能够分别切割试样6，从而使试样6内的埋有取芯刀具24的部分露出，方便使用人员取出取芯刀具24。

参照图2和图6，下压机构2上设置有压力传感器8，压力传感器8固定在液压缸一22与下压板23之间。压力传感器8用于监测下压板23对液压缸一22施加的压力，当液压缸一22带动下压板23下移并抵接在取芯刀具24上时，压力传感器8监测到压力。压力传感器8上电连接有控制器81，控制器81上电连接有继电器一82，安装梁211上设置有用于检测下压板23移动距离的激光测距器7。激光测距器7与继电器一82电连接。当压力传感器8检测到读数时，说明下压板23抵接在取芯刀具24上，液压缸一22开始将取芯刀具24压入试样6中，此时压力传感器8发出电信号，控制器81接收电信号并通过继电器一82控制激光测距器7记录距离，从而得出取芯刀具24在试样6上的初始位置。当下压板23将取芯刀具24压入试样6中后，使用人员控制液压缸一22收缩，此时下压板23与取芯刀具24脱离接触，压力传感器8检测到的压力为零，输出电信号，控制器81通过继电器一82控制激光测距器7，使激光测距器7测出下压板23位移的距离，进而得出取芯刀具24在试样6内的位置。激光测距器7与控制器81的输入端电连接，激光测距器7将激光测距器7与下压板23的间距转化为电信号并输入至控制器81中，控制器81通过激光测距器7能够得知取芯刀具24上端和下端在试样6内的位置。控制器81上连接有继电器二83，继电器二83与液压缸二52的油泵522连接，控制器81根据激光测距器7的电信号驱动继电器二83动作，从而使控制器81能够控制液压缸二52，直至液压缸二52带动两个切割刀54分别位于与取芯刀具24上端和下端同高的位置，方便切割机构5自动找准并切割试样6。

本申请还公开了一种土工试验用制样装置的使用方法,采用上述的一种土工试验用制样装置进行制样,包括如下步骤：

S1：使用人员将取样套筒3套设在试样6外壁上。

S2：使用人员将试样6竖直放置在底板1上。

S3：使用人员拉动固定套筒4，使固定套筒4下落并抵接在底板1上，固定套筒4套设在取样套筒3外。

S4：使用人员将取芯刀具24设置在试样6上端面上，并通过下压机构2将取芯刀具24压入试样6中。

S5：使用人员上移固定套筒4，从试样6上卸下取样套筒3，使用人员将试样6抵接在固定弧板11一侧。

S6：使用人员通过切割机构5切下埋有取芯刀具24的部分试样6。

本实施例的实施原理为：通过在底板1上设置下压机构2，使下压机构2能够将取芯刀具24压入试样6中，通过在试样6外壁上设置取样套筒3，使取样套筒3对试样6起到支撑作用，通过在立柱21上滑动设置固定套筒4，使固定套筒4能够下移并套设在试样6上，从而减少下压机构2挤压试样6过程中试样6滑移的几率。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土工试验用制样装置，包括用于放置试样（6）的底板（1），试样（6）上设置有取芯刀具（24），底板（1）上设置有用于下压取芯刀具（24）的下压机构（2），其特征在于：所述底板（1）上设置有用于切割试样（6）的切割机构（5），切割机构（5）包括用于水平切割试样（6）的滑动刀具和用于驱动滑动刀具沿竖直方向移动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述驱动机构包括若干安装架（51）和若干伸缩件一，安装架（51）设置在底板（1）上，伸缩件一的一端固定在安装架（51）上，另一端固定在滑动刀具上。

3.根据权利要求1所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述滑动刀具包括若干滑动件和切割刀（54），滑动件上设置有固定部和滑动部，驱动机构与固定部连接，切割刀（54）与滑动部连接。

4.根据权利要求2所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述伸缩件一上远离安装架（51）的一端上设置有双层安装架（521），双层安装架（521）上设置有两套滑动刀具，两套滑动刀具沿竖直方向间隔设置，两套滑动刀具的间距等于取芯刀具（24）的高度。

5.根据权利要求1所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述试样（6）上可拆卸连接有取样套筒（3），取样套筒（3）为圆筒形结构，取样套筒（3）内壁抵接在试样（6）外壁上。

6.根据权利要求5所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述取样套筒（3）包括弹性板材（31）和连接机构（32），弹性板材（31）为具有弹性的矩形板结构，连接机构（32）用于使弹性板材（31）保持圆筒形。

7.根据权利要求6所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述底板（1）上滑动连接有固定套筒（4），固定套筒（4）用于套设在试样（6）和取样套筒（3）外，固定套筒（4）的滑动方向为竖直方向。

8.根据权利要求2所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述下压机构（2）包括立柱（21）、伸缩件一和下压板（23），立柱（21）竖直设置在底板（1）上，立柱（21）上端设置有安装梁（211），伸缩件一的一端固定在安装梁（211）上，另一端与下压板（23）连接。

9.根据权利要求8所述的一种土工试验用制样装置，其特征在于：所述伸缩件一和下压板（23）之间设置有用于检测下压板（23）对伸缩件一施加压力数值的压力传感器（8），压力传感器（8）上电连接有控制器（81），控制器（81）上电连接有继电器一（82），继电器一（82）上设置有激光测距器（7），激光测距器（7）用于检测下压板（23）相对激光测距器（7）的距离，压力传感器（8）输出电信号至控制器（81）中，控制器（81）驱动继电器一（82）进行动作，从而使激光测距器（7）检测激光测距器（7）与下压板（23）的间距，激光测距器（7）与控制器（81）的输出端电连接，控制器（81）的输出端上电连接有继电器二（83），继电器二（83）与液压缸二（52）的油泵（522）连接，控制器（81）根据激光测距器（7）的电信号驱动继电器二（83）动作，从而控制液压缸二（52）伸缩，进而使滑动刀具与试样（6）内的取芯刀具（24）同高。

10.根据权利要求1所述的一种土工试验用制样装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用人员将取样套筒（3）套设在试样（6）外壁上；

S2：使用人员将试样（6）竖直放置在底板（1）上；

S3：使用人员拉动固定套筒（4），使固定套筒（4）下落并抵接在底板（1）上，固定套筒（4）套设在取样套筒（3）外；

S4：使用人员将取芯刀具（24）设置在试样（6）上端面上，并通过下压机构（2）将取芯刀具（24）压入试样（6）中；

S5：使用人员上移固定套筒（4），从试样（6）上卸下取样套筒（3），使用人员将试样（6）抵接在固定弧板（11）一侧；

S6：使用人员通过切割机构（5）切下埋有取芯刀具（24）的部分试样（6）。

Images