CN112782005A - 岩石环剪对位试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于力学试验技术领域，尤其涉及一种岩石环剪对位试验装置。该试验装置的下试验座上安装有扭力执行机构，扭力执行机构具有可转动的输出端，托盘的一侧设置在下试验座的顶部上，托盘的另一侧沿水平向凸出下试验座设置，上试验座固定设置在下试验座的顶部上方，上试验座上设置有轴力执行机构，轴力执行机构具有可伸缩的输出端，轴力执行机构的输出端和扭力执行机构的输出端相对设置，吊具的一端可转动地设置在上试验座上，吊具的另一端可操作地转动到托盘的另一侧的上方。本发明可将岩石剪切盒先吊装至吊具上，再转动吊具至托盘的另一侧的上方，并借助托盘将岩石剪切盒快速移动到位，操作快捷，且可使岩石剪切盒精确到位。

Description

岩石环剪对位试验装置

技术领域

本发明属于力学试验技术领域，尤其涉及一种岩石环剪对位试验装置。

背景技术

岩石的抗剪强度是评价岩石力学性质的重要指标之一，准确的获取强度参数对岩体工程具有重要的实际意义。

现有技术中，多通过吊装的方式将装有试样的岩石剪切盒放置在环剪试验仪上进行试验，但岩石剪切盒吊装到位后，需将其精确操作至扭力执行机构的输出端和轴力执行机构的输出端之间，现有技术中多采用人工的方式调整，操作不便，且效果不佳。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种岩石环剪对位试验装置，以解决现有技术中岩石剪切盒的精确到位的操作不便，且效果不佳的技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种岩石环剪对位试验装置，所述试验装置包括：

下试验座，所述下试验座上安装有扭力执行机构，所述扭力执行机构具有可转动的输出端；

托盘，所述托盘的一侧设置在所述下试验座的顶部上，所述托盘的另一侧沿水平向凸出所述下试验座设置；

上试验座，所述上试验座固定设置在所述下试验座的顶部上方，所述上试验座上设置有轴力执行机构，所述轴力执行机构具有可伸缩的输出端，所述轴力执行机构的输出端和所述扭力执行机构的输出端相对设置；

吊具，所述吊具的一端可转动地设置在所述上试验座上，所述吊具的另一端可操作地转动到所述托盘的另一侧的上方。

进一步地，所述托盘的顶面上设置有轨道。

进一步地，所述吊具包括横梁、滑块以及吊绳，所述横梁的一端可转动地连接在所述上试验座上，所述横梁的另一端可操作地转动到所述托盘的另一侧的上方，所述横梁沿水平向设置有滑道，所述滑块可滑动地设置在所述滑道上，所述吊绳的上端连接在所述滑块上，所述吊绳的下端自然下垂。

更进一步地，所述滑块上固定设置有连接轴，所述吊绳的上端可收卷地设置在所述连接轴上。

进一步地，所述下试验座和所述上试验座通过连接架连接，所述连接架包括：

下支板以及上支板，所述下支板和所述上支板按从下至上的顺序设置在所述下试验座和所述上试验座之间；

连接柱，所述连接柱设置有四个，四个所述连接柱的两端分别固定穿过所述下支板以及所述上支板的周边，且，分别和所述下试验座和所述上试验座固定连接，四个所述连接柱绕所述下支板的中心轴间隔设置。

进一步地，所述扭力执行机构包括旋转单元、第一齿轮、第二齿轮、转动轴以及下夹头，其中：

所述旋转单元设置在所述下试验座上，所述旋转单元的输出端做旋转运动；

所述第一齿轮固定设置在所述旋转单元的输出端上；

所述转动轴沿竖向可转动地设置在所述下试验座上，所述第二齿轮固定设置在所述转动轴的下端，且，所述第二齿轮和所述第一齿轮相啮合；

所述下夹头设置在所述转动轴的上端，所述下夹头为所述扭力执行机构的输出端，所述下夹头穿过并凸出所述下支板的中部。

更进一步地，所述转动轴的上端设置有第一对位凹槽，所述第一对位凹槽为锥台状，所述第一对位凹槽的上端直径大于所述第一定位凹槽的下端的直径；

所述下夹头的下端设置有和所述第一对位凹槽相匹配的第一对接部，所述下夹头的上端设置有两个相对的第一对位块，两个所述第一对位块的相对面均为斜面，两个所述第一对位块的上端之间的距离小于两个所述第一对位块下端之间的距离。

优选地，所述第二齿轮的半径大于所述第一齿轮的半径。

进一步地，所述轴力执行机构包括轴向加载油缸以及上夹头，所述轴向加载油缸具有可伸缩的输出端，所述轴向加载油缸的输出端和所述扭力执行机构的输出端相对设置；所述上夹头设置在所述轴向加载油缸的输出端上，所述上夹头为所述轴力执行机构的输出端。

更进一步地，所述轴向加载油缸的输出端上设置有第二对位凹槽，所述第二对位凹槽为锥台状，所述第二对位凹槽的上端直径小于所述第二定位凹槽的下端的直径；

所述上夹头的上端设置有和所述第二对位凹槽相匹配的第二对接部，所述上夹头的下端设置有两个相对的第二对位块，两个所述第二对位块的相对面均为斜面，两个所述第二对位块的上端之间的距离大于两个所述第二对位块下端之间的距离。

本发明的有益效果是：

通过本发明所提供的一种岩石环剪对位试验装置进行试验时，可将岩石剪切盒先吊装至吊具上，再转动吊具至托盘的另一侧的上方，并借助托盘将岩石剪切盒快速移动到位，操作快捷，且可使岩石剪切盒精确到位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本实施例的一种岩石环剪对位试验装置的立体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图1的侧视示意图；

图4为图1的俯视示意图；

图5为本实施例的下夹头的装配示意图；

图6为本实施例的上夹头的装配示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

图1为本实施例的一种岩石环剪对位试验装置的立体示意图，图2为图1的主视示意图，图3为图1的侧视示意图，图4为图1的俯视示意图，结合图1-图4，本实施例的剪试验装置主要包括下试验座1、托盘2、上试验座3以及吊具4。

本实施例的下试验座1上安装有扭力执行机构5，该扭力执行机构5具有可转动的输出端，以为试样提供扭力。

本实施例的托盘2的一侧设置在下试验座1的顶部上，托盘2的另一侧沿水平向凸出下试验座设置，当装有试样的岩石剪切盒7位于托盘2上时，可利用托盘2将装有试样的岩石剪切盒7移动至所需位置。

本实施例的上试验座3固定设置在下试验座1的顶部上方，上试验座3上设置有轴力执行机构6，轴力执行机构6具有可伸缩的输出端，轴力执行机构6的输出端和扭力执行机构5的输出端相对设置，轴力执行机构6用于对试样提供轴向加载力。

本实施例的吊具4的一端可转动地设置在上试验座3上，吊具4的另一端可操作地转动到托盘2的另一侧的上方，操作时，可先将岩石剪切盒7吊装至吊具4上，再转动吊具4至托盘2的另一侧的上方，并借助托盘2将岩石剪切盒7快速移动到位，操作快捷，且可使岩石剪切盒精确到位。

本实施例的托盘2的顶面上可设置有轨道，以对岩石剪切盒7的移动进行导向，提高岩石剪切盒7移动到位的准确性。

另外，本实施例中，轨道可以为斜面，这样可以进一步方便岩石剪切盒7的移动到位。

本实施例中的吊具4包括横梁41、滑块42以及吊绳43，其中，横梁41的一端可转动地连接在上试验座3上，横梁41的另一端可操作地转动到托盘2的另一侧的上方，横梁41沿水平向设置有滑道，滑块42可滑动地设置在滑道上，吊绳43的上端连接在滑块42上，吊绳42的下端自然下垂，用于连接岩石剪切盒7，这样可以通过移动滑块42在滑道中的滑动，通过吊绳43拖动岩石剪切盒7在轨道上移动，以实现岩石剪切盒7的移动到位。

进一步地，本实施例的滑块42上固定设置有连接轴44，吊绳43的上端可收卷地设置在连接轴44上，从而可调整吊绳43的长度，以适应不同尺寸的岩石剪切盒7的操作。

本实施例中，下试验座1和上试验座2可通过连接架8连接成一体，本实施例的连接架8包括下支板81、上支板82以及连接柱83，其中，下支板81和上支板82按从下至上的顺序设置在下试验座1和上试验座2之间，连接柱83设置有四个，四个连接柱83的两端分别固定穿过下支板81以及上支板82的周边，且，分别和下试验座1和上试验座2固定连接，四个连接柱83可绕下支板81的中心轴间隔设置，进而使下试验座1和上试验座2形成一个整体机架。

本实施例中，扭力执行机构5包括旋转单元51、第一齿轮52、第二齿轮53以及转动轴54，其中，旋转单元51设置在下试验座1上，旋转单元51的输出端做旋转运动，第一齿轮52固定设置在旋转单元51的输出端上，转动轴54沿竖向可转动地设置在下试验座1上，第二齿轮53固定设置在转动轴54的下端，且，第二齿轮53和第一齿轮52相啮合，旋转单元51的动力输出可带动第一齿轮52转动，进而驱动第二齿轮53转动，从而可带动转动轴54转动。

进一步地，本实施例中，第二齿轮53的半径大于第一齿轮52的半径，这样可降低转动轴54的转速，是转动轴54具有一个稳定可靠的输出。

另外，本实施例的扭力执行机构5还包括下夹头55，下夹头55设置在转动轴54的上端，下夹头55为扭力执行机构5的输出端，下夹头55穿过并凸出下支板81的中部。

本实施例中，旋转单元51优选为油缸，而转动轴54上设置有扭矩传感器56，以用于获取扭力执行机构5输出的扭力值。

图5为本实施例的下夹头的装配示意图，结合图5，本实施例的转动轴54的上端设置有第一对位凹槽57，第一对位凹槽57为锥台状，第一对位凹槽57的上端直径大于第一定位凹槽57的下端的直径，而下夹头55的下端设置有和第一对位凹槽57相匹配的第一对接部58，下夹头58的上端设置有两个相对的第一对位块59，两个第一对位块59的相对面均为斜面，两个第一对位块59的上端之间的距离小于两个第一对位块59下端之间的距离。岩石剪切盒7移动到两个第一对位块59之间时，两个第一对位块59可以对岩石剪切盒7进行夹持，此时，下夹头55上的第一对接部58可在转动轴54的第一对位凹槽57中转动，在试验过程中，轴力执行机构6会先加载压力，使第一对接部58在第一对位凹槽57中卡紧，转动的转动轴54就可以利用斜面的摩擦力来带动试样转动，以实现岩石剪切盒7的自动对位锁紧。

本实施例中的轴力执行机构6包括轴向加载油缸61，轴向加载油缸61具有可伸缩的输出端，轴向加载油缸61的输出端和扭力执行机构5的输出端相对设置。

进一步地，本实施例中，轴力执行机构6还包括上夹头62，上夹头62设置在轴向加载油缸61的输出端上，上夹头62为轴力执行机构6的输出端，以用于向试样提供轴向加载力。

另外，本实施例中，轴向加载油缸61的输出端上设置有压力传感器63，以用于获取轴向加载油缸61的输出压力值。

图6为本实施例的上夹头的装配示意图，结合图6，本实施例中，轴向加载油缸61的输出端上设置有第二对位凹槽63，第二对位凹槽63为锥台状，第二对位凹槽63的上端直径小于第二定位凹槽的下端的直径，上夹头62的上端设置有和第二对位凹槽63相匹配的第二对接部64，上夹头62的下端设置有两个相对的第二对位块65，两个第二对位块65的相对面均为斜面，两个第二对位块65的上端之间的距离大于两个第二对位块65下端之间的距离。上夹头的装配定位的工作原理和下夹头的装配定位的工作原理类似，本实施例在此不做赘述。

综上所述，本发明所提供的岩石环剪对位试验装置结构简单实用，可快速精确地将岩石剪切盒移动到位，具有很好的实用价值。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：

下试验座，所述下试验座上安装有扭力执行机构，所述扭力执行机构具有可转动的输出端；

托盘，所述托盘的一侧设置在所述下试验座的顶部上，所述托盘的另一侧沿水平向凸出所述下试验座设置；

上试验座，所述上试验座固定设置在所述下试验座的顶部上方，所述上试验座上设置有轴力执行机构，所述轴力执行机构具有可伸缩的输出端，所述轴力执行机构的输出端和所述扭力执行机构的输出端相对设置；

吊具，所述吊具的一端可转动地设置在所述上试验座上，所述吊具的另一端可操作地转动到所述托盘的另一侧的上方。

2.根据权利要求1所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述托盘的顶面上设置有轨道。

3.根据权利要求2所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述吊具包括横梁、滑块以及吊绳，所述横梁的一端可转动地连接在所述上试验座上，所述横梁的另一端可操作地转动到所述托盘的另一侧的上方，所述横梁沿水平向设置有滑道，所述滑块可滑动地设置在所述滑道上，所述吊绳的上端连接在所述滑块上，所述吊绳的下端自然下垂。

4.根据权利要求3所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述滑块上固定设置有连接轴，所述吊绳的上端可收卷地设置在所述连接轴上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述下试验座和所述上试验座通过连接架连接，所述连接架包括：

下支板以及上支板，所述下支板和所述上支板按从下至上的顺序设置在所述下试验座和所述上试验座之间；

连接柱，所述连接柱设置有四个，四个所述连接柱的两端分别固定穿过所述下支板以及所述上支板的周边，且，分别和所述下试验座和所述上试验座固定连接，四个所述连接柱绕所述下支板的中心轴间隔设置。

6.根据权利要求5所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述扭力执行机构包括旋转单元、第一齿轮、第二齿轮、转动轴以及下夹头，其中：

所述旋转单元设置在所述下试验座上，所述旋转单元的输出端做旋转运动；

所述第一齿轮固定设置在所述旋转单元的输出端上；

所述转动轴沿竖向可转动地设置在所述下试验座上，所述第二齿轮固定设置在所述转动轴的下端，且，所述第二齿轮和所述第一齿轮相啮合；

所述下夹头设置在所述转动轴的上端，所述下夹头为所述扭力执行机构的输出端，所述下夹头穿过并凸出所述下支板的中部。

7.根据权利要求6所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述转动轴的上端设置有第一对位凹槽，所述第一对位凹槽为锥台状，所述第一对位凹槽的上端直径大于所述第一定位凹槽的下端的直径；

所述下夹头的下端设置有和所述第一对位凹槽相匹配的第一对接部，所述下夹头的上端设置有两个相对的第一对位块，两个所述第一对位块的相对面均为斜面，两个所述第一对位块的上端之间的距离小于两个所述第一对位块下端之间的距离。

8.根据权利要求6所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述第二齿轮的半径大于所述第一齿轮的半径。

9.根据权利要求5所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述轴力执行机构包括轴向加载油缸以及上夹头，所述轴向加载油缸具有可伸缩的输出端，所述轴向加载油缸的输出端和所述扭力执行机构的输出端相对设置，所述上夹头设置在所述轴向加载油缸的输出端上，所述上夹头为所述轴力执行机构的输出端。

10.根据权利要求9所述的岩石环剪对位试验装置，其特征在于，所述轴向加载油缸的输出端上设置有第二对位凹槽，所述第二对位凹槽为锥台状，所述第二对位凹槽的上端直径小于所述第二定位凹槽的下端的直径；

所述上夹头的上端设置有和所述第二对位凹槽相匹配的第二对接部，所述上夹头的下端设置有两个相对的第二对位块，两个所述第二对位块的相对面均为斜面，两个所述第二对位块的上端之间的距离大于两个所述第二对位块下端之间的距离。

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