CN113334266B - 三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具及使用方法，所述夹具包括两个夹持部和一个固定栓，每一夹持部包括依次固定连接的夹臂段、中心连接件和手握段，两个夹持部的中心连接件通过所述固定栓连接，使得两个中心连接件均可绕固定栓在其所在平面内旋转，所述夹臂段包括依次连接的夹柄、第一连接杆和第二连接杆，所述夹柄的内壁为用于夹持所述圆柱样的作用面，两个夹持部的夹柄相对抱合所述圆柱样，所述夹柄固定于所述第一连接杆的端部，所述第一连接杆和第二连接杆平滑过渡连接且两者之间的夹角为90°。本发明在提高工作效率、降低能耗、确保测试结果和人体安全等方面具有重要意义。

Description

三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具及使用方法

技术领域

本发明涉及冻融土力学测试技术领域，特别是涉及一种三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具及使用方法。

背景技术

土体力学性质的研究离不开室内试验，尤其是当模拟埋深于地下不同深度处土体的受力状态时，围压的施加缺一不可。对于浅表土体三轴力学测试的开展，一般通过水或空气为试样施加围压，大小基本不超过1.0MPa。对于深部土体，较大的埋深对应着较大的围压值，较大围压的施加都是通过液压油来实现的，测试结束后，居于压力室液压油中的试后样品基本都是人工徒手模糊抓握和取出。如果模拟的是土体冻结状态，那么液压油温度将在0℃以下或更低，这不仅对双手易造成冻害和油腐蚀，而且当样品试后变形较大或样品底部与压力室底部产生较大吸力时，由于打滑，不易用力等，极易造成取出失败，或抓握不牢导致压力室内的液压油四溅，同时损坏试后样品的结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出不便的问题，而提供一种三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具。

本发明的另一个目的是提供所述三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具的制作方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，包括两个夹持部和一个固定栓，每一夹持部包括依次固定连接的夹臂段、中心连接件和手握段，两个夹持部的中心连接件通过所述固定栓连接，使得两个中心连接件均可绕固定栓在其所在平面内旋转，所述夹臂段包括依次连接的夹柄、第一连接杆和第二连接杆，所述夹柄的内壁为用于夹持所述圆柱样的作用面，两个夹持部的夹柄相对抱合所述圆柱样，所述夹柄固定于所述第一连接杆的端部，所述第一连接杆和第二连接杆平滑过渡连接且两者之间的夹角为90°，所述第二连接杆的端部固定于所述中心连接件上。

在上述技术方案中，两个所述夹持部结构左右完全对称。

在上述技术方案中，所述夹柄包括金属材质的弧形板和紧密贴合固定于所述弧形板内壁的橡胶垫，所述橡胶垫的表面为所述作用面，所述作用面上形成有通长设置的凸凹纹理。作为优选的，所述凸凹纹理由间隔设置的弧面凹槽和平面凸起构成，下凹部分为弧面，凸起部分的表面为平面。

在上述技术方案中，所述凸凹纹理上设有多个间隔设置的连通槽，连通槽形成在所述平面凸起上，将相邻的弧面凹槽相连通，所述连通槽的延伸方向与凸凹纹理的延伸方向相垂直，连通槽将相邻的凹凸纹理相连通。

在上述技术方案中，所述凸凹纹理的相邻纹理上的连通槽交错设置，进一步加快作用面与样品之间液压油的挤出，所述连通槽为直形槽或倾斜槽。

在上述技术方案中，所述夹柄的弧线长度为所夹持圆柱样试前周长的1/4～1/2，所述夹柄的高度为所夹持圆柱样试前高度的1/8～1/4；

所述第一连接杆的长度为三轴压力室深度的2/5～3/5，第二连接杆呈圆弧状，对应的弦长为三轴压力室外径的1/2，对应的圆心角为60°；第一连接杆与第二连接杆的远离弧线端连接处为一次成型，夹角90°。

在上述技术方案中，所述弧形板的上下边缘均为刃口状，橡胶垫完全覆盖刃口。

在上述技术方案中，所述中心连接件为蝴蝶结扣，固定栓通过两个夹持部的蝴蝶结扣的中心孔将两者连接在一起。

在上述技术方案中，两个夹持部的中心连接件分别为上蝴蝶结扣和下蝴蝶结扣，每一蝴蝶结扣包括中心连接环和对称固定于中心连接环上两个弧形块，上蝴蝶结扣的弧形块的内侧边缘与所述下蝴蝶结扣的中心连接环的外壁相贴合，下蝴蝶结扣的弧形块的内侧边缘与所述上蝴蝶结扣中心连接环的外壁相贴合。

在上述技术方案中，所述手握段包括第三连接杆和手握柄，第三连接杆呈圆弧状，远离圆弧端与蝴蝶结扣的固定焊接点固定连接，第三连接杆与上蝴蝶结扣通过焊接点固定连接，第三连接杆与下蝴蝶结扣通过焊接点固定连接，手握柄为子弹状金属圆管，橡胶套管内径略小于手握柄的外径，紧密套接于所述手握柄外，手握柄的子弹头端尺寸与第三连接杆尺寸相当，另一端外径以手握舒适，使用得当为宜。第三连接杆靠近圆弧端与手握柄的子弹头端固定连接。

在上述技术方案中，第二连接杆和第三连接杆以通过固定栓中心互相垂直的两条线为对称轴，分别前后对称，左右对称。第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和手握柄为空心金属圆管。

在上述技术方案中，所述固定栓包括中间的连接段和固定于所述连接段两侧的限位段，限位段可防止中心连接件脱出，限位段可采用可拆卸连接的方式固定于连接段上，也可装配完成后将限位段焊接于连接段上。

在上述技术方案中，所述第一连接杆的长度大于等于所述三轴压力室的顶部开口的近侧到边缘的距离，小于所述三轴压力室的顶部开口的远侧到边缘的距离。

本发明的另一方面，所述三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，双手对握手握段，并左右开合确保夹具中心连接件活动自如；

步骤2，将夹柄保持在全开状态深入压力室深度的1/3以下，此时保持竖向位置不变，通过两手握段缓慢调节，缩小两夹柄间的距离，当夹柄碰触到圆柱样时，两手握段缓慢靠拢直至加紧，并轻轻提拉，确认稳妥后，一次性提出圆柱样至样品盘；

步骤3，将夹具悬挂于压力室上端口，所述第一连接杆和第二连接杆间的90°夹角卡在三轴压力室上端口外边缘，第一连接杆沿着三轴压力室上端口径向放置，夹柄竖向置于液压油正上方，待附着于夹柄上的液压油流入压力室内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的取出夹具的夹柄采用圆弧板状结构，以便与被夹持圆柱样表面紧密贴合，确保了夹持的牢靠度；夹臂段采用了直管和弯管的组合，以方便调节夹柄深入压力室的深度；手握端也采用了弯管，保证双手对握时有足够的空间。

2.本发明的中心连接件采用蝴蝶结扣，不仅增大了焊接的接触面积，而且保证了夹具整体较轻的重量；中心连接件的整体结构控制夹柄端的开合度，防止了开合过大或过小造成的抱死现象；同时，通过手握端的开合度就可以直接判断夹柄端的开合度。

3.本发明夹柄的上、下里边缘呈刃口状，具有凸凹纹理的橡胶垫完全覆盖至刃口，以实现所述夹具完成取样后悬挂于压力室上端口时，附着在橡胶垫上的液压油顺着凹槽快速流入压力室内，降低了液压油的浪费。同时夹具的整体结构设计确保了将其悬挂于压力室上端口时的平衡性。

4.本发明整体结构采用90°的弯曲，适宜于三轴压力室在常规范围内升降时，使用者无需额外增高或降低本身高度，仅需适当伸长胳膊或弯腰就能实现。

5.本发明结构简单，在提高工作效率、降低能耗、确保测试结果和人体安全等方面具有重要意义。

附图说明

图1本发明夹具半张开状态立体图

图2本发明夹具完全闭合状态立体图

图3本发明夹具夹柄内侧视图

图4是图2中夹具AA’部分平面图

图5是本发明夹具正视图(a)和左视图(b)

图6是橡胶垫表面连通槽的分布示意图。

图7是第一蝴蝶结扣和第二蝴蝶结扣的连接结构示意图。

图8中是本发明的使用状态示意图。

图中：1-夹臂段，1-1-夹柄，1-1-0-弧形板，1-1-1-橡胶垫，1-1-2-连接点，1-1-3-连通槽， 1-2-第一连接杆，1-3-第二连接杆1-3；

2-中心连接件，2-1-上蝴蝶结扣，2-1-1-焊接点，2-1-2-焊接点，2-2-下蝴蝶结扣，2-2-1- 焊接点，2-2-2-焊接点，2-3-固定栓，2-4-中心孔，2-5-弧形块，2-6-中心连接环；

3-手握段，3-1-第三连接杆3-1，3-2-手握柄，3-2-1-橡胶套管，3-2-2-子弹头端。

4-顶部开口，4-1-近侧，4-2-远侧，5-边缘。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，包括两个夹持部和一个固定栓2-3，每一夹持部包括依次固定连接的夹臂段1、中心连接件2和手握段3，两个夹持部的中心连接件2 通过所述固定栓2-3连接，使得两个中心连接件2均可绕固定栓在其所在平面内旋转，所述夹臂段1包括依次连接的夹柄1-1、第一连接杆1-2和第二连接杆1-3，所述夹柄1-1的内壁为用于夹持所述圆柱样的作用面，两个夹持部的夹柄1-1相对抱合所述圆柱样，所述夹柄1-1 固定于所述第一连接杆1-2的端部，所述第一连接杆1-2和第二连接杆1-3平滑过渡连接且两者之间的夹角为90°，所述第二连接杆1-3的端部固定于所述中心连接件2上。

作为优选的，所述夹臂段1、中心连接件2和手握段3材质均为金属，优选为不锈钢，夹臂段1和手握段3分别焊接于中心连接件2的两端。夹柄1-1与第一连接杆1-2焊接，第一连接杆1-2和所述第二连接杆1-3一次成型，夹角为90°。两个夹持部的第二连接杆1-3、中心连接件2、第二连接杆1-3构成类“x”型。

作为优选的，两个所述夹持部结构左右完全对称，便于加工，且提高使用的便利性。

实施例2

所述三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具的使用方法包括以下步骤：

步骤1，双手对握手握段3，并左右开合确保夹具中心连接件2活动自如；

步骤2，将夹柄1-1保持在全开状态深入压力室深度的1/2以下，此时保持竖向位置不变，通过两手握段3缓慢调节，缩小两夹柄1-1间的距离，当夹柄1-1碰触到圆柱样时，两手握段3缓慢靠拢直至加紧，并轻轻提拉，确认稳妥后，一次性提出圆柱样至样品盘；

步骤3，将夹具悬挂于压力室上端口，所述第一连接杆1-2和第二连接杆1-3间的90°夹角卡在三轴压力室上端口外边缘，第一连接杆1-2沿着三轴压力室上端口径向放置，夹柄1-1 竖向置于液压油正上方，待附着于夹柄1-1上的液压油流入压力室内。

作为优选的，所述第一连接杆1-2的长度大于等于所述三轴压力室的顶部开口4的近侧4-1到边缘5的距离，小于所述三轴压力室的顶部开口4的远侧4-2到边缘5的距离。

实施例3

为了提高夹持的稳定性，所述夹柄1-1包括金属材质的弧形板1-1-0和紧密贴合固定于所述弧形板内壁的橡胶垫1-1-1，所述橡胶垫1-1-1的表面为所述作用面，所述作用面上形成有通长设置的凸凹纹理。作为优选的，所述凸凹纹理由间隔设置的弧面凹槽和平面凸起构成，下凹部分为弧面，凸起部分的表面为平面，耐低温、耐油腐蚀且具有延展性的橡胶垫可缓冲加紧力，橡胶垫接触圆柱样面具有凸凹纹理以增强夹持过程中与样品表面的摩擦，防止夹持过程中打滑，同时夹柄1-1的凸凹纹理竖向置于三轴压力室内低温液压油上空时，附着在橡胶垫上的液压油顺着凸凹纹理的凹槽快速流入压力室内。

更进一步的，所述凸凹纹理上设有多个间隔设置的连通槽1-1-3，连通槽形成在所述平面凸起上，将相邻的弧面凹槽相连通，所述连通槽的延伸方向与凸凹纹理的延伸方向相垂直，连通槽将相邻的凹凸纹理相连通，连通槽的设置可在夹持样品时，促进作用面与样品之间液压油的挤出，在作用面压紧在样品表面时，残留在凹凸纹理内的液压油通过连通槽挤出，如此可提高作用面与样品之间的摩擦力。

更为优选的，所述凸凹纹理的相邻纹理上的连通槽1-1-3交错设置，进一步加快作用面与样品之间液压油的挤出。更进一步的，所述连通槽1-1-3为直形槽或倾斜槽，倾斜槽的设置在加快液压油流通的同时，可起到加大摩擦力的作用，同一条平面凸起上，相邻的两个连通槽1-1-3的倾斜方向相反，相反的倾斜放下进一步促进液压油的流通，进一步提高摩擦力，可保证抱紧样品时的稳定性。

如图6中(a)所示，连通槽1-1-3相互对齐，如图6中(b)所示，连通槽1-1-3间隔设置，倾斜方向相反。

作为优选的，所述夹柄1-1的弧线长度为所夹持圆柱样试前周长的1/4～1/2，所述夹柄1-1 的高度为所夹持圆柱样试前高度的1/8～1/4，确保夹持过程中夹柄与试样表面较好的贴合。

作为优选的，所述弧形板的上下边缘均为刃口状，橡胶垫完全覆盖刃口，刃口状的边缘可促进液压油回流至橡胶面，进而顺着凹槽快速流入压力室内。

作为优选的，所述第一连接杆的长度为三轴压力室深度的2/5～3/5，第二连接杆1-3呈圆弧状，对应的弦长为三轴压力室外径的1/2，对应的圆心角为60°；第一连接杆与第二连接杆 1-3的远离弧线端连接处为一次成型，夹角90°。

作为优选的，所述第一连接杆与夹柄的连接点1-1-2位于夹柄圆弧的中间部位，连接稳定性高。

作为优选的，所述中心连接件2为蝴蝶结扣，固定栓通过两个夹持部的蝴蝶结扣的中心孔2-4将两者连接在一起。两个夹持部的蝴蝶结扣分别为上蝴蝶结扣2-1和下蝴蝶结扣2-2，上蝴蝶结扣2-1和下蝴蝶结扣2-2围绕着固定栓2-3左右往复自如地旋转，不允许前后移动。第二连接杆1-3与上蝴蝶结扣2-1通过焊接点2-1-1固定连接，第二连接杆1-3与下蝴蝶结扣 2-2通过焊接点2-2-1固定连接。

更进一步的，如图7所示，上蝴蝶结扣2-1和下蝴蝶结扣2-2结构相同，均包括中心连接环2-6和对称固定于中心连接环上两个弧形块2-5，上蝴蝶结扣2-1的弧形块的内侧边缘与所述下蝴蝶结扣2-2的中心连接环的外壁相贴合，下蝴蝶结扣2-2的弧形块的内侧边缘与所述上蝴蝶结扣2-1中心连接环的外壁相贴合。弧形块与所述中心连接环的弧面配合形成导向，可保证上蝴蝶结扣2-1和下蝴蝶结扣2-2转动时的同轴心运动。

作为优选的，所述手握段3包括第三连接杆3-1和手握柄3-2，第三连接杆3-1呈圆弧状，远离圆弧端与蝴蝶结扣的固定焊接点固定连接，第三连接杆3-1与上蝴蝶结扣2-1通过焊接点2-1-2固定连接，第三连接杆3-1与下蝴蝶结扣2-2通过焊接点2-2-2固定连接，手握柄3-2 为子弹状金属圆管，橡胶套管3-2-1内径略小于手握柄3-2的外径，紧密套接于所述手握柄 3-2外，手握柄3-2的子弹头端3-2-1尺寸与第三连接杆3-1尺寸相当，另一端外径以手握舒适，使用得当为宜。第三连接杆3-1靠近圆弧端与手握柄3-2的子弹头端3-2-1固定连接。

作为优选的，第二连接杆1-3和第三连接杆3-1以通过固定栓2-3中心互相垂直的两条线为对称轴，分别前后对称，左右对称。第一连接杆1-2、第二连接杆1-3、第三连接杆3-1和手握柄3-2为空心金属圆管。

作为优选的，所述固定栓2-3包括中间的连接段和固定于所述连接段两侧的限位段，限位段可防止中心连接件脱出，限位段可采用可拆卸连接的方式固定于连接段上，也可装配完成后将限位段焊接于连接段上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，包括两个夹持部和一个固定栓，每一夹持部包括依次固定连接的夹臂段、中心连接件和手握段，两个夹持部的中心连接件通过所述固定栓连接，使得两个中心连接件均可绕固定栓在其所在平面内旋转，所述夹臂段包括依次连接的夹柄、第一连接杆和第二连接杆，所述夹柄的内壁为用于夹持所述圆柱样的作用面，两个夹持部的夹柄相对抱合所述圆柱样，所述夹柄固定于所述第一连接杆的端部，所述第一连接杆和第二连接杆平滑过渡连接且两者之间的夹角为90°，所述第二连接杆的端部固定于所述中心连接件上；

所述夹柄包括金属材质的弧形板和紧密贴合固定于所述弧形板内壁的橡胶垫，所述橡胶垫的表面为所述作用面，所述作用面上形成有通长设置的凸凹纹理；

所述凸凹纹理上设有多个间隔设置的连通槽，所述凸凹纹理由间隔设置的弧面凹槽和平面凸起构成，下凹部分为弧面，凸起部分的表面为平面，连通槽形成在所述平面凸起上，将相邻的弧面凹槽相连通，所述连通槽的延伸方向与凸凹纹理的延伸方向相垂直，连通槽将相邻的凹凸纹理相连通；

所述夹柄的弧线长度为所夹持圆柱样试前周长的1/4~1/2，所述夹柄的高度为所夹持圆柱样试前高度的1/8~1/4；

所述第一连接杆的长度为三轴压力室深度的2/5~3/5，第二连接杆呈圆弧状，对应的弦长为三轴压力室外径的1/2，对应的圆心角为60°；第一连接杆与第二连接杆的远离弧线端连接处为一次成型，夹角90°；

所述第一连接杆的长度大于等于所述三轴压力室的顶部开口的近侧到边缘的距离，小于所述三轴压力室的顶部开口的远侧到边缘的距离。

2.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，两个所述夹持部结构左右完全对称。

3.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，所述凸凹纹理的相邻纹理上的连通槽交错设置，所述连通槽为直形槽或倾斜槽。

4.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，所述弧形板的上下边缘均为刃口状，橡胶垫完全覆盖刃口。

5.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，所述中心连接件为蝴蝶结扣，固定栓通过两个夹持部的蝴蝶结扣的中心孔将两者连接在一起。

6.如权利要求5所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，两个夹持部的中心连接件分别为上蝴蝶结扣和下蝴蝶结扣，每一蝴蝶结扣包括中心连接环和对称固定于中心连接环上两个弧形块，上蝴蝶结扣的弧形块的内侧边缘与所述下蝴蝶结扣的中心连接环的外壁相贴合，下蝴蝶结扣的弧形块的内侧边缘与所述上蝴蝶结扣中心连接环的外壁相贴合。

7.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具，其特征在于，所述手握段包括第三连接杆和手握柄，第三连接杆呈圆弧状，远离圆弧端与蝴蝶结扣的固定焊接点固定连接，第三连接杆与上蝴蝶结扣通过焊接点固定连接，第三连接杆与下蝴蝶结扣通过焊接点固定连接，手握柄为子弹状金属圆管，橡胶套管内径略小于手握柄的外径，紧密套接于所述手握柄外。

8.如权利要求1所述的三轴压力室液压油中试后圆柱样取出夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，双手对握手握段，并左右开合确保夹具中心连接件活动自如；

步骤2，将夹柄保持在全开状态深入压力室深度的1/3以下，此时保持竖向位置不变，通过两手握段缓慢调节，缩小两夹柄间的距离，当夹柄碰触到圆柱样时，两手握段缓慢靠拢直至加紧，并轻轻提拉，确认稳妥后，一次性提出圆柱样至样品盘；

步骤3，将夹具悬挂于压力室上端口，所述第一连接杆和第二连接杆间的90°夹角卡在三轴压力室上端口外边缘，第一连接杆沿着三轴压力室上端口径向放置，夹柄竖向置于液压油正上方，待附着于夹柄上的液压油流入压力室内。

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