CN113514348A - 一种四联直剪仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种四联直剪仪及其使用方法，涉及直剪仪的技术领域，改善了试验准确性较低的问题，其包括机架，安装于机架上的四组测试组件，以及驱动组件；剪切盒包括下盒、上盒、安装环、第一透水石、第二透水石以及压盖，安装环包括上环与下环，上环与下环之间可拆卸安装有定位杆；下环的侧壁上开设有供定位杆插设的第一定位孔，上环的侧壁上对应于第一定位孔开设有第二定位孔；定位杆插设连接于第一定位孔与第二定位孔上；定位杆、第一定位孔以及第二定位孔之间设置有连接结构。本申请能够提高试验准确性。

Description

一种四联直剪仪及其使用方法

技术领域

本申请涉及直剪仪的技术领域，尤其是涉及一种四联直剪仪及其使用方法。

背景技术

直剪仪是指室内测定土壤抗剪强度的仪器。测定时将土样置于直剪仪上下金属盒之间，通过传压板和滚珠对土样施以一定的垂直压力，然后对下盒施加水平推力，使试样沿上下盒水平接触面发生剪切位移直至破坏。通常釆用等速剪应变的方法，称为应变控制剪切。

公告号为CN206515165U公开的一种电动四联应变控制式直剪仪，包括机架、驱动电机和由驱动电机带动的测试组件，测试组件包括四组蜗轮箱、剪切盒、测力环和顶压件，四组蜗轮箱内穿设有一根驱动轴，驱动轴通过驱动电机带动旋转。驱动电机上设有主动轮，驱动轴上设有从动轮，主动轮和从动轮通过同步带传动。剪切盒包括滑动连接的上盒与下盒，下盒与机架之间设有若干个滚珠。顶压件包括杠杆和砝码，砝码对杠杆施加压力，从而带动杠杆对剪切盒中的土样施加压力。

在安装试样时，参照图7，将试样放置于试样环10内，上盒41与下盒42对齐，通过对角插设固定插销或者通过其他工具保持上下盒42对齐状态，固定插销的一端与下盒42螺纹连接，上端抵接于上盒41上端面。上盒41与下盒42之间形成一个圆柱状的试验腔。在下盒42内放置透水石9；试样环10放置于上盒41上，将另一透水石9放置于试样环10上方；通过人手按压透水石9，将试样环10内的试样挤压至上盒41与下盒42内。试样一一安装于剪切盒4内之后，对四个剪切盒4上的试样施加不同的垂直压力，再通过驱动电机31同时带动四组蜗轮箱33工作，水平同步推动下盒42，通过测力环6进行数据记录。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：将试样安装至剪切盒的过程中，由于人手施力于透水石，对试样施力不够均匀，造成试样安装至剪切盒的过程中产生一定的扰动，降低了试验准确性。

发明内容

为了减少安装试验过程中产生的扰动，提高试验准确性，本申请提供一种四联直剪仪及其使用方法。

一方面，本申请提供一种四联直剪仪，采用如下的技术方案：

一种四联直剪仪，包括机架，安装于机架上的四组测试组件，以及同时对四组测试组件进行测试的驱动组件；所述测试组件包括剪切盒、预压件以及测力环；所述驱动组件包括驱动电机、同步轴、蜗轮箱以及推动杆；所述蜗轮箱一一对应于测试组件，所述推动杆安装于蜗轮箱内，所述驱动电机带动同步轴转动，进而带动推动杆同步运动；

所述剪切盒包括下盒、上盒、安装环、第一透水石、第二透水石以及压盖，所述上盒放置于下盒上，两者之间形成一个试验腔，上盒与下盒之间可拆卸安装有固定插销，用于维持试验腔的稳定；试验腔内自下而上放置第一透水石、安装环、第二透水石；所述第一透水石放置于下盒内，且周侧贴合于试验腔内壁上；所述第二透水石放置于上盒内；所述安装环包括上环与下环，所述下环位于下盒内，所述上环位于上盒内；试验时，所述推动杆抵接于下盒侧壁，所述上盒与测力环抵接；

所述上环与下环之间可拆卸安装有定位杆；所述下环的侧壁上开设有供定位杆插设的第一定位孔，所述第一定位孔至少设置有两个，且均匀间隔分布；所述上环的侧壁上对应于第一定位孔开设有第二定位孔；所述定位杆一一对应于第一定位孔，且定位杆插设连接于第一定位孔与第二定位孔上；

所述定位杆、第一定位孔以及第二定位孔之间设置有连接结构。

通过采用上述技术方案，在安装土壤试样时，将定位杆插设于第一定位孔与第二定位孔内，并通过连接结构将上环与下环连接；土壤试样装取至安装环内，将安装环两端的土壤试样削平；

随后将第一透水石放置于下盒内，安装环放置于第一透水石上，上盒套设于安装环上，再将第二透水石放置于安装环的试样上，压盖放置于第二透水石上。

对不同组的试样通过预压件施加不同的压力，取出定位杆后，启动驱动电机，带动所有的推动杆同步推动下盒，记录测力环上的数据，计算结果；

如此，在安装试样过程中，可减少土壤试样在试验前发生的扰动，提高试验准确性。

可选的，所述连接结构包括连接槽与卡接头，所述连接槽开设于第二定位孔的上端孔口周侧边沿，所述卡接头设置于定位杆的上端，卡接于连接槽内。

通过采用上述技术方案，当上环在上时，将定位杆自上而下插入上环与下环后；倒置上环与下环，即可使得下环稳定搭设于下环之上；将土样装取至上环与下环内，再放置于下盒内。

可选的，所述定位杆具有磁性可吸附于上环与下环。

通过采用上述技术方案，定位杆具有磁性，将上环与下环吸附住，当定位杆插设与上环与下环内，能够有效提高上环与下环的连接稳定。

可选的，所述上盒内设置有辅助环，所述辅助环的壁厚与上环相同，且外径与上环相同，所述第二透水石放置于辅助环内，所述辅助环上对应于卡接头开设有让位槽，所述卡接头延伸至辅助环上端外部。

通过采用上述技术方案，辅助环的设置，使得第二透水石能够对准放置于上环内的土壤试样上方。

可选的，所述连接结构包括第一卡接槽、第二卡接槽以及弹性卡接片；所述第一卡接槽开设于第一定位孔的内壁上，所述第二卡接槽开设于第二定位孔的内壁上；所述定位杆的侧壁上对应于第一卡接槽与第二卡接槽开设有安装槽，所述弹性卡接片设置于安装槽内，所述定位杆插设于第一定位孔与第二定位孔内后，弹性卡接片对应卡接于第一卡接槽与第二卡接槽内。

通过采用上述技术方案，通过弹性卡接片对应卡接于第一卡接槽与第二卡接槽内，即可将定位杆稳定插接于上环与下环之间。

可选的，所述弹性卡接片整体呈V型结构，所述弹性卡接片的两端连接于安装槽内，且弹性卡接片与安装槽的连接端沿竖直方向间隔分布。

通过采用上述技术方案，弹性卡接片呈V型结构，抵紧于第一卡接槽或第二卡接槽内，即可将上环与下环连接稳定。

可选的，所述第一卡接槽沿第一定位孔内壁周侧间隔开设有两个，对应的第二卡接槽同样开设有两个。

通过采用上述技术方案，第一卡接槽、第二卡接槽均开设有两个，对应的，弹性卡接片卡接于第一卡接槽与第二卡接槽内，进一步提高上环与下环的连接稳定。

另一方面，本申请提供一种四联直剪仪的使用方法，采用如下的技术方案：

一种四联直剪仪的使用方法，采用权利要求1-7任意一项所述的四联直剪仪进行试验，包括以下步骤，

第一步：将上环与下环通过定位杆连接，通过安装环装取土壤试验；上环与下环相互远离的一端的土壤试样进行削平；

第二步：将第一透水石放置于下盒内，随后将安装环直接放入下盒内；再将上盒套设于安装环上，与下盒抵接；后将第二透水石放置于安装环内的试验上，压盖放置于第二透水石上；随后将剪切盒放置于机架上，下盒与推动杆抵接，上盒与测力环抵接；

第三步：通过预压件对压盖施加竖直方向的压力；不同组的测试组件上施加的压力不同；移除定位杆；

第四步：启动驱动电机，通过同步轴带动四个蜗轮箱工作，带动推动杆推动下盒运动，一一记录测力环的数据。

通过采用上述技术方案，定位杆将上环与下环定位后，安装环直接放置于上盒与下盒内，再将定位杆移除，如此，再安装试样过程中能够有效减少土壤试样的扰动，提高试验准确性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.定位杆将上环与下环定位后，将装取试样后的安装环直接放置于上盒与下盒内，再将定位杆移除，如此，再安装试样过程中能够有效减少土壤试样的扰动，提高试验准确性；

2.。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例一中蜗轮箱的内部结构示意图；

图3是实施例一中剪切盒的结构示意图；

图4是实施例一中剪切盒的爆炸示意图；

图5是实施例二中剪切盒的剖视图；

图6是图5中A处的放大示意图；

图7是相关技术中剪切盒的结构示意图。

附图标记说明：1、机架；2、测试组件；3、驱动组件；31、驱动电机；32、同步轴；33、蜗轮箱；34、推动杆；35、蜗轮；4、剪切盒；41、上盒；42、下盒；421、辅助环；422、让位槽；43、安装环；431、上环；432、下环；433、第一定位孔；434、第二定位孔；44、第一透水石；45、第二透水石；46、压盖；5、预压件；51、杠杆；52、抵接框；53、施压杆；6、测力环；7、定位杆；71、安装槽；8、连接结构；81、连接槽；82、卡接头；83、第一卡接槽；84、第二卡接槽；85、弹性卡接片；9、透水石；10、试样环。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

本申请实施例公开一种四联直剪仪及其使用方法。参照图1，四联直剪仪包括机架1，安装于机架1上的四组测试组件2，以及驱动组件3。测试组件2包括剪切盒4、预压件5以及测力环6。

参照图 1和图2，驱动组件3包括驱动电机31、同步轴32、蜗轮箱33以及推动杆34。驱动电机31的输出轴通过齿轮链条的方式与同步轴32传动连接。同步轴32转动穿设于所有的蜗轮箱33。蜗轮箱33内转动安装有蜗轮35，同步轴32上对应于每一个蜗轮箱33设置有蜗杆。推动杆34滑动穿设于蜗轮35上，且与蜗轮35键连接形成周向联动。推动杆34的一端与蜗轮箱33侧壁螺纹连接。驱动电机31带动同步轴32转动，进而带动所有的蜗轮35转动，蜗轮35带动推动杆34转动，推动杆34通过与蜗轮箱33的螺纹连接，使得推动杆34能够前后移动，对剪切盒4施加推力。

参照图3和图4，剪切盒4包括上盒41、下盒42、安装环43、第一透水石44、第二透水石45以及压盖46。上盒41放置于下盒42上之后，两者之间形成一个试验腔。第一透水石44放置于下盒42内，第二透水石45放置于上盒41内。

参照图3和图4，安装环43包括下环432与上环431，下环432与上环431之间可拆卸安装有定位杆7。下环432的侧壁上开设有第一定位孔433，第一定位孔433开设有两个，且分布于下环432径向的两端。对应的，上环431开设有第二定位孔434。定位杆7一一对应于第一定位孔433。定位从上环431的第二定位孔434插入，延伸至下环432的第一定位孔433内。

参照图3和图4，定位杆7、上环431与下环432之间设置有连接结构8。连接结构8包括连接槽81与卡接头82。连接槽81开设于第二定位孔434的上端孔口边沿处。卡接头82一体连接于定位杆7的端部。卡接头82可卡接于连接槽81内，且卡接头82延伸至上环431上端外部。定位杆7采用具有磁性的材质制成，可吸附于上环431与下环432上。装取试样时，下环432在上，上环431在下，卡接头82朝下， 即可使得上环431与下环432保持稳定；随后将土壤试样放置于上环431与下环432内，将上环431与下环432端部的土壤削平；再将安装环43倒转，下环432在下，放置于已经装好第一透水石44的下盒42内，随后将上盒41套设于安装环43上。此时，上环431与下环432的交界面，以及上盒41与下盒42的交界面处于同一平面内。

参照图3和图4， 进一步的，上盒41内放置有辅助环421。当安装环43已经放置于上盒41与下盒42内之后，将辅助环421放置于上环431上端。辅助环421的壁厚与上环431相同，且直径与上环431相同。辅助环421上对应开设有供卡接头82卡接的让位槽422。卡接头82延伸至辅助环421上端外部，以便于后续将定位杆7移出。第二透水石45放置于辅助环421内，第二透水石45的直径与上环431内径相同，且第二透水石45的厚度低于辅助环421水平状态时的高度。再将压盖46放置于第二透水石45上。

参照图1，预压件5包括杠杆51、抵接框52以及施压杆53。机架1底部竖直向下安装有连接柱，杠杆51铰接于连接柱端部，抵接框52铰接于杠杆51上，且抵接框52延伸至剪切盒4上方。施压杆53螺纹连接于抵接框52上端，可抵紧于压盖46上。在杠杆51的一端挂设不同重量的砝码，即可通过施压杆53将压盖46施加不同的压力。

本申请实施例一中四联直剪仪及其使用方法的实施原理为：

试验过程：

第一步：定位杆7插设于上环431与下环432之间，定位杆7的卡接头82朝下，保持上环431与下环432的连接相对稳定；将土壤试样通过安装环43进行装取，上环431与下环432相互远离的一端的土壤试样进行削平。

第二步：将第一透水石44放置于下盒42内，随后将安装环43直接放入下盒42内；再将上盒41套设于安装环43上，与下盒42抵接。随后将辅助环421安装于上盒41内，并将第二透水石45放置于辅助环421内，压盖46放置于第二透水石45上。随后将剪切盒4放置于机架1上，下盒42与推动杆34抵接，上盒41与测力环6抵接。

第三步：将施压杆53抵接于压盖46上，取出定位杆7，解除上环431与下环432的连接；每组测试组件2上，在杠杆51的端部施加不同重量的砝码，进而使得每组剪切盒4内的试验受到的垂直压力不同。

第四步：启动驱动电机31，通过同步轴32同步带动推动杆34运动，推动下盒42，一一记录测力环6的数据，计算结果。

实施例二：

本实施例中与实施例一不同的是：参照图5和图6，连接结构8包括第一卡接槽83、第二卡接槽84以及弹性卡接片85。第一卡接槽83开设于第一定位孔433的内壁上，第二卡接槽84开设于第二定位孔434的内壁上。定位杆7的侧壁上对应于第一卡接槽83、第二卡接槽84开设有安装槽71。弹性卡接片85呈V形结构。弹性卡接片85未受到挤压时，其凸起部位延伸至安装槽71外部。弹性卡接片85的两端焊接于安装槽71内，弹性卡接片85与安装槽71槽壁的连接端沿竖直方向间隔分布。在本实施例中，第一卡接槽83沿第一定位孔433内壁周向开设有两个，对应的，第二卡接槽84开设有两个。通过弹性卡接片85与第一卡接槽83以及第二卡接槽84的配合，保持上环431与下环432的连接。同样的，抵接杆也可采用磁性材质制成。在其他实施例中还可以开设更多。

本申请实施例二中四联直剪仪及其使用方法的实施原理为：

试验过程：

第一步：定位杆7插设于上环431与下环432之间，将上环431与下环432连接稳定；将土壤试样通过安装环43进行装取，上环431与下环432相互远离的一端的土壤试样进行削平。

第二步：将第一透水石44放置于下盒42内，随后将安装环43直接放入下盒42内；再将上盒41套设于安装环43上，与下盒42抵接。随后将辅助环421安装于上盒41内，并将第二透水石45放置于辅助环421内，压盖46放置于第二透水石45上。随后将剪切盒4放置于机架1上，下盒42与推动杆34抵接，上盒41与测力环6抵接。

第三步：将施压杆53抵接于压盖46上，取出定位杆7，解除上环431与下环432的连接；每组测试组件2上，在杠杆51的端部施加不同重量的砝码，进而使得每组剪切盒4内的试验受到的垂直压力不同。

第四步：启动驱动电机31，通过同步轴32同步带动推动杆34运动，推动下盒42，一一记录测力环6的数据，计算结果。

以上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 (8)

1.一种四联直剪仪，包括机架（1），安装于机架（1）上的四组测试组件（2），以及同时对四组测试组件（2）进行测试的驱动组件（3）；所述测试组件（2）包括剪切盒（4）、预压件（5）以及测力环（6）；所述驱动组件（3）包括驱动电机（31）、同步轴（32）、蜗轮箱（33）以及推动杆（34）；所述蜗轮箱（33）一一对应于测试组件（2），所述推动杆（34）安装于蜗轮箱（33）内，所述驱动电机（31）带动同步轴（32）转动，进而带动推动杆（34）同步运动；

其特征在于：所述剪切盒（4）包括下盒（42）、上盒（41）、安装环（43）、第一透水石（44）、第二透水石（45）以及压盖（46），所述上盒（41）放置于下盒（42）上，两者之间形成一个试验腔，上盒（41）与下盒（42）之间可拆卸安装有固定插销，用于维持试验腔的稳定；试验腔内自下而上放置第一透水石（44）、安装环（43）、第二透水石（45）；所述第一透水石（44）放置于下盒（42）内，且周侧贴合于试验腔内壁上；所述第二透水石（45）放置于上盒（41）内；所述安装环（43）包括上环（431）与下环（432），所述下环（432）位于下盒（42）内，所述上环（431）位于上盒（41）内；试验时，所述推动杆（34）抵接于下盒（42）侧壁，所述上盒（41）与测力环（6）抵接；

所述上环（431）与下环（432）之间可拆卸安装有定位杆（7）；所述下环（432）的侧壁上开设有供定位杆（7）插设的第一定位孔（433），所述第一定位孔（433）至少设置有两个，且均匀间隔分布；所述上环（431）的侧壁上对应于第一定位孔（433）开设有第二定位孔（434）；所述定位杆（7）一一对应于第一定位孔（433），且定位杆（7）插设连接于第一定位孔（433）与第二定位孔（434）上；

所述定位杆（7）、第一定位孔（433）以及第二定位孔（434）之间设置有连接结构（8）。

2.根据权利要求1所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述连接结构（8）包括连接槽（81）与卡接头（82），所述连接槽（81）开设于第二定位孔（434）的上端孔口周侧边沿，所述卡接头（82）设置于定位杆（7）的上端，卡接于连接槽（81）内。

3.根据权利要求2所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述定位杆（7）具有磁性可吸附于上环（431）与下环（432）。

4.根据权利要求3所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述上盒（41）内设置有辅助环（421），所述辅助环（421）的壁厚与上环（431）相同，且外径与上环（431）相同，所述第二透水石（45）放置于辅助环（421）内，所述辅助环（421）上对应于卡接头（82）开设有让位槽（422），所述卡接头（82）延伸至辅助环（421）上端外部。

5.根据权利要求1所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述连接结构（8）包括第一卡接槽（83）、第二卡接槽（84）以及弹性卡接片（85）；所述第一卡接槽（83）开设于第一定位孔（433）的内壁上，所述第二卡接槽（84）开设于第二定位孔（434）的内壁上；所述定位杆（7）的侧壁上对应于第一卡接槽（83）与第二卡接槽（84）开设有安装槽（71），所述弹性卡接片（85）设置于安装槽（71）内，所述定位杆（7）插设于第一定位孔（433）与第二定位孔（434）内后，弹性卡接片（85）对应卡接于第一卡接槽（83）与第二卡接槽（84）内。

6.根据权利要求5所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述弹性卡接片（85）整体呈V型结构，所述弹性卡接片（85）的两端连接于安装槽（71）内，且弹性卡接片（85）与安装槽（71）的连接端沿竖直方向间隔分布。

7.根据权利要求6所述的一种四联直剪仪，其特征在于：所述第一卡接槽（83）沿第一定位孔（433）内壁周侧间隔开设有两个，对应的第二卡接槽（84）同样开设有两个。

8.一种四联直剪仪及其使用方法，其特征在于：采用上述1-7任意一项所述的四联直剪仪进行试验，包括以下步骤；

第一步：将上环（431）与下环（432）通过定位杆（7）连接，通过安装环（43）装取土壤试验；上环（431）与下环（432）相互远离的一端的土壤试样进行削平；

第二步：将第一透水石（44）放置于下盒（42）内，随后将安装环（43）直接放入下盒（42）内；再将上盒（41）套设于安装环（43）上，与下盒（42）抵接；随后将第二透水石（45）放置于安装环（43）内的试验上，压盖（46）放置于第二透水石（45）上；随后将剪切盒（4）放置于机架（1）上，下盒（42）与推动杆（34）抵接，上盒（41）与测力环（6）抵接；

第三步：通过预压件（5）对压盖（46）施加竖直方向的压力；不同组的测试组件（2）上施加的压力不同；移除定位杆（7）；

第四步：启动驱动电机（31），通过同步轴（32）带动四个蜗轮箱（33）工作，带动推动杆（34）推动下盒（42）运动，一一记录测力环（6）的数据。

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