CN113702151A - 一种移动便携式自动化剪切仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动便携式自动化剪切仪，属于土体测量装置领域，在工作时通过在施加竖向压力的条件下对土体进行剪切破坏，试验时，将带有横向齿的下部剪切刀头放置于待测深度，通过蜗轮驱动机构提供竖向压力将下部剪切刀头挤入土体并完成固结过程，然后通过上拔力驱动机构对下部剪切刀头施加上拔力，带动下部剪切刀头，使其与周围土体发生剪切破坏，并通过压力测量装置对此时所产生的压力数据等进行统计，从而进行测量。

Description

一种移动便携式自动化剪切仪
技术领域
本发明涉及土体测量装置领域，尤其涉及一种移动便携式自动化剪切仪。
背景技术
土体的黏聚力与内摩擦角是进行工程设计与科学研究的重要参数，且获得正确的岩土体参数是保证工程安全的重要基础。直剪试验和三轴试验是目前获得土体抗剪强度参数常用的室内试验手段，但室内试验在取样的过程中对土体造成扰动，且使土样脱离了原有的地质环境，这会使试验结果产生误差；原位试验虽然避免了室内试验的缺点，但也有许多限制条件，例如现场的大型直剪试验耗时久、费用高、占地大、过程繁琐；十字板剪切试验不适用于硬塑性黏土等土层；通过经验根据标准贯入试验、静力触探实验结果得到的土体强度参数的可靠性难以保证。
发明内容
本发明为解决上述问题，而提出的一种移动便携式自动化剪切仪。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种移动便携式自动化剪切仪，包括平衡底座、中部测量外壳和上部蜗轮驱动外壳，所述平衡底座下方底部固定安装有固定底座，所述固定底座上固定安装有平衡套管，所述平衡套管内置下部剪切刀头，所述下部剪切刀头上端延伸至中部测量外壳内部，所述平衡底座外侧面上活动安装有三组固定底座，所述固定底座内侧面中部与上拔力驱动机构活动连接，所述平衡底座内部固定安装有上拔力驱动机构；
所述上拔力驱动机构上端与中部测量外壳下表面固定连接，所述中部测量外壳内部固定安装有压力测量装置，所述下部剪切刀头上端延伸至压力测量装置内部并与压力测量装置螺纹连接，所述中部测量外壳前侧面上中部设置有中控显示屏，所述中部测量外壳前侧面上中部位于中控显示屏下方设置有操作面板；
所述中部测量外壳上表面与上部蜗轮驱动外壳下表面固定连接，所述上部蜗轮驱动外壳内部固定安装有蜗轮驱动机构，所述下部剪切刀头上端通过压力测量装置后延伸至蜗轮驱动机构内部并与蜗轮驱动机构啮合连接。
优选地，所述蜗轮驱动机构包括：伺服电机和蜗轮驱动轮，所述上部蜗轮驱动外壳内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机主轴前端与蜗轮驱动轮后端轴心固定连接，所述蜗轮驱动轮前端与上部蜗轮驱动外壳内壁活动连接，所述下部剪切刀头上端与蜗轮驱动轮啮合连接。
优选地，所述压力测量装置包括：转动套筒、轴向压力传感器、侧向压力传感器和连接弓型块，所述中部测量外壳中心活动套接有转动套筒，所述转动套筒内部螺纹套接有下部剪切刀头中部，所述转动套筒上下两侧固定安装有轴向压力传感器，所述转动套筒中部固定安装有三组侧向压力传感器，所述侧向压力传感器内侧与下部剪切刀头中部外壁活动连接，所述侧向压力传感器外部与连接弓形块靠内一端固定连接，所述连接弓形块靠外一端与中部测量外壳内壁固定连接。
优选地，上拔力驱动机构包括：驱动液压杆、承压弹簧、驱动杆和连接杆，所述平衡底座内部固定安装有三组驱动液压杆，所述驱动液压杆上端与中部测量外壳下表面固定连接，所述中部测量外壳内部位于每条边的中部固定安装有承压弹簧，所述承压弹簧下端与驱动杆上端固定连接，所述驱动杆下端通过转轴与连接杆上端活动连接，所述连接杆下端通过转轴与固定底座内侧面中部活动连接。
优选地，所述固定底座下端左右两侧与平衡底座内壁通过扭力弹簧活动连接。
优选地，所述固定底座上设置有安装固定插销的固定孔。
优选地，所述移动便携式自动化剪切仪还设置有与固定底座相适配的外部固定平台。
与现有技术相比，本发明提供了一种移动便携式自动化剪切仪，具备以下有益效果：
1.本发明的有益效果是：在工作时通过在施加竖向压力的条件下对土体进行剪切破坏，试验时，将带有横向齿的下部剪切刀头放置于待测深度，通过蜗轮驱动机构提供竖向压力将下部剪切刀头挤入土体并完成固结过程，然后通过上拔力驱动机构对下部剪切刀头施加上拔力，带动下部剪切刀头，使其与周围土体发生剪切破坏，并通过压力测量装置对此时所产生的压力数据等进行统计，从而进行测量。
2.本发明的有益效果是：在使用过时，先通过上拔力驱动机构在驱动液压杆的作用下向下移动，使承压弹簧回收，带动驱动杆下降，带动连接杆围绕驱动杆转动，从而与扭力弹簧配合将固定底座调节至转动至水平状态，从而可以保证实验进行过程中的装置整体的水平状态；之后启动其上设置的伺服电机带动蜗轮驱动杆转动，带动下部剪切刀头转动下降，并与土体完成固结，之后再启动驱动液压杆上升至原先的一半高度，进行测量，通过在转动套筒上下两侧的轴向压力传感器测量此时的轴向压力数据，通过转动套筒上设置的侧向压力传感器测量此时的侧向压力数据。
附图说明
图1为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的立体图；
图2为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的立体拆分图；
图3为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的蜗轮驱动机构图；
图4为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的压力测量装置图；
图5为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的上拔力驱动机构图；
图6为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的加装外部固定平台侧视图；
图7为本发明提出的一种移动便携式自动化剪切仪的一具体实施例的加装外部固定平台立体图。
附图标号：
101平衡底座、102中部测量外壳、103上部蜗轮驱动外壳、104固定底座、105平衡套管、106下部剪切刀头、107中控显示屏、108操作面板、109外部固定平台、201伺服电机、202蜗轮驱动轮、301转动套筒、302轴向压力传感器、303侧向压力传感器、304连接弓形块、501驱动液压杆、502承压弹簧、503驱动杆、504连接杆、601扭力弹簧、602固定孔。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
参考图1-5，一种移动便携式自动化剪切仪，包括平衡底座101、中部测量外壳102和上部蜗轮驱动外壳103，平衡底座101下方底部固定安装有固定底座104，固定底座104上固定安装有平衡套管105，平衡套管105内置下部剪切刀头106，下部剪切刀头106上端延伸至中部测量外壳102内部，平衡底座101外侧面上活动安装有三组固定底座104，固定底座104内侧面中部与上拔力驱动机构活动连接，平衡底座101内部固定安装有上拔力驱动机构；
上拔力驱动机构上端与中部测量外壳102下表面固定连接，中部测量外壳102内部固定安装有压力测量装置，下部剪切刀头106上端延伸至压力测量装置内部并与压力测量装置螺纹连接，中部测量外壳102前侧面上中部设置有中控显示屏107，中部测量外壳102前侧面上中部位于中控显示屏107下方设置有操作面板108；
中部测量外壳102上表面与上部蜗轮驱动外壳103下表面固定连接，上部蜗轮驱动外壳103内部固定安装有蜗轮驱动机构，下部剪切刀头106上端通过压力测量装置后延伸至蜗轮驱动机构内部并与蜗轮驱动机构啮合连接。
移动便携式自动化剪切仪还设置有与固定底座104相适配的外部固定平台109，通过在外部加装固定平台109保持整体与倾斜面保持垂直状态。
在工作时通过在施加竖向压力的条件下对土体进行剪切破坏，试验时，将带有横向齿的下部剪切刀头106放置于待测深度，通过蜗轮驱动机构提供竖向压力将下部剪切刀头106挤入土体并完成固结过程，然后通过上拔力驱动机构对下部剪切刀头106施加上拔力，带动下部剪切刀头106，使其与周围土体发生剪切破坏，并通过压力测量装置对此时所产生的压力数据等进行测量。
实施例2：基于实施例1，但又有所不同的是：
蜗轮驱动机构包括：伺服电机201和蜗轮驱动轮202，上部蜗轮驱动外壳103内部固定安装有伺服电机201，伺服电机201主轴前端与蜗轮驱动轮202后端轴心固定连接，蜗轮驱动轮202前端与上部蜗轮驱动外壳103内壁活动连接，下部剪切刀头106上端与蜗轮驱动轮202啮合连接。
压力测量装置包括：转动套筒301、轴向压力传感器302、侧向压力传感器303和连接弓型块304，中部测量外壳102中心活动套接有转动套筒301，转动套筒301内部螺纹套接有下部剪切刀头106中部，转动套筒301上下两侧固定安装有轴向压力传感器302，转动套筒301中部固定安装有三组侧向压力传感器303，侧向压力传感器303内侧与下部剪切刀头106中部外壁活动连接，侧向压力传感器303外部与连接弓形块304靠内一端固定连接，连接弓形块304靠外一端与中部测量外壳102内壁固定连接。
上拔力驱动机构包括：驱动液压杆501、承压弹簧502、驱动杆503和连接杆504，平衡底座101内部固定安装有三组驱动液压杆501，驱动液压杆301上端与中部测量外壳102下表面固定连接，中部测量外壳102内部位于每条边的中部固定安装有承压弹簧502，承压弹簧502下端与驱动杆503上端固定连接，驱动杆503下端通过转轴与连接杆504上端活动连接，连接杆504下端通过转轴与固定底座104内侧面中部活动连接。
固定底座104下端左右两侧与平衡底座101内壁通过扭力弹簧601活动连接。
固定底座104上设置有安装固定插销的固定孔602。
在使用过时，先通过上拔力驱动机构在驱动液压杆501的作用下向下移动，使承压弹簧502回收，带动驱动杆503下降，带动连接杆504围绕驱动杆503转动，从而与扭力弹簧601配合将固定底座104调节至转动至水平状态，从而可以保证实验进行过程中的装置整体的水平状态；之后启动其上设置的伺服电机201带动蜗轮驱动杆202转动，带动下部剪切刀头106转动下降，并与土体完成固结，之后再启动驱动液压杆501上升至原先的一半高度，进行测量，通过在转动套筒301上下两侧的轴向压力传感器测量此时的轴向压力数据，通过转动套筒301上设置的侧向压力传感器303测量此时的侧向压力数据。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：包括平衡底座(101)、中部测量外壳(102)和上部蜗轮驱动外壳(103)，所述平衡底座(101)下方底部固定安装有固定底座(104)，所述固定底座(104)上固定安装有平衡套管(105)，所述平衡套管(105)内置下部剪切刀头(106)，所述下部剪切刀头(106)上端延伸至中部测量外壳(102)内部，所述平衡底座(101)外侧面上活动安装有三组固定底座(104)，所述固定底座(104)内侧面中部与上拔力驱动机构活动连接，所述平衡底座(101)内部固定安装有上拔力驱动机构；
所述上拔力驱动机构上端与中部测量外壳(102)下表面固定连接，所述中部测量外壳(102)内部固定安装有压力测量装置，所述下部剪切刀头(106)上端延伸至压力测量装置内部并与压力测量装置螺纹连接，所述中部测量外壳(102)前侧面上中部设置有中控显示屏(107)，所述中部测量外壳(102)前侧面上中部位于中控显示屏(107)下方设置有操作面板(108)；
所述中部测量外壳(102)上表面与上部蜗轮驱动外壳(103)下表面固定连接，所述上部蜗轮驱动外壳(103)内部固定安装有蜗轮驱动机构，所述下部剪切刀头(106)上端通过压力测量装置后延伸至蜗轮驱动机构内部并与蜗轮驱动机构啮合连接。
2.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：所述蜗轮驱动机构包括：伺服电机(201)和蜗轮驱动轮(202)，所述上部蜗轮驱动外壳(103)内部固定安装有伺服电机(201)，所述伺服电机(201)主轴前端与蜗轮驱动轮(202)后端轴心固定连接，所述蜗轮驱动轮(202)前端与上部蜗轮驱动外壳(103)内壁活动连接，所述下部剪切刀头(106)上端与蜗轮驱动轮(202)啮合连接。
3.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：所述压力测量装置包括：转动套筒(301)、轴向压力传感器(302)、侧向压力传感器(303)和连接弓型块(304)，所述中部测量外壳(102)中心活动套接有转动套筒(301)，所述转动套筒(301)内部螺纹套接有下部剪切刀头(106)中部，所述转动套筒(301)上下两侧固定安装有轴向压力传感器(302)，所述转动套筒(301)中部固定安装有三组侧向压力传感器(303)，所述侧向压力传感器(303)内侧与下部剪切刀头(106)中部外壁活动连接，所述侧向压力传感器(303)外部与连接弓形块(304)靠内一端固定连接，所述连接弓形块(304)靠外一端与中部测量外壳(102)内壁固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：上拔力驱动机构包括：驱动液压杆(501)、承压弹簧(502)、驱动杆(503)和连接杆(504)，所述平衡底座(101)内部固定安装有三组驱动液压杆(501)，所述驱动液压杆(301)上端与中部测量外壳(102)下表面固定连接，所述中部测量外壳(102)内部位于每条边的中部固定安装有承压弹簧(502)，所述承压弹簧(502)下端与驱动杆(503)上端固定连接，所述驱动杆(503)下端通过转轴与连接杆(504)上端活动连接，所述连接杆(504)下端通过转轴与固定底座(104)内侧面中部活动连接。
5.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：所述固定底座(104)下端左右两侧与平衡底座(101)内壁通过扭力弹簧(601)活动连接。
6.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：所述固定底座(104)上设置有安装固定插销的固定孔(602)。
7.根据权利要求1所述的一种移动便携式自动化剪切仪，其特征在于：所述移动便携式自动化剪切仪还设置有与固定底座(104)相适配的外部固定平台(109)。
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