CN114166602A - 一种三轴试验土样制作装置及制样方法 - Google Patents
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Abstract
一种三轴试验土样制作装置及制样方法，其中，装置包括双向等速压实结构，双向等速压实结构包括支撑框架及伸缩施压组件，支撑框架与模具组件可拆卸连接，模具组件两端与双向等速压实结构的伸缩施压组件活动连接；制样时，将称量好的土体装入模具组件，通过双向等速压实结构从模具组件两端同时对土样压实，无需分次击实刨毛，制作的土样均匀密实，制样后脱模方便，结构合理，操作简单，制样效率高，具有良好的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程试验装置技术领域，具体涉及一种三轴试验土样制作装置及制样方法。
技术背景
已有三轴试验土样制作方法是将土样三瓣模具固定在底座上，通过人工击实或动力装置单方向击实或压实，如中国专利申请CN113125221A，为了获得密度均匀的三轴土样，一般通过3至4个分层完成。故制作土样前，先将制作一个三轴土样的散状土按重量等分3至4份，然后每份依次加入三瓣模具并击实，通过控制击实次数，控制每层高度相同，以保证土样密度均匀性。但是，为保证土层与土层之间有效结合，每层击实后，又必须刨毛。这就造成三轴土样每层厚度很难精确控制，故造成土样密度很难控制均匀。土样分层击实，也造成制样过程繁琐。繁琐的制样过程，造成人为影响制作土样的质量因素较多，控制不严格，极易发生土样分层断裂问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三轴试验土样制作装置及制样方法，能够简化制样过程、做到快速制样，且保证三轴土样密度均匀、不分层断裂，具有结构合理，操作简单，实用高效的优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种三轴试验土样制作装置，包括双向等速压实结构，所述双向等速压实结构包括支撑框架及伸缩施压组件，支撑框架与模具组件可拆卸连接，模具组件两端与伸缩施压组件活动连接。
所述支撑框架包括底板9，底板9顶部两侧与立杆10的底端对称连接，两侧立杆10顶端之间连接有顶板13，两侧立杆10中段连接有横板12，横板12中部设有模具槽11，模具槽11与模具组件相适配且可拆卸连接。
所述伸缩施压组件包括电机座6，电机座6顶部设有电机7，电机7的动力输出轴与主动齿轮8相连接，主动齿轮8两侧与两个从动齿轮14对称啮合连接，从动齿轮14轴心内可转动连有丝杆15的一端，丝杆15的另一端从立杆10内部贯穿，两侧立杆10上相对的一侧分别对称设有竖直的滑槽20；丝杆15两端且顶板13与底板9之间还分别可转动连接有上压杆16和下压杆17，上压杆16和下压杆17两侧分别可沿滑槽20上下滑动，上压杆16的中部与上压实锤18的顶端相连接，下压杆17的中部与下压实锤21的顶端相连接。
所述一侧立杆10上且上压杆16行程两端分别设置有上限位开关23和下限位开关26。
所述上限位开关23和下限位开关26通过信号线27与电机座6内的控制模块28连接；控制模块28上设置有压实开关24和卸载开关25；控制模块28通过电源线29连接有电源适配器30，电源适配器30通过插头线31接入外接220V交流电源；控制模块28通过导线32连接到电机控制器，从而控制电机7正向运转、反向转或停止运转。
所述模具组件包括通过箍环1可拆卸固定的三瓣模2，三瓣模2底部套有下套筒5，三瓣模2顶部套有第一上套筒3，第一上套筒3顶部套有第二上套筒4。
所述上压实锤18与下压实锤21形状大小相同，且与模具组件相适配。
所述丝杆15两端的螺纹方向相反。
所述上压杆16及下压杆17两端设有与丝杆15相适配的内螺纹。
一种三轴试验土样的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、将模具组件从箍环1处压入横板12中部设置的模具槽11内；然后，启动压实开关24，电机7正向转动带动主动齿轮8转动，主动齿轮8带动从动齿轮14转动，进而带动立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17分别相对向中间滑动，至上压实锤18伸入第二上套筒4内，下压实锤21伸入下套筒5内，关闭压实开关24；
步骤二、称量好制作土样的土体备用，将第二上套筒4沿上压实锤18外周向上提起，露出第一上套筒3，用溜勺把称量好的土体从第一上套筒3顶部倒入；
步骤三、放下拉起的第二上套筒4，开动压实开关24，电机7正向转动，带动主动齿轮8转动，进而从动齿轮14及立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17一起相对滑动，对模具内的土体施压压制土样，至上压杆16触碰下限位开关26，装置停止运行，土样压制完成；
步骤四、打开卸载开关25，电机7反向转动，带动主动齿轮8转动，主动齿轮8带动从动齿轮14转动，进而带动立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17分别向两端滑动，上压杆16上升，触碰上限位开关23，装置自动停止运行；
步骤五、将模具组件从横板12的模具槽11中推出，依次拆除下套筒5、上套筒4、上套筒3、箍环1、三瓣模2，取出制备好的三轴试验土样。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、支撑框架与模具组件可拆卸连接，模具组件两端与双向等速压实结构的伸缩施压组件活动连接，使装置拆装方便，操作灵活。
2、上压杆16及下压板17在电机7、主动齿轮8、从动齿轮14及丝杆15的联动下，在立杆10的上下两端来回运动，作用于模具组件制作土样，无需多次添加土料，多次击实及刨毛操作，操作方便，制得的土样均匀密实。
3、模具组件整体可拆卸，脱模方便，避免对土样的破坏。
综上，本发明具有结构合理，操作简单，制样效率高的优点，具有良好的应用价值。
附图说明
图1为本发明正立面结构示意图。
图2为本发明顶板13的结构示意图。
图3为本发明上压杆16的连接结构示意图。
图4为本发明主动齿轮8、电机7处仰视图。
图5为本发明模具组件安装示意图。
图6为本发明模具组件结构示意图。
图7为本发明控制系统结构示意图。
图中：1、箍环；2、三瓣模；3、第一上套筒；4、第二上套筒；5、下套筒；6、电机座；7、电机；8、主动齿轮；9、底板；10、立杆；11、模具槽；12、横板；13、顶板；14、从动齿轮；15、丝杆；16、上压杆；17、下压杆；18、上压实锤；19、第一插销；20、滑槽；21、下压实锤；22、第二插销；23、上限位开关；24、压实开关；25、卸载开关；26、下限位开关；27、信号线；28、控制模块；29、电源线；30、电源适配器；31、插头线；32、导线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1，一种三轴试验土样制作装置，包括双向等速压实结构，所述双向等速压实结构包括支撑框架及伸缩施压组件，支撑框架与模具组件可拆卸连接，模具组件两端与双向等速压实结构的伸缩施压组件活动连接。
参见图1、图2，支撑框架包括底板9，底板9顶部两侧与立杆10的底端对称连接，两侧立杆10顶端之间连接有顶板13，两侧立杆10中段连接有横板12，横板12中部设有模具槽11，模具槽11与模具组件相适配且可拆卸连接。
参见图1，图4，所述伸缩施压组件包括电机座6，电机座6顶部设有电机7，电机7的动力输出轴与主动齿轮8相连接，主动齿轮8两侧与两个从动齿轮14对称啮合连接，从动齿轮14轴心内可转动连有丝杆15的一端，丝杆15的另一端从立杆10内部贯穿，两侧立杆10上相对的一侧分别对称设有竖直的滑槽20；丝杆15两端且顶板13与底板9之间还分别可转动连接有上压杆16和下压杆17，上压杆16和下压杆17两侧分别沿滑槽20上下滑动，上压杆16的中部通过第一插销19与上压实锤18的顶端相连接，下压杆17的中部通过第二插销22与下压实锤21的顶端相连接。
所述一侧立杆10上且上压杆16行程两端分别设置有上限位开关23和下限位开关26。
参见图7，所述上限位开关23和下限位开关26通过信号线27与电机座6内的控制模块28连接；控制模块28上设置有压实开关24和卸载开关25；控制模块28通过电源线29连接有电源适配器30，电源适配器30通过插头线31接入外接220V交流电源；控制模块28通过导线32连接到电机控制器，从而控制电机7正向运转、反向转或停止运转。
参见图6所述模具组件包括通过箍环1可拆卸固定的三瓣模2，三瓣模2底部套有下套筒5，三瓣模2顶部套有第一上套筒3，第一上套筒3顶部套有第二上套筒4。
参见图1，所述上压实锤1与下压实锤21形状大小相同，且与模具组件相适配。
所述上压杆16向下滑动触碰到下限位开关26，或者向上滑动触碰到上限位开关23，则装置自动停止运行。
所述丝杆15两端的螺纹方向相反。
所述上压杆16及下压杆17两端设有与丝杆15相适配的内螺纹。
一种三轴试验土样的制作方法，具体步骤如下：
步骤一、将模具组件从箍环1处压入横板12中部设置的模具槽11；然后，启动压实开关24，电机7正向转动带动主动齿轮8转动，主动齿轮8带动从动齿轮14转动，进而带动立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17分别相对向中间滑动，至上压实锤18伸入第二上套筒4，下压实锤21伸入下套筒5，关闭压实开关24；
步骤二、称量好制作土样的土体备用，将第二上套筒4沿上压实锤18外周向上提起，露出第一上套筒3，用溜勺把称量好的土体从第一上套筒3顶部倒入；
步骤三、放下拉起的第二上套筒4，开动压实开关24，电机7正向转动，带动主动齿轮8转动，进而从动齿轮14及立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17一起相对滑动，对模具内的土体施压压制土样，至上压杆16触碰下限位开关26，装置停止运行，土样压制完成；
步骤四、打开卸载开关25，电机7反向转动，带动主动齿轮8转动，主动齿轮8带动从动齿轮14转动，进而带动立杆10中间的丝杆15转动，丝杆15两端的上压杆16和下压杆17分别向两端滑动，上压杆16上升，触碰上限位开关23，装置自动停止运行；
步骤五、将模具组件从横板12的模具槽11中推出，依次拆除下套筒5、上套筒4、上套筒3、箍环1、三瓣模2，取出制备好的三轴试验土样。
Claims (10)
1.一种三轴试验土样制作装置，包括双向等速压实结构，其特征在于：所述双向等速压实结构包括支撑框架及伸缩施压组件，支撑框架与模具组件可拆卸连接，模具组件两端与双向等速压实结构的伸缩施压组件活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：支撑框架包括底板(9)，底板(9)顶部两侧与立杆(10)的底端对称连接，两侧立杆(10)顶端之间连接有顶板(13)，两侧立杆(10)中段连接有横板(12)，横板(12)中部设有模具槽(11)，模具槽(11)与模具组件相适配且可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述伸缩施压组件包括电机座(6)，电机座(6)顶部设有电机(7)，电机(7)的动力输出轴与主动齿轮(8)相连接，主动齿轮(8)两侧与两个从动齿轮(14)对称啮合连接，从动齿轮(14)轴心内可转动连有丝杆(15)的一端，丝杆(15)的另一端从立杆(10)内部贯穿，两侧立杆(10)上相对的一侧分别对称设有竖直的滑槽(20)；丝杆(15)两端且顶板(13)与底板(9)之间还分别可转动连接有上压杆(16)和下压杆(17)，上压杆(16)和下压杆(17)两侧分别沿滑槽(20)上下滑动，上压杆(16)的中部通过第一插销(19)与上压实锤(18)的顶端相连接，下压杆(17)的中部通过第二插销(22)与下压实锤(21)的顶端相连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述一侧立杆(10)上且上压杆(16)行程两端分别设置有上限位开关(23)和下限位开关(26)。
5.根据权利要求3所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述上限位开关(23)和下限位开关(26)通过信号线(27)与电机座(6)内的控制模块(28)连接；控制模块(28)上设置有压实开关(24)和卸载开关(25)；控制模块(28)通过电源线(29)连接有电源适配器(30)，电源适配器(30)通过插头线(31)接入外接220V交流电源；控制模块(28)通过导线(32)连接到电机控制器，从而控制电机(7)正向运转、反向转或停止运转。
6.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述模具组件包括通过箍环(1)可拆卸固定的三瓣模(2)，三瓣模(2)底部套有下套筒(5)，三瓣模(2)顶部套有第一上套筒(3)，第一上套筒(3)顶部套有第二上套筒(4)。
7.根据权利要求3所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述上压实锤(18)与下压实锤(21)形状大小相同，且与模具组件相适配。
8.根据权利要求3所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述丝杆(15)两端的螺纹方向相反。
9.根据权利要求3所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述上压杆(16)及下压杆(17)两端设有与丝杆(15)相适配的内螺纹。
10.一种三轴试验土样的制作方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、将模具组件从箍环(1)处压入横板(12)中部设置的模具槽(11)；然后，启动压实开关(24)，电机(7)正向转动带动主动齿轮(8)转动，主动齿轮(8)带动从动齿轮(14)转动，进而带动立杆(10)中间的丝杆(15)转动，丝杆(15)两端的上压杆(16)和下压杆(17)分别相对向中间滑动，至上压实锤(18)伸入第二上套筒(4)，下压实锤(21)伸入下套筒(5)，关闭压实开关(24)；
步骤二、称量好制作土样的土体备用，将第二上套筒(4)沿上压实锤(18)外周向上提起，露出第一上套筒(3)，用溜勺把称量好的土体从第一上套筒(3)顶部倒入；
步骤三、放下拉起的第二上套筒(4)，开动压实开关(24)，电机(7)正向转动，带动主动齿轮(8)转动，进而从动齿轮(14)及立杆(10)中间的丝杆(15)转动，丝杆(15)两端的上压杆(16)和下压杆(17)一起相对滑动，对模具内的土体施压压制土样，至上压杆(16)触碰下限位开关(26)，装置停止运行，土样压制完成；
步骤四、打开卸载开关(25)，电机(7)反向转动，带动主动齿轮(8)转动，主动齿轮(8)带动从动齿轮14转动，进而带动立杆(10)中间的丝杆15转动，丝杆(15)两端的上压杆(16)和下压杆(17)分别向两端滑动，上压杆(16)上升，触碰上限位开关(23)，装置自动停止运行；
步骤五、将模具组件从横板(12)的模具槽(11)中推出，依次拆除下套筒(5)、上套筒(4)、上套筒(3)、箍环(1)、三瓣模(2)，取出制备好的三轴试验土样。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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