CN114235604A - 一种软弱岩石直剪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软弱岩石直剪仪，属于岩石试验设备技术领域，解决了岩石剪切试验设备控制精确度不足的问题，包括主机架，主机架内设置有工作台，工作台上安装有试样加载台和丝杆加载器，试样加载台上安装有位移检测装置，丝杆加载机构包括电机，电机连接有减速装置，减速装置连接有减速机法兰，减速机法兰连接有电机安装座，电机安装座内安装有滚珠丝杆，滚珠丝杆与电机安装座和减速机法兰之间通过角接触轴承固定连接，滚珠丝杆上套设有丝杆螺母，滚珠丝杆的端部连接有推力球轴承，推力球轴承连接有固定导向板，固定导向板连接有加载头，加载头上安装有载荷传感器。本发明用于软弱岩石的剪切试验，出力稳定、控制更精准。

Description

一种软弱岩石直剪仪

技术领域

本发明属于岩石试验设备技术领域，具体涉及一种软弱岩石直剪仪。

背景技术

软弱岩石是指力学强度低，遇水容易软化，并且在外荷载作用下易于产生压缩变形的岩石。在力学特征上，软弱岩石无侧限抗压强度低于或等于300千克/平方厘米，水稳性差，软化系数不大于0.6,变形模量低且流变效应较显著。

自然界的软弱岩石趋向于沿弯曲面发生剪切破坏，一般非饱水的软弱岩石具有一定的内聚力，可以维持在10°-35°的斜坡上而不致下滑，但当被水渗透时，其重量增加而强度减小，并引起孔隙压力的增大，从而促使内聚力降低，当其重力超过了岩土的剪切强度时，就沿着斜坡上某个面产生剪切破坏，这个面的位置可以根据斜坡的几何形状和岩土的强度加以确定。

岩石剪切试验是测定岩石和岩体抗剪强度指标的试验。按试验条件可分为室内剪切试验和原位剪切试验。根据不同地质条件和工程实际情况要求，岩石（体）的剪切试验又可分为抗切试验、摩擦试验和抗剪断试验。可以测绘出试件的垂直载荷-变形关系曲线、水平载荷-变形关系曲线、垂直变形-水平变形关系曲线。

目前软弱岩石剪切试验所用的设备，具有体积大、维护复杂、噪音大和控制精确度不足等问题，为试验的进行和设备的控制带来了困难。

发明内容

本发明的目的在于：

为解决现有技术中的岩石剪切试验设备控制精确度不足的问题，提供一种软弱岩石直剪仪。

本发明采用的技术方案如下：

一种软弱岩石直剪仪，包括主机架，所述主机架内设置有工作台，所述工作台上安装有试样加载台和丝杆加载器，所述试样加载台上安装有位移检测装置，所述丝杆加载机构包括电机，所述电机连接有减速装置，所述减速装置连接有减速机法兰，所述减速机法兰连接有电机安装座，所述电机安装座内安装有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆与电机安装座和减速机法兰之间通过角接触轴承固定连接，滚珠丝杆上套设有丝杆螺母，滚珠丝杆的端部连接有推力球轴承，所述推力球轴承连接有固定导向板，所述固定导向板连接有加载头，所述加载头上安装有载荷传感器。

进一步地，所述电机安装座内还安装有导向杆，所述导向杆穿过丝杆螺母座安装，丝杆螺母座与导向杆之间连接有润滑铜套，导向杆的两端部通过固定螺母分别与固定导向板和电机安装座固定连接，所述丝杆螺母座与丝杆螺母固定连接，固定螺母与电机安装座之间连接有垫片。

进一步地，所述推力球轴承与滚珠丝杆之间连接有推力球轴承垫板，滚珠丝杆上套设有轴承盖，所述轴承盖与固定导向板连接并设置于推力球轴承外部。

进一步地，所述减速装置包括与电机连接的行星减速器，所述行星减速器连接有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器与滚珠丝杆和减速机法兰连接。

进一步地，所述试样加载台包括加载底座，所述加载底座上连接有滑动底板，所述滑动底板上连接有滑动板，所述滑动板与滑动底板之间连接有滚针排，所述滑动板上安装有下剪盒，所述下剪盒上安装有上剪盒，所述上剪盒和下剪盒上均开设有用于安装试样的试样通槽，下剪盒的端部连接有加载立板。

进一步地，所述滑动板与加载立板之间连接有固定螺钉，加载立板还连接有与加载头配合的球头凹面，所述试样通槽的上方安装有垂直加载头。

进一步地，所述主机架上安装有显示器和指示灯面板，所述位移检测装置包括垂直检测器和水平检测器，所述主机架底部连接有电气柜。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明仪器主要应用于软弱风化页岩剪切实验,维护简单，使用丝杆加载器对试样进行加载，使用方便，方便维护，所有的电器元件均置于电气柜中，使得整体结构紧凑，占地面积小，该丝杆加载器的结构滑动底板和滑动板直剪之间、上下剪盒之间装有滚针排，减小水平方向的摩擦阻力，保证水平载荷测的数据准确性，可以使仪器出力更加稳定，控制更精确，噪音更小，可控性好。

2、本发明丝杆前端和固定导向板之间装有推力球轴承，可提供较大的载荷，而丝杆后端，则采用推力球轴承，在自制的减速机法兰预紧的情况下，既可以承受丝杆回退时的轴向力，又可以对丝杆进行径向定位。该结构在动作过程中，丝杆螺母副采用螺母不动，丝杆移动的方式，有利于缩小整体结构的轴向尺寸，结构更加紧凑。

附图说明

图1为本发明的整体装置图；

图2为本发明丝杆加载器的剖面图；

图3为本发明丝杆加载器的左视图；

图4为本发明丝杆加载器的立体图；

图5为本发明试样加载台的剖视图；

图6为本发明试样加载台的立体图。

图中标记：

1-主机架，2-电脑显示器，3-垂直检测器，4-丝杆加载器，5-试样加载台，6-指示灯面板，7-水平检测器，8-电气柜；

41-螺钉,42-载荷传感器，43-固定导向板，44-推力球轴承，45-推力球轴承垫板，46-轴承盖，47-固定螺母，48-导向杆，49-丝杆螺母，410-润滑铜套，411-丝杆螺母座，412-滚珠丝杆，413-电机安装座，414-垫片，415-电机，416-行星减速器，417-蜗轮蜗杆减速器，418-角接触轴承，419-减速机法兰；

51-加载底座,52-滑动底板，53-螺钉，54-上剪盒，55-垂直加载头，56-岩石试样，57-下剪盒，58-滑动板，59-加载立板，510-球头凹面，511-滚针排。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种软弱岩石直剪仪，如图1所示，包括主机架1，主机架1内设置有工作台，工作台上安装有试样加载台5和丝杆加载器4，试样加载台5上安装有位移检测装置，如图2-图4所示，丝杆加载机构包括电机415，电机415连接有减速装置，减速装置连接有减速机法兰419，减速机法兰419连接有电机安装座413，电机安装座413内安装有滚珠丝杆412，滚珠丝杆412与电机安装座413和减速机法兰419之间通过角接触轴承418固定连接，滚珠丝杆412上套设有丝杆螺母49，滚珠丝杆412的端部连接有推力球轴承44，推力球轴承44连接有固定导向板43，固定导向板43连接有加载头，加载头上安装有载荷传感器42。

电机安装座413内还安装有导向杆48，导向杆48穿过丝杆螺母座411安装，丝杆螺母座411与导向杆48之间连接有润滑铜套410，导向杆48的两端部通过固定螺母47分别与固定导向板43和电机安装座413固定连接，丝杆螺母座411与丝杆螺母49固定连接，固定螺母47与电机安装座413之间连接有垫片414。

丝杆加载器4可为仪器提供剪切力，出力稳定，可控性好，主要由载荷传感器42，固定导向板43，推力球轴承44，导向杆48，丝杆螺母座411，电机安装座413，丝杆螺母49副，推力球轴承44和角接触轴承418组成。丝杆前端和固定导向板43之间装有推力球轴承44，可提供较大的载荷，用于对试验岩石样品进行剪切试验。而丝杆后端，则采用推力球轴承44，在自制的减速机法兰419预紧的情况下，既可以承受丝杆回退时的轴向力，又可以对丝杆进行径向定位。该结构在动作过程中，丝杆螺母49副采用螺母不动，丝杆移动的方式，有利于缩小整体结构的轴向尺寸，结构更加紧凑。

实施例2

在实施例1的基础上，推力球轴承44与滚珠丝杆412之间连接有推力球轴承垫板45，滚珠丝杆412上套设有轴承盖46，轴承盖46与固定导向板43连接并设置于推力球轴承44外部。

实施例3

在实施例1的基础上，减速装置包括与电机415连接的行星减速器416，行星减速器416连接有蜗轮蜗杆减速器417，蜗轮蜗杆减速器417与滚珠丝杆412和减速机法兰419连接。

实施例4

在实施例1的基础上，如图5、图6所示，试样加载台5包括加载底座51，加载底座51上连接有滑动底板52，滑动底板52上连接有滑动板58，滑动板58与滑动底板52之间连接有滚针排511，滑动板58上安装有下剪盒57，下剪盒57上安装有上剪盒54，上剪盒54和下剪盒57上均开设有用于安装试样的试样通槽，下剪盒57的端部连接有加载立板59。

滑动板58与加载立板59之间连接有固定螺钉41，加载立板59还连接有与加载头配合的球头凹面510，试样通槽的上方安装有垂直加载头55。

本实施例的试样加载台5适用于小尺寸，小负载的岩石直剪试验。该结构的滑动底板52和滑动板58直剪之间、上下剪盒57之间装有滚针排511，可以减小水平方向的摩擦阻力，保证水平载荷测的数据准确性。

实施例5

在实施例1的基础上，主机架1上安装有显示器和指示灯面板6，位移检测装置包括垂直检测器3和水平检测器7，主机架1底部连接有电气柜8。

本实施例将所有的电器元件均置于电气柜8中，使得整体结构紧凑，占地面积小。

本仪器主要应用于软弱风化页岩剪切实验，结构紧凑，样式美观，维护简单。仪器使用丝杆加载器4对试样进行加载，使用方便，控制精确，方便维护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，包括主机架（1），所述主机架（1）内设置有工作台，所述工作台上安装有试样加载台（5）和丝杆加载器（4），所述试样加载台（5）上安装有位移检测装置，所述丝杆加载机构包括电机（415），所述电机（415）连接有减速装置，所述减速装置连接有减速机法兰（419），所述减速机法兰（419）连接有电机安装座（413），所述电机安装座（413）内安装有滚珠丝杆（412），所述滚珠丝杆（412）与电机安装座（413）和减速机法兰（419）之间通过角接触轴承（418）固定连接，滚珠丝杆（412）上套设有丝杆螺母（49），滚珠丝杆（412）的端部连接有推力球轴承（44），所述推力球轴承（44）连接有固定导向板（43），所述固定导向板（43）连接有加载头，所述加载头上安装有载荷传感器（42）。

2.根据权利要求1所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述电机安装座（413）内还安装有导向杆（48），所述导向杆（48）穿过丝杆螺母座（411）安装，丝杆螺母座（411）与导向杆（48）之间连接有润滑铜套（410），导向杆（48）的两端部通过固定螺母（47）分别与固定导向板（43）和电机安装座（413）固定连接，所述丝杆螺母座（411）与丝杆螺母（49）固定连接，固定螺母（47）与电机安装座（413）之间连接有垫片（414）。

3.根据权利要求1所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述推力球轴承（44）与滚珠丝杆（412）之间连接有推力球轴承垫板（45），滚珠丝杆（412）上套设有轴承盖（46），所述轴承盖（46）与固定导向板（43）连接并设置于推力球轴承（44）外部。

4.根据权利要求1所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述减速装置包括与电机（415）连接的行星减速器（416），所述行星减速器（416）连接有蜗轮蜗杆减速器（417），所述蜗轮蜗杆减速器（417）与滚珠丝杆（412）和减速机法兰（419）连接。

5.根据权利要求1所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述试样加载台（5）包括加载底座（51），所述加载底座（51）上连接有滑动底板（52），所述滑动底板（52）上连接有滑动板（58），所述滑动板（58）与滑动底板（52）之间连接有滚针排（511），所述滑动板（58）上安装有下剪盒（57），所述下剪盒（57）上安装有上剪盒（54），所述上剪盒（54）和下剪盒（57）上均开设有用于安装试样的试样通槽，下剪盒（57）的端部连接有加载立板（59）。

6.根据权利要求5所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述滑动板（58）与加载立板（59）之间连接有固定螺钉（41），加载立板（59）还连接有与加载头配合的球头凹面（510），所述试样通槽的上方安装有垂直加载头（55）。

7.根据权利要求1所述的一种软弱岩石直剪仪，其特征在于，所述主机架（1）上安装有显示器和指示灯面板（6），所述位移检测装置包括垂直检测器（3）和水平检测器（7），所述主机架（1）底部连接有电气柜（8）。

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