CN117969231A - 回弹模量仪辅助装置及试验操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土工回弹模量试验技术领域，具体公开了回弹模量仪辅助装置及试验操作方法，包括装置本体，所述装置本体上设置有升降台，所述升降台上设置有第二升降台，所述第二升降台用于托起砝码；所述升降台的升降速度低于所述第二升降台的升降速度；所述第二升降台上设置有压敏计量模块，并通过所述压敏计量模块监控所述第二升降台上受到来自所述砝码的压力数值而控制所述第二升降台的开启和关闭。进行操作时，配合回弹模量仪进行实验操作，采用本发明具有试验操作精确度高、试验结果可靠、效果好等优点。

Description

回弹模量仪辅助装置及试验操作方法

技术领域

本发明涉及土工回弹模量试验技术领域，具体涉及回弹模量仪辅助装置及试验操作方法。

背景技术

回弹模量仪是根据工程要求选择轻型或重型法采用大简对试件(如路基土)进行击实试验得出最佳含水率和最大干密度。试验过程一般包括：安装试件、预压、测定回弹量、结果整理几个步骤，其中预压的标准操作步骤为：

在回弹模量仪的加载架上施加砝码用预定的最大单位压力p进行预压，含水率大于塑限的土，p＝50～100kPa，含水率小于塑限的土，p＝100～200kPa。预压进行1～2次，每次预压60s，预压后调正承载板位置并将千分表调到接近满量程的位置准备试验。

测定回弹量的标准步骤为：

将预定最大单位压力分成4～6份作为每级加载的压力。加砝码时应注意避免冲击和摇晃，在加上砝码的同时，立即开动秒表。每级加载时间为60s时记录千分表读数，同时卸载让试件恢复变形。卸载后达60s时再次记录此刻千分表读数，同时施加下级荷载。如此逐级进行加载卸载并准时记录千分表读数直至最后一级荷载。

目前进行上述操作的难点在于：60s节点的相关控制操作以及重复性试验操作的差异而影响相关检测结果。本申请人通过开展相关研究，认为从相关节点操作的便捷性以及可靠性是提高试验精准的可行方向。如使用机械化来代替人手的相关操作(如节点放置和卸掉砝码)等；然通过采用简单的机械进行替代需要解决如下新问题：简单的机械式放置和卸掉砝码难以获得人手操作方式的平稳性和对应节点操作的及时精准性，比如机械放置时速度过快因为惯性等导致加砝码时出现冲击和摇晃，导致试验失真，但速度过慢又无法有效确保60s节点到来时的及时操作，进而影响可重复性效果，尤其在多级回弹操作中造成试验误差过大而影响测试结果。同时，机械操作还需要考虑机械升降台本身振动传递的影响。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种操作效果好的回弹模量仪辅助装置及试验操作方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

回弹模量仪辅助装置，包括装置本体，所述装置本体上设置有升降台，所述升降台上设置有第二升降台，所述第二升降台用于托起砝码；所述升降台的升降速度低于所述第二升降台的升降速度；所述第二升降台上设置有压敏计量模块，并通过所述压敏计量模块监控所述第二升降台上受到来自所述砝码的压力数值而控制所述第二升降台的开启和关闭。

可选的，所述升降台由丝杆升降组件驱动升降；所述装置本体上对应所述升降台还设置有升降滑动导杆组件。

可选的，所述第二升降台由伸缩缸驱动或电磁组件驱动升降。

可选的，所述第二升降台包括U形托架、升降板；所述升降板结合在所述U形托架的后部，所述U形托架上设置有所述压敏计量模块；所述升降板的两侧设置有导程滑块，所述升降台上对应所述导程滑块设置有滑动槽；所述升降板与所述升降台的底板之间设置有弹簧；所述伸缩缸或电磁组件通过其驱动部件与所述升降板的上侧面连接，进而驱动所述升降板升降。

可选的，所述U形托架的后侧设置有挡块。

回弹模量试验操作方法，包括使用如上所述的回弹模量仪辅助装置。

可选的，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行施加砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，施加砝码的步骤如下：

(1)第二升降台升至回弹模量仪的砝码托盘上方，然后手动将所需砝码置于第二升降台上，砝码作用于所述第二升降台的压力被所述压敏计量模块监测；

(2)启动所述升降台并缓慢下降，待所述砝码接触所述砝码托盘，则通过所述压敏计量模块监控所述第二升降台上剩余的砝码压力；

(3)待所述压敏计量模块监测的压力减少1％以上，则所述第二升降台启动，并快速下降，直至所述压敏计量模块监测到来自所述砝码的压力值为0，则关闭所述第二升降台。

可选的，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行卸载砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，卸载砝码的步骤如下：

(1)第二升降台位于回弹模量仪的砝码托盘的下方，待试验时间达到节点前，启动所述升降台并缓慢上升；

(2)待试验时间达到节点，则启动所述第二升降台，促使第二升降台快速上升并将砝码托起。

可选的，在施加砝码操作中，所述升降台的下降速度小于20mm/s，所述第二升降台的下降速度大于100mm/s。

可选的，在卸载砝码操作中，所述第二升降台上升的速度大于100mm/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过采用低速升降台(升降台)和高速升降台(第二升降台)组合方式来实现在回弹模量试验中进行机械式施加和卸载砝码过程的平稳性、及时精准性和可控性，满足回弹模量试验整个过程中对施加和卸载砝码的相关要求，显著提高试验效率，提高试验可重复性且有效减小误差，确保试验结果更加准确可靠，使用效果好。

2、在施加砝码的操作中，将砝码慢速落于砝码托盘，通过监控砝码及时压力值，待回弹模量仪的杠杆初步承重，待压力减少1％以上，然后控制第二升降台采用快速下降方式，能够确保施加砝码过程不会出现冲击和摇晃，满足回弹模量试验的要求；同时，在控制第二升降台快速下降并开始秒表计时，能够确保所需控制的时间(s)精准性，试验的时效控制更精准、可靠，试验数据更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明使用状态结构示意图；

图3是本发明使用状态下的砝码托盘处的剖切图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

回弹模量仪辅助装置，包括装置本体1，所述装置本体1上设置有升降台20，所述升降台20上设置有第二升降台，所述第二升降台用于托起砝码24；所述升降台的升降速度低于所述第二升降台的升降速度，这样设计的作用在于：配合使用更高升降速度的所述第二升降台与升降速度更低的所述升降台进行机械式施加和卸载砝码过程，能够有效确保不出现冲击和晃动，提高试验体系的稳定性，同时，使用更高升降速度的所述第二升降台满足定时节点操作的准确性，显著提高试验准确性和可重复性；所述第二升降台上设置有压敏计量模块7，并通过所述压敏计量模块7监控所述第二升降台上受到来自所述砝码24的压力数值而控制所述第二升降台的开启和关闭。

可选的，在本实施例中，所述升降台20由丝杆升降组件驱动升降，即如图1所示，丝杆升降组件包括有可转动的丝杆16以及固定在所述升降台20上的滑动块15，在本实施例中，可选现有的滚珠丝杆直线滑台模组，丝杆直径可选12～16mm，驱动速度小于20mm/s，可优选15mm/s、10mm/s、5mm/s等，行程一般选用300mm左右即可满足需求，所述升降台20采用慢速电机的作用在于：在施加砝码时，防止砝码快速下降形成的惯性而对砝码托盘造成冲击和晃动，进而造成回弹试验施力压力不准确而影响回弹试验结果。所述装置本体1上对应所述升降台20还设置有升降滑动导杆组件，包括导杆18和设置在所述升降台20后侧的导杆滑动槽17，在本实施例中，升降滑动导杆组件设置有两组，与所述丝杆升降组件呈三角形布置，提高所述升降台20升降的稳定性。

可选的，为了确保在施加和卸载砝码瞬间的速度，进而确保时间节点与动作控制的时效性和精准性，所述第二升降台可优选由伸缩缸驱动或电磁组件驱动升降，在本实施例中，以伸缩缸驱动为例，可以选用轻型双作用气压缸3，轻型双作用气压缸3的可选缸径20～25mm左右，活塞速度50～1000mm/s，气压0.05～1.0Mpa，通过将轻型双作用气压缸3与高压气源连通，通过气源阀门控制其气缸启闭，可以通过调节高压气源的气压值来调控所需的活塞速度，而本实施例中所述第二升降台上升的速度要确保大于100mm/s，可以优选150～800mm/s。所述轻型双作用气压缸3通过固定支架2固定到所述升降台20上，其伸缩杆的下端通过连接件4与所述第二升降台连接，驱动其升降。在制备时，设置有控制电路，所述控制电路接收来自所述压敏计量模块7的信号，进而发出指令控制所述轻型双作用气压缸3的正向缸进气阀/正向缸排气阀或逆向缸进气阀/逆向缸排气阀的启闭，上述气阀采用电控气阀，同时，在本实施例中，在所述装置本体1上还设置有对应上述相关气阀、所述升降台的手动按键。

可选的，如图1所示，所述第二升降台可选的具体结构如下：包括U形托架8、升降板10；所述升降板10结合在所述U形托架8的后部9，所述U形托架8的两个托板之间的间隙大于砝码托盘22的直径；所述U形托架8上设置有所述压敏计量模块7；所述升降板10的两侧设置有导程滑块5，所述升降台20上对应所述导程滑块58设置有滑动槽12；所述升降板10与所述升降台20的底板之间设置有弹簧11，本实施例中在所述升降板10与所述升降台20的底板上分别对应设置有弹簧卡座；设置有弹簧11的作用在于：进一步提高升降板10升降过程的稳定性，所述伸缩缸或电磁组件通过其驱动部件与所述升降板10的上侧面连接，进而驱动所述升降板10升降。可选的，所述U形托架8的后侧设置有挡块6，设置有挡块6的作用在于：对砝码起到限位作用。

结合图1～3所示，来阐述其使用过程：

回弹模量试验操作方法，包括使用如上所述的回弹模量仪辅助装置。在进行试验时，匹配现有的回弹模量仪23来使用，通过调节本装置与回弹模量仪23的相对位置，由螺栓穿过上紧孔13将本装置的底盘14固定，回弹模量仪23设置有砝码托盘，试件安装好后，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行施加砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，施加砝码的步骤如下：

(1)第二升降台的U形托架8升至回弹模量仪23的砝码托盘22上方，然后手动将所需砝码24置于第二升降台的U形托架8上，砝码24作用于所述第二升降台的压力被所述压敏计量模块7监测；

(2)通过按键启动所述升降台20并以速度小于20mm/s(如10mm/s等)缓慢下降，待所述砝码24接触所述砝码托盘22，则通过所述压敏计量模块7监控所述第二升降台上剩余的砝码压力；

(3)随着砝码24缓慢下降，待U形托架8上板面的高度与砝码托盘22的上板面平齐，则砝码24底面开始接触砝码托盘22，随着U形托架8继续下降，则砝码24的重量开始转变为由所述砝码托盘22支撑，进而表现为所述压敏计量模块7监测到的压力逐渐下降，待所述压敏计量模块7监测的压力减少1％以上，压力减少值可在控制电路中进行设置，比如可以取砝码24刚置于U形托架8上后的压力值的30～40％左右，这样设置的目的在于：促使砝码24能够缓慢贴近所述回弹模量仪23的砝码托盘22，防止因为惯性引起体系晃动等，确保操作满足回弹试验相关要求，同时，促使砝码24与砝码托盘22之间形成一定摩擦力，防止后续所述第二升降台快速下降过程出现砝码相对所述砝码托盘22移位；然后再通过控制电路立即启动所述第二升降台的轻型双作用气压缸3，并快速下降，此时，技术员可以同时按下秒表，进行精准计时，所述第二升降台采用气压缸，进行瞬间启动和快速位移能够促使技术员获得更好的感性判断，有利于技术员进行秒表操作，提高操作准确性，显著减少实验误差，确保试验可重复性，直至所述压敏计量模块7监测到来自所述砝码24的压力值为0，则控制电路关闭所述第二升降台的轻型双作用气压缸3，促使所述第二升降台停止运动。结合当前的技术背景，还可以对上述操作进行部分优化，比如：在本装置中，增加计时和数显模块，待本步骤中轻型双作用气压缸3启动促使所述第二升降台快速下降时，则开始模块自动计时。

可选的，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行卸载砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，卸载砝码的步骤如下：

(1)第二升降台位于回弹模量仪的砝码托盘的下方，待试验时间达到节点前，手动控制启动所述升降台并缓慢上升；

(2)待试验时间达到节点时，则手动操作启动所述第二升降台，促使第二升降台快速上升并将砝码托起。在本步骤中，结合上述所述的计时和数显模块可进行相应的自动控制优化，如采用计时和数显模块进行计时，待计时到达节点，则将信号输送至控制电路，然后控制电路启动所述第二升降台，促使第二升降台快速上升并将砝码托起。

可选的，在施加砝码操作中，所述升降台的下降速度小于20mm/s，所述第二升降台的下降速度大于100mm/s。

可选的，在卸载砝码操作中，所述第二升降台上升的速度大于100mm/s。

Claims (10)

1.回弹模量仪辅助装置，其特征在于：包括装置本体，所述装置本体上设置有升降台，所述升降台上设置有第二升降台，所述第二升降台用于托起砝码；所述升降台的升降速度低于所述第二升降台的升降速度；所述第二升降台上设置有压敏计量模块，并通过所述压敏计量模块监控所述第二升降台上受到来自所述砝码的压力数值而控制所述第二升降台的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的回弹模量仪辅助装置，其特征在于：所述升降台由丝杆升降组件驱动升降；所述装置本体上对应所述升降台还设置有升降滑动导杆组件。

3.根据权利要求1所述的回弹模量仪辅助装置，其特征在于：所述第二升降台由伸缩缸驱动或电磁组件驱动升降。

4.根据权利要求1所述的回弹模量仪辅助装置，其特征在于：所述第二升降台包括U形托架、升降板；所述升降板结合在所述U形托架的后部，所述U形托架上设置有所述压敏计量模块；所述升降板的两侧设置有导程滑块，所述升降台上对应所述导程滑块设置有滑动槽；所述升降板与所述升降台的底板之间设置有弹簧；所述伸缩缸或电磁组件通过其驱动部件与所述升降板的上侧面连接，进而驱动所述升降板升降。

5.根据权利要求4所述的回弹模量仪辅助装置，其特征在于：所述U形托架的后侧设置有挡块。

6.回弹模量试验操作方法，其特征在于：包括使用如权利要求1～5任一所述的回弹模量仪辅助装置。

7.根据权利要求6所述的回弹模量试验操作方法，其特征在于，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行施加砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，施加砝码的步骤如下：

(1)第二升降台升至回弹模量仪的砝码托盘上方，然后手动将所需砝码置于第二升降台上，砝码作用于所述第二升降台的压力被所述压敏计量模块监测；

(2)启动所述升降台并缓慢下降，待所述砝码接触所述砝码托盘，则通过所述压敏计量模块监控所述第二升降台上剩余的砝码压力；

(3)待所述压敏计量模块监测的压力减少1％以上，则所述第二升降台启动，并快速下降，直至所述压敏计量模块监测到来自所述砝码的压力值为0，则关闭所述第二升降台。

8.根据权利要求6所述的回弹模量试验操作方法，其特征在于，在回弹模量试验中，对回弹模量仪进行卸载砝码操作过程中使用回弹模量仪辅助装置进行操作，卸载砝码的步骤如下：

(1)第二升降台位于回弹模量仪的砝码托盘的下方，待试验时间达到节点前，启动所述升降台并缓慢上升；

(2)待试验时间达到节点，则启动所述第二升降台，促使第二升降台快速上升并将砝码托起。

9.根据权利要求7所述的回弹模量试验操作方法，其特征在于：在施加砝码操作中，所述升降台的下降速度小于20mm/s，所述第二升降台的下降速度大于100mm/s。

10.根据权利要求8所述的回弹模量试验操作方法，其特征在于：在卸载砝码操作中，所述第二升降台上升的速度大于100mm/s。