CN1542430A - 多功能土工布测试强力机及其应用 - Google Patents

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CN1542430A CNA200310105480XA CN200310105480A CN1542430A CN 1542430 A CN1542430 A CN 1542430A CN A200310105480X A CNA200310105480X A CN A200310105480XA CN 200310105480 A CN200310105480 A CN 200310105480A CN 1542430 A CN1542430 A CN 1542430A
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Abstract

多功能土工布测试强力机及其应用涉及材料试验机技术领域。包括横梁、动力部分、测头、传感器组件、微机控制装置、显示装置、门架和底座，其中，门架内侧的上部设置有拉伸强度、撕破强度的上夹持器，拉伸强度、撕破强度的下夹持器设置在横梁的上部，横梁的两端与动力部分连接，横梁在门架内可上下移动，横梁上设置传感器和测头，测头与传感器组件活动连接，底座上设置有可升降夹紧装置。测头是CBR顶破测头、圆球顶破测头、刺破测头、板形材料受压测头、板形材料折断测头之一。本发明通过设置传感器组件与各种测头销轴或螺纹连接，便可完成各种测试工作本发明具有测试项目范围广、集多种功能与一体、且效率高和测试数据准确、工作性能稳定等优点。

Description

多功能土工布测试强力机及其应用
(一)技术领域
本发明涉及一种土工布强力机及应用，属于材料试验机技术领域。
(二)背景技术
水资源的短缺已经成为制约经济发展的重大问题，人们采取了各种措施节约水资源，其中，土工合成布的应用是比较理想的方法，在抗洪抢险工程中，土工合成布的用途非常大，为了充分利用土工合成布，要求对土工合成布的性能进行测试，这给人们提出的新课题。现有的测试设备虽能完成测试工作，但是，每测试一个项目时，须更换测头的整套组合件才能实现，而且，夹紧土工布的装置是通过紧动螺栓实现的，即费事费力，且土工布受力不均匀，影响测试结果。另外，对硬质泡沫、软质泡沫板材的测试项目，即压力强度的测试和折断测试，测试换项时，须更换一整套组合件才能实现，费时、费力、成本高。
(三)发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种结构合理、使用方便、采用液(气)压为动力，对土工布夹紧且受力均匀，更换测试项目时，只需更换不同测头，利用不同的夹持器，便可完成多项测试项目的多功能土工布测试强力机及其应用。
本发明是通过以下技术措施实现的。
该强力机包括横梁、动力部分、测头、传感器组件、微机控制装置、显示装置、门架和底座，其中，门架内侧的上部设置有拉伸强度、撕破强度的上夹持器，拉伸强度、撕破强度的下夹持器设置在横梁的上部，横梁的两端与动力部分连接，横梁在门架内可上下移动，横梁上设置传感器和测头，其特征在于，测头与传感器组件活动连接，底座上设置有可升降夹紧装置。
所述的传感器组件由传感器和测头座组成，传感器上固定有测头座，测头座上有销轴孔，通过销轴与测头活动连接，传感器的测量范围为0-30KN。
所述的传感器组件由传感器、测头座和小传感器组成，传感器上固定有测头座，测头座上有销轴孔，通过销轴与小传感器连接，传感器上有连接丝孔，测头通过螺纹活动连接在传感器的连接丝孔上，小传感器的测量范围为0-3KN。
所述的可升降夹紧装置，是由固定部分、可动部分、液(气)缸和阀组成，下部固定部分固定在底座上，上部可动部分与液(气)缸的推杆通过螺栓形式连接，液(气)缸通过液(气)阀控制。
所述的测头是：CBR顶破测头、圆球顶破测头、刺破测头、板形材料受压测头、板形材料折断测头之一。
所述的动力部分，包括电机、减速机和丝杠，电机带动减速机，将动力传给丝杠，再传给横梁。
所述的传感器、微机控制装置、显示装置、控制面板和动力部分通过电连接。
所述的微机控制装置通过传感器的数据反馈发出指令，控制运行，由显示面板显示数据。
上述强力机的应用方法是：通过销轴将CRB顶破测头连接到与传感器相连接的测头座上，可做CRB测试；通过螺纹将圆球顶破测头连接到传感器上，可做圆球顶破测试；通过螺纹将刺破测头连接到传感器上，可做刺破测试；通过螺纹连接板形测头，可做板形材料抗压强度的测试；做测试时需在夹紧装置上面放置一块平板，将板形材料放在平板上即可。做CRB测试、圆球顶破测试和刺破测试时，将测头连接到传感器后，再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，将被测物夹紧；启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数据。
本发明做CRB测试时，使用30KN传感器，将CRB顶破测头通过测头座用销轴连接到传感器上，再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，被测物夹紧；启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数据。
做圆球顶破测试时，使用3KN传感器，将圆球顶破测头通过罗纹连接到传感器上，再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，将被测物夹紧；启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数值。
做刺破测试时，使用3KN传感器，将刺破测头通过罗纹连接到传感器上，再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，将被测物夹紧；启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数值。
做板形材料抗压强度测试时，使用3KN传感器，将板形材料受压测头通过罗纹连接到传感器上，将板形材料放在一块平板上，启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数值
本发明中将门架与底座组成一个整体框架，可升降夹紧装置安置在底座上，可升降夹紧装置是靠液(气)压动力实现夹紧土工布，用液(气)压动力代替了通过螺栓手动压紧的方式，既方便，受力又均匀；根据测试项目需要，通过测头与测头座的活动连接，在测头座上或者传感器上，连接各种测头，实现了一机多用的功能，且更换方便；横梁的上部可做撕破拉伸试验，横梁的下部可做受压试验，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置显示数据。工作原理如下：做CBR顶破测试，圆球顶破测试、或刺破测试时，根据试验的不同，将CBR顶破测头或圆球顶破测头、或刺破测头通过销轴与测头座连接，或直接与传感器的罗纹连接，再操纵液(气)控制阀，可升降夹紧装置的可动部分升起，将土工布的样块放倒固定环板上，再操纵液(气)控制阀，可升降夹紧装置的可动部分落下夹紧，启动电机，通过减速机和丝杠将动力传给横梁，横梁向下运动，测头向土工布运动，当运动到与土工布接触时，显示装置显示测试数据，同时，微机得到数据，当土工布被顶破时，接触力陡减，微机在此时发出指令，电机停电。另外，还可以对硬质泡沫、软质泡沫板材的项目进行测试，即受压强度的测试和折断测试。做板形材料抗压强度的测试时，通过罗纹连接板形测头，再在加紧装置上面放置一块平板，将板形材料放在平板上即可。做板形材料折断测试时，通过罗纹连接板形材料条形测头，在加紧装置上面放置一块支撑板，将板形材料放在支撑板上即可。如需要时，还可以将数据连接打印机打印。
本发明经质量检测完全符合GB/T17642-1998和水利行业标准SL/T235的要求具有测试项目范围广、实用性能强、集多种功能与一体，且效率高和测试数据准确、工作噪音低、调整维修方便、操作简单、工作性能稳定等优点。
本发明的试验报告如下：
土工合成材料基本特性试验报告
产品名称及规格：无纺针刺土工布
            试验项目     单位   平均值   参照标准   备注
物理特性     单位面积重量     g/m     3944  GB/T13762-1992     换算为
    厚度(2KPa)     mm     3.45  GB/T13761-1992
力学特性 断裂拉伸     σT     KN200mm     2.05  GB/T15788-1995   KNm10.23
    εT     ％     90.0  GB/T15788-1995
    σW     KN/2200     2.55  GB/T15788-1995   KN/m12.77
    εT     ％     85.0  GB/T15788-1995
梯形撕裂     T     KN     0.340  GB/T13763-1992
    W     KN     0.290  GB/T13763-1992
顶破     园球＝25mm     KN     1.28  GB/T14800-1993
    CBR     KN     2.59  GB/T14800-1993
挠度 mm /
              落锥     (cm)     /
水力特性 水力鼓破     园孔面积10cm2     KPa     /
    挠度     mm     /
    园孔面积100cm2     KPa     /
    孔径O95     mm     0.075  GB/T14799-1993
抗渗强度     基材     KPa     /
    渗透系数     cm/s     5.1×10-1  GB/T15789-1995
    抗渗强度     MPa     /
    渗透系数     cm/s     /
                土工合成材料基本特性试验报告         原稿不清
产品名称及规格：一布一膜(膜为平面)
      试验项目   单位   平均值     参照标准     备注
物理特性     单位面积重量   g/m2     385 GB/T13762-1992
    厚度(2KPa)   mm     0.382 GB/T13761-1992
力学特性 断裂拉伸     σT   KN/50mm     0.390 GB/T39231.1-1997
    εT   ％     64.7 GB/T39231.1-1997
    σW   KN/50mm     0.33 GB/T39231.1-1997
    εT   ％     63.8 GB/T39231.1-1997
梯形撕裂     T   KN     0.225 GB/T13763-1992
    W   KN     0.207 GB/T13763-1992
顶破 园球Φ＝25mm KN 0.551 GB/T14800-1993
        CBR   KN     1.160 GB/T14800-1993
        挠度   mm     /
    落锥   φ(cm)     /
水力特性 水力鼓破   园孔面积10cm2   kPa     /
        挠度   mm     /
园孔面积100cm kPa /
        挠度   mm     /
抗渗强度 基材 kPa /
渗透系数 cm/s 2.74×10-11 GB/T17642-1998
接缝 kPa / /
        透水率   l/s     8.19×10-10 GB/T17642-1998
                                土工合成材料基本特性试验报告
产品名称及规格：复合土工膜(两布一膜)
             试验项目   单位    平均值     参照标准     备注
  物理特性     单位面积重量   g/m2     615.0   GB/T13762-1992     换算为
厚度(2KPa) mm 0.45 GB/T13761-1992
力学特性 断裂位伸     σt   KN/200mm     2.740   GB/T15788-1995     KN/m13.69
εT ％ 59.9 GB/T15788-1995
σW KN/200mm 2.26 GB/T15788-1995 KN/m11.29
    εT   ％     95.50   GB/T15788-1995
梯形撕裂     T   KN     0.364   GB/T13763-1992
W KN 0.352 GB/T13763-1992
顶破     园球φ＝25mm   KN     1.33   GB/T14800-1993
        CBR   KN     2.53   GB/T14800-1993
        挠度   mm     -
                落锥   φ(cm)     -
水力特性 水力鼓破     园孔面积10cm2   kPa     -
孔径O95 mm -
园孔面积100cm2 kPa -
        孔径O95   mm     -
抗渗强度         基材   kPa     -
        渗透系数   cm/s    2.38×10-12   GB/T17642-1998
        抗渗强度   mpa     ＞0.6   GB/T17642-1998
        渗透系数   cm/s     -
                            土工合成材料基本特性试验报告
产品名称及规格：复合一布一膜(膜为平面)
           试验项目   单位     平均值     参照标准     备注
物理特性     单位面积重量   g/cm2     819  GB/T13762-1992     换算为
    厚度(2KPa)   mm     0.42  GB/T13761-1992
力学特性 断裂拉伸   σT   KN/50mm     0.933  GB/T15788-1995   KN/m18.67
  εT   ％     74.2  GB/T15788-1995
  σW   KN/50mm     0.890  GB/T15788-1995   KN/m17.80
  εT   ％     77.5  GB/T15788-1995
梯形撕裂   T   KN     0.44  GB/T14800-1992
  W   KN     0.51  GB/T14800-1992
顶破   园球φ=25mm   KN     1.703  GB/T14800-1993
  CBR   KN     3.26  GB/T14800-1993
  挠度   mm     /
              落锥   φ(cm)     /
水力特性 水力鼓破   园孔面积10cm2   kPa     /
  挠度   mm     /
园孔面积100cm2 kPa /
  挠度   mm     /
抗渗强度   基材   kPa     /
  渗透系数   cm/s    3.9×10-12  GB/T17642-1998
  抗渗强度   MPa     ＞0.4  CB/T17642-1998
  渗透系数   cm/s     /
                     土工合成材料基本特性试验报告
产品名称及规格：PE土工膜
             试验项目   单位   平均值     参照标准   备注
物理性     单位面积重量   g/m2     299.4  GB/T13762-1992  换算为
    厚度(2KPa)   mm     0.34  GB/T13761-1992
力学特性 断裂拉伸     σT   KN/200     0.974  GB/T15788-1995  14.38mpa
    εT   ％     ＞500  GB/T15788-1995
    σW   KN/200     0.964  GB/T15788-1995  14.23mpa
    εW   ％     ＞500  GB/T15788-1995
  梯形撕裂     T   KN     0.14  GB/T13763-1992
    W   KN     0.16  GB/T13763-1992
顶破     园球＝25mm   KN     0.496  GB/T14800-1993
    CBR   KN     0.960  GB/T14800-1993
    挠度   mm     /
           落锥   (cm)     /
水力特性 水力鼓破     园孔面积10cm2   kPa     /
    挠度   mm     /
    园孔面积100cm2   kPa     /
    孔径O95   mm
抗渗强度     基材   kPa     /
    渗透系数   cm/s     1.8×10-12  GB/T17642-1998
    抗渗强度   mPa     ＞0.5  GB/T17642-1998
    接缝拉伸强度   mpa     11.32  GB/T15788-1995
                          土工合成材料基本特性试验报告
  样品名称     聚苯乙稀泡塑板     样品数量/状态     0.5m/完好
  生产单位     东营市华天泡塑材料有限责任公司     主要检测设备     电拉/烘箱透湿装显/扭力天平
  检验依据     GB10801-89     检验类别     委托
  温度/湿度     24℃/76％     送样时间     2003年7月24日
                                                          检验内容
  序号     检验项目     单位     标准要求     检验结果   单项评价   备注
1 表观密度 Kg/m3 ≥15-19 18.2 合格 /
    2 压缩强度(10％形变的应力)     Kpa     ≥60     72.9     合格     /
    3 导热系数     W/m，k     ≤0.041     0.038     合格     /
    4 70℃48h后尺寸变化率     ％     ≤5     合格
长/宽/厚     0.4/0.4/0.06     合格
    5 水蒸气透湿系数     ng/pa.m.s     ≤9.5     /     /     /
    6 吸水率(V/V)     ％     ≤6     0.8     合格     /
    7 熔结性
    8 断裂弯曲负荷     N     ≥15     1.8     合格     /
    9 弯曲变形     mm     ≥20     15(开始断裂)
    10 以下空白
检验结论 合格
    备注 仅对来样负责
                                  土工合成材料基本特性试验报告
产品名称及规格：无纺针刺土工布
                 试验项目   单位   平均值   参照标准   备注
物理特性            单位面积重量     g/m     310.9  GB/T13762-1992   换算为
           厚度(2KPa)     mm     2.87  GB/T13761-1992
           幅宽     m     6.08  GB/T4667-1995
力学特性 断裂拉伸     σT     KN200mm     2.87  GB/T15788-1995   KN/m14.33
    εT     ％     87.24  GB/T15788-1995
    σW     KN/2200     2.51  GB/T15788-1995   KN/m12.58
    εT     ％     95.15  GB/T15788-1995
梯形撕裂     T     KN     0.36  GB/T1 3763-1992
    W     KN     0.38  GB/T13763-1992
顶破     园球＝25mm     KN     1.23  GB/T14800-1993
    CBR     KN     2.54  GB/T14800-1993
    挠度     mm     /
          落锥     (cm)     /
水力特性 水力鼓破     园孔面积10cm2     KPa     /
    挠度     mm     /
    园孔面积100cm2     KPa     /
    孔径O95     mm     0.07  GB/T14799-1993
抗渗强度     基材     KPa     /
    渗透系数     cm/s     1.99×10-1  GB/T1 5789-1995
    抗渗强度     MPa     /
    渗透系数     cm/s     /
(四)附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的CRB测头示意图。
图3是本发明的圆球测头示意图。
图4是本发明的刺破测头示意图。
图5是本发明的板形材料受压测头主视图。
图6是本发明的板形材料受压测头俯视图。
图7是本发明的板形材料条形测头示意图。
图8是本发明的板形材料折断测试支撑板主视图。
图9是本发明的板形材料折断测试支撑板俯视图。
图10是本发明的测头座的示意图。
图11是本发明的传感器组件的示意图。
其中，1、门架，2、上连接轴，3、撕破上夹持器，4、上限位块，5、撕破下夹持器，6、横梁，7、限位杆，8、下限位块，9、30KN传感器，10、测头座，11、3KN传感器，12、可升降夹紧装置，13、水准泡，14、传动底箱，15、可调底脚，16、微机控装置，17、显示装置，18、电器箱，19、控制面板，20、圆球顶破测头，21、刺破测头，22、CBR顶破测头，23、底座，24、板形测头，25、条形测头，26、支撑板。
(五)具体实施方式
实施例1：结构如图1、2、10所示，由横梁6、动力部分、可升降夹紧装置12、CBR顶破测头22、测头座10、传感器9、微机控制装置16、显示装置17、门架1和底座23组成，其中，底座23上设有四个可调底脚15，夹紧装置12在门架1内，门架1内侧的上部通过上连接轴2连接拉伸撕破上夹持器3，拉伸撕破下夹持器5设置在横梁6的上部，横梁6的两端与动力部分连接，横梁6在门架1内可上下移动，横梁6的下部设置一个30KN的传感器9，下面连接一个测头座10。可升降夹紧装置12通过气压部分实现夹紧，可升降夹紧装置12由下部固定部分、上部的可动部分、气缸和阀组成，下部固定部分为带孔的多边形板，固定在底座23上，同为带孔的多边形板的可动部分与气缸的推杆连接，气缸通过二位二通手动换向气阀控制升降；动力部分包括电机、减速机和丝杠，电机带动设置在传动底箱14内的减速机，减速机连接两根丝杠，丝杠设置在门架的两根立柱上，通过丝母连接横梁6；在传动底箱14上设有水准泡13，保证设备的水平放置；限位杆7上设置了上限位块4和下限位块8，上限位块4是为了防止横梁6顶撞上部部件而设置的，下限位块8是为了防止横梁6顶撞下部部件而设置的；传感器9、电控箱18内的控制件、控制面板19、微机控制装置16、显示装置17和动力部分通过电连接；在横梁6的上部可做拉伸撕破试验，横梁6的下部可做受压试验；传感器9将数据传给微机，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置17读出数据。
应用时，做CRB测试，将CRB顶破测头通过测头座10用销轴连接到传感器9上；再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，被测物夹紧；启动电机，通过减速机和丝杠将动力传给横梁，横梁6向下运动，测头11向土工布运动，当运动到与土工布接触时，显示装置17显示测试数据，同时，微机控制装置16得到数据，当土工布被刺破时，接触力陡减，微机控制装置16在此时发出指令，电机停电。如需要时，还可以将数据打印。
实施例2：结构如图3所示，做圆球顶破测试时，在测头座10上用销轴连接一个3KN传感器11，3KN传感器11的下端有连接丝孔，圆球顶破测头20通过螺纹连接在3KN传感器11的连接丝孔内，其它结构与工作与实施例1相同。
实施例3：结构如图4所示，做刺破测试时，在测头座10上用销轴连接一个3KN传感器11，3KN传感器11的下端有连接丝孔，刺破测头21通过螺纹连接在3KN传感器11的连接丝孔内，其他结构与工作与实施例1相同。
实施例4：结构如图5、6所示，做板形材料抗压强度测试时，在测头座10上用销轴连接一个3KN传感器11，3KN传感器11的下端有连接丝孔，板形测头24通过螺纹连接在3KN传感器11的连接丝孔内，在可升降夹紧装置上面放置一平板，工作时，将板形材料放在平板上，其他结构与工作与实施例1相同。
实施例5：结构如图7、8、9所示，做板形材料折断测试时，在测头座10上用销轴连接一个3KN传感器11，3KN传感器11的下端有连接丝孔，条形测头25通过螺纹连接在3KN传感器11的连接丝孔内，在可升降夹紧装置上面放置一支撑板26，工作时，将板形材料放在支撑板26上，其他结构与工作与实施例1相同。

Claims (7)

1、一种多功能土工布测试强力机，包括横梁、动力部分、测头、传感器组件、微机控制装置、显示装置、门架和底座，其中，门架内侧的上部设置有拉伸强度、撕破强度的上夹持器，拉伸强度、撕破强度的下夹持器设置在横梁的上部，横梁的两端与动力部分连接，横梁在门架内可上下移动，横梁上设置传感器和测头，其特征在于，测头与传感器组件活动连接，底座上设置有可升降夹紧装置。
2、根据权利要求1所述的多功能土工布测试强力机，其特征在于，所述的传感器组件由传感器和测头座组成，传感器上固定有测头座，测头座上有销轴孔，通过销轴与测头活动连接，传感器的测量范围为0-30KN。
3、根据权利要求1所述的多功能土工布测试强力机，其特征在于，所述的传感器组件由传感器、测头座和小传感器组成，传感器上固定有测头座，测头座上有销轴孔，通过销轴与小传感器连接，传感器上有连接丝孔，测头通过螺纹活动连接在传感器的连接丝孔上，小传感器的测量范围为0-3KN。
4、根据权利要求1所述的多功能土工布测试强力机，其特征在于，所述的可升降夹紧装置，是由固定部分、可动部分、液(气)缸和阀组成，下部固定部分固定在底座上，上部可动部分与液(气)缸的推杆通过螺栓形式连接，液(气)缸通过液(气)阀控制。
5、根据权利要求1所述的多功能土工布测试强力机，其特征在于，所述的测头是：CBR顶破测头、圆球顶破测头、刺破测头、板形材料受压测头、板形材料折断测头之一。
6、根据权利要求1所述的多功能土工布测试强力机，其特征在于，所述的上夹持器由上、下两夹板和螺栓组成，上、下两夹板和螺栓通过螺纹连接。
7、多功能土工布测试强力机的应用方法，通过销轴将CRB顶破测头连接到与传感器相连接的测头座上，可做CRB测试；通过螺纹将圆球顶破测头连接到传感器上，可做圆球顶破测试；通过螺纹将刺破测头连接到传感器上，可做刺破测试；通过销轴或螺纹连接板形测头，可做板形材料抗压强度的测试，做测试时需在加紧装置上面放置一块平板，将板形材料放在平板上即可，测试时，将测头连接到传感器后，再将夹紧装置的液(气)缸控制阀打开，可动部分上升，将被测物放在固定部分上，然后将夹紧装置的液(气)缸控制阀关闭，被测物夹紧；启动横梁，微机按照程序发出指令，控制运行，显示装置读出测试数据。
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