CN208621395U - 一种可控多因素的电动击实仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控多因素的电动击实仪，通过控制箱设定第一步进电机的转速和转动时间，第一步进电机的输出轴与主动链轮连接，从动链轮设置在主动链轮的上方，主动链轮和从动链轮之间通过链条连接，链条上连接有电磁铁，控制箱与电磁铁连接，控制箱能够控制电磁铁的通断电，当电磁铁通电时，电磁铁能够吸附组合式击实锤。通过控制箱设定第二步进电机的转速，第二步进电机连接有转动盘，第二步进电机能够驱动转动盘圆周转动，转动盘上设有击实筒，当电磁铁断电时，组合式击实锤下落对击实筒中的土样进行击实。本实用新型可以考察不同落距和击数的单因素及多因素耦合作用对击实效果的影响。

Description

一种可控多因素的电动击实仪

技术领域

本实用新型涉及土工试验技术领域，尤其涉及一种可控多因素的电动击实仪。

背景技术

在岩土工程领域，土的击实试验是应用非常广泛的一种试验手段，主要考察土的压实特性，准确取得压实材料的特性参数，对民建、道路，水利等工程都具有非常重要的意义。

击实装置主要用于土含水量与干密度关系的测定，从而确定土的最大干密度及最优含水率。一般的击实装置只能进行特定类型的击实试验，适用于常规的击实要求。

但是，随着我国经济实力和施工技术的不断提升，现代工程的规模越来越大，工程机械的性能越来越高，各类远超常规击实功的压实工程屡见不鲜，特别是国家的大型重点水利、市政和交通等工程日益增多，对击实试验提出了击实功可变和击实因素可控的更高要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可控多因素的电动击实仪，解决了现有技术中击实装置只能进行特定类型击实试验的问题，本实用新型可以考察不同落距和击数的单因素及多因素耦合作用对击实效果的影响。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种可控多因素的电动击实仪，包括控制箱、第一步进电机、牵引机构、电磁铁和组合式击实锤；牵引机构包括主动链轮、从动链轮和链条；

控制箱用于设定第一步进电机的转速和转动时间，第一步进电机的输出轴与主动链轮连接，从动链轮设置在主动链轮的上方，主动链轮和从动链轮之间通过链条连接，链条上连接有电磁铁，控制箱与电磁铁连接，控制箱能够控制电磁铁的通断电，当电磁铁通电时，电磁铁能够吸附组合式击实锤；

还包括第二步进电机，控制箱还用于设定第二步进电机的转速，第二步进电机连接有转动盘，第二步进电机能够驱动转动盘圆周转动，转动盘上设有击实筒，当电磁铁断电时，组合式击实锤下落对击实筒中的土样进行击实；

当控制箱控制电磁铁通电的同时，控制箱控制第一步进电机以设定转速和设定转动时间开始转动；当第一步进电机停止转动的同时，控制箱控制电磁铁断电。

更进一步地，本实用新型的特点还在于：

组合式击实锤由若干个质量不同的击实锤连接而成。

还包括平面推动机构，平面推动机构包括气泵、气缸和平面推力轴承，气泵与气缸连接，气缸通过平面推力轴承与转动盘连接，气缸的伸缩能够推动转动盘前后移动；

每当转动盘圆周转动一圈，气缸推动转动盘前后直线往复运动一次。

还包括限位装置，限位装置包括感应开关，感应开关靠近链条的顶部安装，当电磁铁触动感应开关时，感应开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制第一步进电机断电。

组合式击实锤的顶部设有触碰开关，当电磁铁触动触碰开关时，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁通电。

还包括沿竖直方向设置的电磁铁导杆，电磁铁套在电磁铁导杆上，链条能够带动电磁铁沿电磁铁导杆的方向上下移动；

还包括沿竖直方向设置的击实锤导向杆，当电磁铁断电时，组合式击实锤能够沿击实锤导向杆的方向下落到击实筒中。

击实筒与转动盘可拆卸式连接。

第一步进电机的输出轴上安装有编码器，编码器能够检测第一步进电机的脉冲频率，控制箱通过调整第一步进电机的脉冲频率来控制第一步进电机的转速。

可控多因素的电动击实仪的总高为3m，组合式击实锤的落距范围为305mm-1220mm；

组合式击实锤由3个5kg的击实锤和2个2.5kg的击实锤中一个或多个连接而成；

击实筒包括第一套筒、第二套筒以及第三套筒；第一套筒的内径为112mm，壁厚为10mm，高度为160mm；第二套筒的内径为151.2mm，壁厚为10mm，高度为214.8mm；第三套筒的内径为310mm、壁厚为10mm、高度为220mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种可控多因素的电动击实仪，通过控制箱控制电磁铁通电对组合式击实锤进行吸附。同时，控制箱控制第一步进电机以设定转速和设定转动时间开始正转，第一步进电机带动牵引机构工作，使牵引机构将电磁铁及组合式击实锤提升到设定高度，此时第一步进电机停止转动，控制箱控制电磁铁断电，组合式击实锤下落对击实筒的物料进行击实。随后第一步进电机开始反转，链条带着电磁铁下落，当电磁铁落到组合式击实锤的顶部时，接触到锤顶的触碰开关，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁通电，在吸附击实锤的同时第一步进电机以设定转速和设定转动时间开始正转，链条带动电磁铁和击实锤上升，重复进行上述步骤使得组合式击实锤以设定击数对击实筒中的物料进行击实。在重复击实过程中，通过对第一步进电机设定相同的转速和转动时间，使得每次击实落距一致，保证实验有效。与此同时，工作台底部的第二步进电机带动转动盘圆周转动，使得组合式击实锤对击实筒四周的物料进行均匀击实，保证击实筒内土样受力稳定、均匀、有效。本实用新型击实效果优良，适用范围广，可满足不同击实功的击实试验，能考察不同落距和击数的单因素及多因素耦合作用对击实效果的影响。本实用新型可为各类土建项目中的土工压实工程提供设计和施工参数，为土的压实控制提供试验依据。

进一步地，本实用新型通过设置平面推动机构，每当转动盘圆周转动一圈，平面推动机构推动转动盘前后直线往复运动一次，使得组合式击实锤对击实筒四周及中心的物料进行均匀击实，进一步提升了击实筒内土样受力的稳定性、均匀性和有效性。

进一步地，本实用新型的组合式击实锤由若干个质量不同的击实锤连接而成，可控制锤重从2.5kg到20kg的改变，能考察不同锤重、击数和落距的单因素及多因素耦合作用对击实效果的影响。

进一步地，本实用新型还设计了防止行程过大造成破坏的限位装置，一旦电磁铁的上升的高度超过安全行程，就会触动设备上部的感应开关，此时感应开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制第一步进电机断电停止运行，以保证设备的安全。

进一步地，本实用新型通过设置电磁铁导杆，对电磁铁的运动方向提供导向作用。

进一步地，本实用新型通过设置击实锤导向杆，对组合式击实锤的下落方向提供导向作用。

进一步地，击实筒与转动盘可拆卸式连接，实现了对不同规格的击实筒的更换，同时，便于对击实筒内的物料进行脱模。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种可控多因素的电动击实仪的剖面结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种可控多因素的电动击实仪的正面结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种可控多因素的电动击实仪的侧面结构示意图；

图4为本实用新型提供的平面推动机构的剖面结构示意图。

图中，1、从动链轮；2、电磁铁；4、主动链轮；5、第一步进电机；6、组合式击实锤；7、击实筒；8、转动盘；9、平面推力轴承；10、第二步进电机；11、传动齿轮；12、气缸；13、工作台；14、感应开关。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1-3，本实用新型提供的一种可控多因素的电动击实仪，包括控制箱、第一步进电机5、牵引机构、电磁铁2和组合式击实锤6；牵引机构包括主动链轮4、从动链轮1和链条；控制箱用于设定第一步进电机5的转速和转动时间，第一步进电机5的输出轴与主动链轮4连接，第一步进电机5的转动能够带动主动链轮4转动。从动链轮1设置在主动链轮4的上方，主动链轮4和从动链轮1之间通过链条连接，链条上连接有电磁铁2，电磁铁2通过链条被第一步进电机5牵引升降。当第一步进电机5正转时，电磁铁2通过链条被第一步进电机5牵引上升；当第一步进电机5反转时，电磁铁2通过链条被第一步进电机5牵引下降。控制箱与电磁铁2连接，控制箱能够控制电磁铁2的通断电，当电磁铁2通电时，电磁铁2吸附组合式击实锤6从而带动组合式击实锤6一起升降。本实用新型还还包括第二步进电机10，控制箱还用于设定第二步进电机10的转速，第二步进电机10连接有转动盘8，第二步进电机10能够驱动转动盘8圆周转动，转动盘8上设有击实筒7。具体地，转动盘8安装在工作台13上，工作台13的底部是支架，支架内部设置有第二步进电机10，第二步进电机10通过传动齿轮11带动转动盘8圆周转动。

在这里，控制箱控制电磁铁2通电，电磁铁2对组合式击实锤6进行吸附，同时，控制箱控制第一步进电机5以设定转速和设定转动时间开始转动，通过改变第一步进电机5的转速和转动时间，控制组合式击实锤6的提升高度，从而控制落距，落距即为组合式击实锤6底面到击实土样表面的距离，当达到设定提升高度后，第一步进电机5停止转动，同时，控制箱控制电磁铁2断电，组合式击实锤6下落对击实筒7中的土样进行击实。在这里，组合式击实锤6向上运动主要靠齿条传动带来完成，以此达到精度高、实用型强、操纵稳的效果。在击实的过程中，第二步进电机10带动传动齿轮11工作，传动齿轮11控制转动盘8圆周转动，从而使固定在上面的击实筒7绕转动盘8圆心圆周转动。不同于传统电机的是：传统电机控制转动盘8按一定速度转动的，而本实用新型通过调节第二步进电机10的转速，能够控制转动盘8的转速，并能随时调整速度，从而使组合式击实锤6击实频率均匀稳定，使得组合式击实锤6均匀地对击实筒7四周的土样进行击实。

优选地，参见图4，本实用新型还包括平面推动机构，区别于传统击实装置转动盘8只能圆周转动。平面推动机构包括气泵、气缸12和平面推力轴承9，气泵与气缸12连接，气缸12与平面推动轴承座采用半法兰连接，平面推力轴承9与转动盘8连接，气缸12由流体控制压力作用在转动盘8上，气缸12的伸缩能够推动转动盘8前后移动；每当转动盘8圆周转动一圈，气缸12推动转动盘8前后直线往复运动一次，使得组合式击实锤6对击实筒7中心的土样进行击实。在这里，平面推动和圆周转动两者共同作用，使击实筒内土样各个部位都能得到充分均匀的击实，保障并提升击实效果，达到可以模拟大型夯实工程的目的。

优选地，本实用新型组合式击实锤6的顶部设有触碰开关，当电磁铁2触动触碰开关时，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁2通电。

在这里，电磁铁2通电，吸附组合式击实锤6上升，到设定高度后电磁铁2断电，组合式击实锤6下落，随后第一步进电机5反转，链条带着电磁铁2下落，当电磁铁2下落到组合式击实锤6的顶部时，接触到锤顶的触碰开关，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁2通电，在吸附击实锤2的同时第一步进电机5以设定转速和设定转动时间开始正转，链条带动电磁铁2和组合式击实锤6上升，重复进行上述步骤使得组合式击实锤6以设定击数对击实筒7中的物料进行击实。在重复击实过程中，通过对第一步进电机5设定相同的转速和转动时间，使得每次击实落距一致，保证实验有效。

优选地，本实用新型的组合式击实锤6由若干个质量不同的击实锤通过螺纹拼接组合而成，拼接好的组合式击实锤6被通电后的电磁铁2吸附固定。具体地，组合式击实锤由3个5kg的击实锤和2个2.5kg的击实锤中一个或多个连接而成，可控制锤重从2.5kg到20kg的改变。可控多因素的电动击实仪的总高为3m，组合式击实锤6的落距范围为305mm-1220mm。本实用新型的牵引机构可带动非标规格的击实锤，提供更大范围的落距，从而实现更大的击实功。本实用新型能考察不同锤重、击数和落距的单因素及多因素耦合作用对击实效果的影响。

本实用新型还设计了防止行程过大造成破坏的限位装置，限位装置包括感应开关14，感应开关14安装在机身上靠近链条顶部的位置，具体地，感应开关14安装在链条顶部下方5cm。一旦电磁铁2的上升的高度超过安全行程，就会触动设备上部的感应开关14，此时感应开关14将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制第一步进电机5断电停止运行，以保证设备的安全。

在这里，感应开关14为电感式接近开关或者触碰式开关。

本实用新型还包括沿竖直方向设置的电磁铁导杆，电磁铁2套在电磁铁导杆上，链条能够带动电磁铁2沿电磁铁导杆的方向上下移动。

本实用新型还包括沿竖直方向设置的击实锤导向杆，当电磁铁2断电时，组合式击实锤6能够沿击实锤导向杆的方向下落到击实筒7中。

优选地，击实筒7与转动盘8可拆卸式连接。具体地，转盘上设有螺纹孔，击实筒7一侧设置有环状的法兰盘，法兰盘与螺纹孔相向设置有安装孔，螺栓穿过安装孔后与螺纹孔咬合，击实筒7固定在转盘上，不会由于试验进行而发生位置移动。

优选地，本实用新型的击实筒7为若干个不同规格的击实筒模具，通过螺栓固定在转动盘8上。示例地，击实筒7包括第一套筒、第二套筒以及第三套筒；第一套筒的内径为112mm，壁厚为10mm，高度为160mm；第二套筒的内径为151.2mm，壁厚为10mm，高度为214.8mm；第三套筒的内径为310mm、壁厚为10mm、高度为220mm。

具体地，第一套筒由一个底座套筒和一个附加套筒连接而成，附加套筒可以通过螺纹连接加在底座套筒的上部，底座套筒和附加套筒的内径均为112mm，壁厚均为10mm，底座套筒的高度为105mm，附加套筒有55.00mm高度。

具体地，第二套筒由一个底座套筒和一个附加套筒连接而成，附加套筒可以通过螺纹连接加在底座套筒的上部，底座套筒和附加套筒的内径均为151.2mm，壁厚均为10mm，底座套筒的高度为159.8mm，附加套筒的高度为55.00mm。

具体地，第三套筒由一个底座套筒和一个附加套筒连接而成，附加套筒可以通过螺纹连接加在底座套筒的上部，底座套筒和附加套筒的内径均为310mm，壁厚均为10mm，底座套筒的高度为165.0mm，附加套筒的高度为55.00mm。

步进电机的转速及位移与脉冲频率f有关，其公式为f＝(N×360)/(60×A)，其中N为电机转速，A为步进角。第一步进电机5的输出轴上安装有编码器，编码器能够检测第一步进电机5的脉冲频率，通过检测脉冲频率推算出第一步进电机5的转速，编码器不停的反馈第一步进电机5的转动位置，根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，使得第一步进电机5以设定转速转动。在每次锤击过程中保证一定脉冲频率下第一步进电机5对应的反馈值不变，可以使每次击实过程中组合式击实锤6底面到击实土样表面的距离不变，从而达到以设定落距对土样进行击实的目的。

本实用新型的工作过程如下：

试验之前，把击实筒7放置在转动盘8上，通过拧紧转动盘8与击实筒7之间的螺母来固定击实筒7。

试验进行时，当需要提升组合式组合式击实锤时，控制箱控制电磁铁2通电，电磁铁2对组合式击实锤6进行吸附。同时，控制箱控制第一步进电机5以设定转速和设定转动时间开始正转，第一步进电机5带动主动链轮4转动，主动链轮4通过链条带动从动链轮1工作，牵引电磁铁2向上运动，电磁铁2沿着电磁铁导杆的方向将组合式击实锤6向上抬。当组合式击实锤6到达设定高度后，第一步进电机5停止转动，同时，控制箱控制电磁铁2断电，组合式击实锤6脱离电磁铁2的支撑力，并开始沿着击实锤导向杆向下自由下落，组合式击实锤6落在击实筒7的物料上，对物料进行击实。随后第一步进电机5开始反转，链条带着电磁铁2下落，当电磁铁2落到组合式击实锤6的顶部时，接触到锤顶的触碰开关，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁2通电，在吸附击实锤的同时第一步进电机5以设定转速和设定转动时间开始正转，链条带动电磁铁2和组合式击实锤6上升，重复进行上述步骤使得组合式击实锤6以设定击数对击实筒7中的物料进行击实。在此过程中，通过对第一步进电机5设置预定的脉冲频率，使得每次击实落距一致，保证实验有效。与此同时，工作台13底部的第二步进电机10带动传动齿轮11开始运转，传动齿轮11使转动盘8开始转动，此时转动盘8带动击实筒7开始沿转动盘8圆心做圆周转动，转动一圈后装置侧部的气缸12开始带动平面推力轴承9工作，平面推动轴承带动转动盘8前后往复运动一次，使得组合式击实锤6对击实筒7四周及中心的物料进行均匀击实。

当试验完成时，关闭控制箱的开关，检查各个部件是否安全放置，保证安全情况下，拧松转动盘8与击实筒7的螺旋套，拆除工作台13上的击实筒7，对击实筒7内的物料进行脱模。

Claims (10)

1.一种可控多因素的电动击实仪，其特征在于，包括控制箱、第一步进电机(5)、牵引机构、电磁铁(2)和组合式击实锤(6)；牵引机构包括主动链轮(4)、从动链轮(1)和链条；

控制箱用于设定第一步进电机(5)的转速和转动时间，第一步进电机(5)的输出轴与主动链轮(4)连接，从动链轮(1)设置在主动链轮(4)的上方，主动链轮(4)和从动链轮(1)之间通过链条连接，链条上连接有电磁铁(2)，控制箱与电磁铁(2)连接，控制箱能够控制电磁铁(2)的通断电，当电磁铁(2)通电时，电磁铁(2)能够吸附组合式击实锤(6)；

还包括第二步进电机(10)，控制箱还用于设定第二步进电机(10)的转速，第二步进电机(10)连接有转动盘(8)，第二步进电机(10)能够驱动转动盘(8)圆周转动，转动盘(8)上设有击实筒(7)，当电磁铁(2)断电时，组合式击实锤(6)下落对击实筒(7)中的土样进行击实。

2.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，组合式击实锤(6)由若干个质量不同的击实锤连接而成。

3.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，还包括平面推动机构，平面推动机构包括气泵、气缸(12)和平面推力轴承(9)，气泵与气缸(12)连接，气缸(12)通过平面推力轴承(9)与转动盘(8)连接，气缸(12)的伸缩能够推动转动盘(8)前后移动；

每当转动盘(8)圆周转动一圈，气缸(12)推动转动盘(8)前后直线往复运动一次。

4.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，还包括限位装置，限位装置包括感应开关(14)，感应开关(14)靠近链条的顶部安装，当电磁铁(2)触动感应开关(14)时，感应开关(14)将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制第一步进电机(5)断电。

5.根据权利要求4所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，组合式击实锤(6)的顶部设有触碰开关，当电磁铁(2)触动触碰开关时，触碰开关将信号反馈给控制箱，使得控制箱控制电磁铁(2)通电。

6.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，还包括沿竖直方向设置的电磁铁导杆，电磁铁(2)套在电磁铁导杆上，链条能够带动电磁铁(2)沿电磁铁导杆的方向上下移动。

7.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，还包括沿竖直方向设置的击实锤导向杆，当电磁铁(2)断电时，组合式击实锤(6)能够沿击实锤导向杆的方向下落到击实筒(7)中。

8.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，击实筒(7)与转动盘(8)可拆卸式连接。

9.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，第一步进电机(5)的输出轴上安装有编码器，编码器能够检测第一步进电机(5)的脉冲频率，控制箱通过调整第一步进电机(5)的脉冲频率来控制第一步进电机(5)的转速。

10.根据权利要求1所述的可控多因素的电动击实仪，其特征在于，可控多因素的电动击实仪的总高为3m，组合式击实锤(6)的落距范围为305mm-1220mm；

组合式击实锤(6)由3个5kg的击实锤和2个2.5kg的击实锤中一个或多个连接而成；

击实筒(7)包括第一套筒、第二套筒以及第三套筒；第一套筒的内径为112mm，壁厚为10mm，高度为160mm；第二套筒的内径为151.2mm，壁厚为10mm，高度为214.8mm；第三套筒的内径为310mm、壁厚为10mm、高度为220mm。