CN209086032U - 一种击实法三轴试样制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种击实法三轴试样制备装置，所述装置包括固定于底座上的固定架、动力提供装置与击样装置，所述动力提供装置包括通过传动带连为一体的带摇柄的传动轮、上从动轮和下从动轮，所述传动带上固定连接有提杆；所述击样装置包括击样筒、导杆和击锤，所述导杆的下端依次穿过位于击样筒上方的定位环和击锤与锤座连接，其上端穿过位于固定架顶板悬臂处的导杆固定板中心，所述定位环可分别与导杆以及提杆接触连接。本实用新型的装置可以使得击锤的下落过程接近自由下落，并且每次下落的高度一致，消除了现有技术中导杆倾斜、各层击实过程不均匀等缺点，提高了试样的均匀性，同时使制样过程更加可靠、便捷。

Description

一种击实法三轴试样制备装置

技术领域

本实用新型涉及土工试验设备，具体涉及扰动土三轴试样的制备装置。

背景技术

三轴试验是土体力学性能测试的常用手段，其试样制备包括取土、风干、碾压、过筛、配土、制样等步骤，其中制样是关键环节。现有规程中推荐使用的三轴试样制备方法为分层击实法，即用带有击实板的击锤将土样在击实筒内分5层击实；击完最后一层后，将击实筒内试样两端整平即完成试样制备。由于每层土样的击实均由人工操作，在击实过程中容易出现操作者手部疲劳，击锤从手中滑落，导致各层土样击实功不等，影响试样的均匀性。同时也难保证击锤导杆在击实过程中保持竖直，致使各层土样表面不水平而需对试样端面进行整平处理，从而降低了试样端面表层的均匀性。针对上述问题，授权公告号为CN206974712U的实用新型专利设计了一种手摇式土方压实取样装置，包括装置支架与设于所述装置支架内的环刀，所述装置还包括：齿轮组，架设于所述装置支架上；摇手，连接所述齿轮组，用于驱动所述齿轮组转动；锤击锤，连接所述齿轮组，并通过所述齿轮组带动进而敲击所述环刀。虽然采用该装置，可以使得在转动摇手时驱动齿轮组以及锤击锤做往复锤击运动，但是由于锤击锤受到吊绳向上的拉力以及装置支架的摩擦力，并不能保证锤击锤每次敲击的力度完全一致。而现有技术中，另一授权公告号为CN204718863U的实用新型专利公开了一种土工试样打样器，包括固定基座、两立柱、横梁、齿轮、齿条机构、手柄、击锤及制样模具；所述的两立柱固定基座上，且两立柱的上端固定安装有一横梁；横梁中部安装有一导向杆及一齿轮安装座；所述的导向杆上设有导向套，所述的齿条机构的上端与导向套连接，齿条机构的下端与击锤连接；齿轮安装在齿轮安装座上，齿轮与齿条机构啮合，齿轮与手柄连接；制样模具安装在固定机座上，位于击锤的正下方。该装置虽然可以通过齿轮、齿条机构带动下方的击锤自由落体打样，且减少了试样与制样模具间的摩擦力，部分解决了制作试样过程中每层击实受力不均匀的问题，但是其采用的齿轮与齿条之间的摩擦力较大，尤其是在击锤朝下自由落体打样时，上述齿轮与齿条之间的摩擦力无疑将会影响击锤的自由落体过程，甚至中断自由落体过程，不仅影响试验数据准确性和可靠性，而且需要对该装置，尤其是齿轮齿条机构及时保养维护。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种结构简单，制样过程更加可靠便捷的击实法三轴试样制备装置。

本实用新型的击实法三轴试样制备装置，包括固定于底座上的固定架、分别设于固定架和底座上的动力提供装置与击样装置，所述动力提供装置包括呈三角形分布固定于固定架上的传动轮、上从动轮和下从动轮，传动轮、上从动轮和下从动轮通过传动带连为一体，所述传动带上固定连接有提杆，所述传动轮上设有摇柄，固定架顶部为固定架顶板，其底面高于上从动轮的顶部；

所述击样装置包括通过拉杆由螺栓固定于底座上的击样筒、导杆和击锤，所述导杆的下端依次穿过位于击样筒上方的定位环和击锤与锤座连接，其上端穿过位于固定架顶板悬臂处的导杆固定板中心，所述定位环可分别与导杆以及提杆接触连接。

进一步，本实用新型的击实法三轴试样制备装置，所述上从动轮和下从动轮大小相同，且中心位于同一垂线上，传动轮位于上述垂线的左侧，与上从动轮和下从动轮呈等腰三角形分布。

进一步，本实用新型的击实法三轴试样制备装置，所述定位环的内部两侧分别设有弹簧销与固定薄片，所述弹簧销位于靠近传动带的一侧，弹簧销靠近导杆的一端为一圆锥形薄片，其锥顶与导杆接触；位于定位环另一侧的固定薄片同样为一圆锥形薄片，锥顶位于导杆凹槽内，锥底固定于定位环的内侧壁，弹簧销上的圆锥形薄片与固定薄片厚度相同；所述弹簧销底部可与提杆上表面接触，且接触长度略小于提杆的长度。

进一步，本实用新型的击实法三轴试样制备装置，所述导杆的两侧分别设有与定位环上的圆锥形薄片以及固定薄片相对应的圆弧形凹槽，与固定薄片配合的凹槽深度一致且远小于导杆半径，与圆锥形薄片配合的凹槽为一深度渐变的凹槽，其底部深度为0，顶部深度小于导杆的直径，且两凹槽起止位置一致。

进一步，本实用新型的击实法三轴试样制备装置，所述导杆固定板内设有两相同的弹簧销，销芯为圆柱体，销顶一端为半球形，其半径与导杆上弧形凹槽半径相同并与导杆接触，另一端位于导杆固定板内圆柱体孔中，两弹簧销位于同一水平线上，且导杆固定板、导杆以及击样筒的中心在同一垂线上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的一种击实法三轴试样制备装置，通过使用传送带作为带摇柄的动力提供装置，使得提杆在较低位置与设置在定位环一侧的弹簧销接触，并随着传动轮的转动带动提杆上升，从而带动固定着击锤与锤座的导杆上升，而且提杆与定位环一侧的弹簧销可以通过导杆上设置的弧形凹槽在一定高度分离，使得击锤的下落过程接近自由下落，除了导杆固定板中的两弹簧销半球形顶部与导杆之间的点接触，不受额外的带轮或者接触摩擦力的影响，并且每次下落的高度一致。消除了人为因素造成的导杆倾斜和各层击实过程不均匀，力度不等的缺点，提高了试样的均匀性，同时使制样过程更加可靠、便捷。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1所示装置侧视图；

图3为固定架顶板1及导杆固定板2的结构示意图；

图4为击锤15、锤座16以及定位环9的结构示意图；

图5为图4侧视图；

图6为定位环9结构示意图；

图7为图6俯视图；

图8为导杆6结构示意图；

图9为图8中导杆6的1-1至2-2部分的结构示意图；

图10为图9侧视图；

图11为图8中导杆6的截面1-1剖视图；

图12为图8中导杆6的截面2-2剖视图；

图13为导杆固定板2的结构示意图；

图14为图13侧视图。

其中：1.固定架顶板；2.导杆固定板；3.上从动轮；4.传动带；5.摇柄；6.导杆；7.传动轮；8.提杆；9.定位环；10.螺栓；11.击样筒；12.下从动轮；13.固定架；14.拉杆；15.击锤；16.锤座；17.底座。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1-图14所示，本实用新型的一种击实法三轴试样制备装置，包括固定于底座17上的固定架13、分别设于固定架13和底座17上的动力提供装置与击样装置，所述动力提供装置包括呈三角形分布固定于固定架13上的传动轮7、上从动轮3和下从动轮12，传动轮7、上从动轮3和下从动轮12通过传动带4连为一体，所述传动带4上固定连接有提杆8，所述传动轮7上设有摇柄5，固定架顶部为固定架顶板1，其底面高于上从动轮3的顶部；

所述击样装置包括通过拉杆14由螺栓10固定于底座17上的击样筒11、导杆6和击锤15，所述导杆6的下端依次穿过位于击样筒11上方的定位环9和击锤15与锤座16连接，其上端穿过位于固定架顶板1悬臂处的导杆固定板2中心，所述定位环9可分别与导杆6以及提杆8接触连接。

在本最佳实施例中，上从动轮3和下从动轮12大小相同，且中心位于同一垂线上，传动轮7位于上述垂线的左侧，与上从动轮3和下从动轮12呈等腰三角形分布。且位于传动带4上的提杆8俯视图为矩形，与传动带4固定面宽度略小于传动带宽度；提杆8正视图为直角三角形，底部为斜边，顶部与定位环9中的弹簧销底面接触，其接触面长度略小于提杆8的长度。所述定位环9的内部两侧分别设有弹簧销与固定薄片，所述弹簧销位于靠近传动带4的一侧，弹簧销靠近导杆6的一端为一圆锥形薄片，其锥顶与导杆接触；位于定位环9另一侧的固定薄片同样为一圆锥形薄片，锥顶位于导杆凹槽内，锥底固定于定位环9的内侧壁，弹簧销上的圆锥形薄片与固定薄片厚度相同；所述弹簧销底部可与提杆8上表面接触，且接触长度略小于提杆8的长度。所述导杆6的两侧分别设有与定位环9上的圆锥形薄片以及固定薄片相对应的圆弧形凹槽，与固定薄片配合的凹槽深度一致且远小于导杆半径，与圆锥形薄片配合的凹槽为一深度渐变的凹槽，其底部深度为0，顶部深度小于导杆6的直径，且两凹槽起止位置一致。所述导杆固定板2内设有两相同的弹簧销，销芯为圆柱体，销顶一端为半球形，其半径与导杆6上弧形凹槽半径相同并与导杆6接触，另一端位于导杆固定板2内圆柱体孔中，两弹簧销位于同一水平线上，且导杆固定板2、导杆6以及击样筒11的中心在同一垂线上。

在使用过程中，随着提杆8提起击锤15，定位环9中弹簧销上圆锥形薄片随着凹槽深度的增加陷入导杆6中的长度也增加，从而使弹簧销另一端与提杆8的接触长度逐渐减小，当定位环到达凹槽顶部时击锤接近自由下落，随着土样上表面升高，凹槽顶部也随之升高，从而使击锤每次下落的高度一致；弹簧销中固定薄片顶部位于另一矩形凹槽中，由于槽深不变，可保证导杆6、定位环9、击锤15的中心在击样过程中始终位于同一垂线上。两圆形凹槽在导杆6上沿导杆6中心线对称分布，每击完一层土样后，提升导杆6，当定位环9顶部接近固定架顶板1底面时，导杆固定板2中的两弹簧销半球形顶部将自动弹入两圆形凹槽中，从而将击锤15连同锤座16固定在击样筒上方，土样装完后，按压导杆6顶部，导杆固定板2中的两弹簧销半球形顶部受到导杆6上圆形凹槽边缘挤压而缩回，即解除固定，弹簧销顶部设计为半球形，在击样过程中减小了与导杆6的接触面积，极大限度的消减了摩擦力。

采用上述装置制备试样的方法，包括如下步骤：

1)根据所制试样的密实度及尺寸，计算出所需土的质量，并将土平均分为五份；

2)提升导杆6，通过导杆固定板2将击锤15和锤座16固定于固定架顶板1悬臂底部，安装击样筒11后，拧紧螺栓10；

3)称出第一层土重，倒入击样筒11中，拂平土面，抓住导杆6顶端使得锤座16置于土样表面，逆时针匀速摇动摇柄5开始击样，一般击25-27次(确保每层土样击数一致)；

4)然后再次提升导杆6，将击锤15和锤座16固定于击样筒11上方，用刮刀将该层土样上表面刨毛，开始第二层土样击实，重复步骤3)中的步骤；

5)剩余三层的制作重复步骤3)跟步骤4)，依次完成土样的制作；

6)待最后一层击实完成后，提升导杆6，将击锤15和锤座16固定于击样筒11上方，松开螺栓10，取下击样筒11，摘掉护筒后，用刮刀将土样两端整修，使其和击样筒11两端齐平，然后脱模。

本实用新型的击实法三轴试样制备装置消除了人为因素造成的导杆倾斜和各层击实工不等的缺点，提高了试样的均匀性，同时使制样过程更加可靠便捷。

Claims (5)

1.一种击实法三轴试样制备装置，包括固定于底座(17)上的固定架(13)、分别设于固定架(13)和底座(17)上的动力提供装置与击样装置，其特征在于：所述动力提供装置包括呈三角形分布固定于固定架(13)上的传动轮(7)、上从动轮(3)和下从动轮(12)，传动轮(7)、上从动轮(3)和下从动轮(12)通过传动带(4)连为一体，所述传动带(4)上固定连接有提杆(8)，所述传动轮(7)上设有摇柄(5)，固定架顶部为固定架顶板(1)，其底面高于上从动轮(3)的顶部；

所述击样装置包括通过拉杆(14)由螺栓(10)固定于底座(17)上的击样筒(11)、导杆(6)和击锤(15)，所述导杆(6)的下端依次穿过位于击样筒(11)上方的定位环(9)和击锤(15)与锤座(16)连接，其上端穿过位于固定架顶板(1)悬臂处的导杆固定板(2)中心，所述定位环(9)可分别与导杆(6)以及提杆(8)接触连接。

2.根据权利要求1所述的击实法三轴试样制备装置，其特征在于，所述上从动轮(3)和下从动轮(12)大小相同，且中心位于同一垂线上，传动轮(7)位于上述垂线的左侧，与上从动轮(3)和下从动轮(12)呈等腰三角形分布。

3.根据权利要求2所述的击实法三轴试样制备装置，其特征在于，所述定位环(9)的内部两侧分别设有弹簧销与固定薄片，所述弹簧销位于靠近传动带(4)的一侧，弹簧销靠近导杆(6)的一端为一圆锥形薄片，其锥顶与导杆接触；位于定位环(9)另一侧的固定薄片同样为一圆锥形薄片，锥顶位于导杆凹槽内，锥底固定于定位环(9)的内侧壁，弹簧销上的圆锥形薄片与固定薄片厚度相同；所述弹簧销底部可与提杆(8)上表面接触，且接触长度略小于提杆(8)的长度。

4.根据权利要求3所述的击实法三轴试样制备装置，其特征在于，所述导杆(6)的两侧分别设有与定位环(9)上的圆锥形薄片以及固定薄片相对应的圆弧形凹槽，与固定薄片配合的凹槽深度一致且远小于导杆半径，与圆锥形薄片配合的凹槽为一深度渐变的凹槽，其底部深度为0，顶部深度小于导杆(6)的直径，且两凹槽起止位置一致。

5.根据权利要求4所述的击实法三轴试样制备装置，其特征在于，所述导杆固定板(2)内设有两相同的弹簧销，销芯为圆柱体，销顶一端为半球形，其半径与导杆(6)上弧形凹槽半径相同并与导杆(6)接触，另一端位于导杆固定板(2)内圆柱体孔中，两弹簧销位于同一水平线上，且导杆固定板(2)、导杆(6)以及击样筒(11)的中心在同一垂线上。