CN209486046U - 一种剪切波测量用绞车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种剪切波测量用绞车，包括机架、承载机构和设置在机架顶端的提升机构，所述机架包括底板和固定板，所述底板的中部开设有方形通孔,底板的两端对应设置有侧板，侧板垂直于底板设置，所述固定板的中部开设有圆形出线孔，所述侧板的上端转动连接有提升机构，所述提升机构包括转轴、轴套、电机和牵引绳，所述转轴与轴套套合连接，转轴的其中一端穿过侧板后通过皮带与电机的输出轴传动连接，所述牵引绳的绳头与轴套固定连接、绳尾连接有承载机构，所述承载机构包括壳体和测距单元。本实用新型能够能够使测量作业更加平稳，实现测量仪器的定点升降，简化了剪切波波速测量作业的步骤，提高了土层质量检测的精度。

Description

一种剪切波测量用绞车

技术领域

本实用新型涉及土层勘探领域，尤其是一种剪切波测量用绞车。

背景技术

在进行土层质量检测时需要通过检测剪切波的波速来获得各土层的基本情况，剪切波的波速测量主要用于划分场地类型、计算场地基本周期、提供地震反应分析所需的地基土动力参数、判别地基土液化可能性和评价地基处理效果。在进行剪切波的波速测量时一般采用；

单孔波速测试法，该方法由震源产生压缩波和剪切波，使剪切波经过土层由设置在钻孔中的三分量检波器接收，根据剪切波传播的距离和走时计算出场地土的剪切波波速，进而评价场地土的工程性质。

在使用单孔波速测试法计算剪切波的波速时，需要工人把测量仪器通过绳索放入钻孔之中，待测量仪器到达钻孔底部时开始检测作业，以后工人每将测量仪器提升1-2m时均需要做一次剪切波测量，其测量过程相当繁琐且需要多人配合才能完成检测作业，当测量仪器在提升过程中提升的次数较多时会出现较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种剪切波测量用绞车，能够使测量作业更加平稳，实现测量仪器的定点升降，简化了剪切波波速测量作业的步骤，提高了土层质量检测的精度。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种剪切波测量用绞车，包括机架、承载机构和设置在机架顶端的提升机构，所述机架包括底板和固定板，所述底板呈方形,底板的中部开设有方形通孔,底板的两端对应设置有侧板，所述侧板的横截面呈梯形，侧板垂直于底板设置，侧板之间横向设置有固定板，所述固定板的中部开设有圆形出线孔，所述侧板的上端转动连接有提升机构，所述提升机构包括转轴、轴套、电机和牵引绳，所述转轴与轴套套合连接，转轴的两端分别穿过两端的侧板，转轴的其中一端穿过侧板后通过皮带与电机的输出轴传动连接，所述牵引绳的绳头与轴套固定连接、绳尾连接有承载机构，所述承载机构包括壳体和测距单元，所述壳体为方形，壳体的内部为中空结构，壳体的顶端与牵引绳的绳尾可拆卸连接，壳体的底端设置有测距单元，所述测距单元包括超声波传感器和控制器。

进一步地，所述壳体的宽度大于所述固定板上开设的圆形通孔的直径。

进一步地，所述超声波传感器的超声波探头设置在壳体的下端面的外侧。

进一步地，所述轴套的两端均设置有限位环，限位环与侧板之间设置有橡胶垫。

进一步地，所述超声波传感器采用HC-SR04P系列超声波测距传感器,所述超声波传感器的Trig引脚和Echo引脚分别与控制器()的输入引脚连接，所述控制器采用51系列单片机作为主控芯片，控制器的引脚P3.1与超声波传感器的P50引脚连接，控制器的引脚P3.2与超声波传感器的P67引脚连接，所述控制器的输出引脚P2.1连接有第一直流继电器KA1的线圈，所述控制器的输出引脚P2.1连接有第二直流继电器KA2的线圈。

进一步地，所述第一直流继电器KA1的常闭触点连接第二直流继电器KA2的线圈，所述第二直流继电器KA2的常闭触点连接第一直流继电器KA1的线圈，所述第一直流继电器KA1的常开触点与电机两端连接，所述第二直流继电器KA2的常开触点与电机两端连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型涉及一种剪切波测量用绞车，设置有机架和提升机构，机架由侧板、底板和固定板构成，固定板和底板平行设置保证了剪切波测波速作业时承载机构能始终与钻孔的横截面保持垂直，固定板的中部开设有圆形出线孔，使承载机构不会再钻孔中大幅度震动，保证承载机构始终处于钻孔的中间位置，转轴由电机驱动可以保证承载机构匀速升降提高了测量的稳定性，电机与转轴之间通过皮带传动连接，简化了电机安装和拆卸的过程，且提高了绞车的通用性。

承载机构的内部设置有超声波测距传感器能测出壳体与钻孔底部的高度，并将测得的数据传输给控制器，超声波检测装置每测得壳体上升的距离是1m或2m的整数倍时，控制器就会控制电机停止转动，以便工人对多个土层进行波速测量，从而实现了剪切波波速测量作业的定点测量，减少了测量误差。

整个作业过程中不需要多人配合，在剪切波波速测量设备调试完成后，只需一人进行作业即可，简化了测量步骤，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型一种剪切波测量用绞车的结构示意图。

图2是本实用新型一种剪切波测量用绞车的侧面剖视图。

图3是本实用新型一种剪切波测量用绞车控制器的电路连接图。

图4是本实用新型一种剪切波测量用绞车的超声波传感器的电路连接图。

图5是本实用新型一种剪切波测量用绞车的电机正反转驱动电路连接图。

附图中标号为：1为侧板，2为底板，3为固定板，4为转轴，5为轴套，6为电机，7为壳体，9为超声波传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述。

如图1~图5所示，一种剪切波测量用绞车，包括机架、承载机构和设置在机架顶端的提升机构，所述机架包括底板2和固定板3，所述底板2呈方形,底板2的中部开设有方形通孔,底板2的两端对应设置有侧板1，所述侧板1的横截面呈梯形，侧板1垂直于底板2设置，侧板1之间横向设置有固定板3，所述固定板3的中部开设有圆形出线孔，所述侧板1的上端转动连接有提升机构，所述提升机构包括转轴4、轴套5、电机6和牵引绳，所述转轴4与轴套5套合连接，转轴4的两端分别穿过两端的侧板1，转轴4的其中一端穿过侧板1后通过皮带与电机6的输出轴传动连接，所述牵引绳的绳头与轴套5固定连接、绳尾连接有承载机构，所述承载机构包括壳体7和测距单元，所述壳体7为方形，壳体7的内部为中空结构，壳体7的顶端与牵引绳的绳尾可拆卸连接，所述壳体7的宽度大于所述固定板3上开设的圆形通孔的直径；壳体7的底端设置有测距单元，所述超声波传感器9的超声波探头设置在壳体7的下端面的外侧；所述测距单元包括超声波传感器9和控制器。

所述轴套5的两端均设置有限位环，限位环与侧板1之间设置有橡胶垫，橡胶垫增加轴套5与侧板1之间的阻力，保护转轴4不会因为转速过快或者作业时出现的颠簸而出现脱离侧板1的情况。

所述超声波传感器9采用HC-SR04P系列超声波测距传感器, HC-SR04P系列超声波测距传感器由一个连接有超声波发射探头的驱动芯片MAX232和一个连接有超声波接收探头的接收芯片TL074构成，HC-SR04P系列超声波测距传感器内置有STC11系列单片机作为控制芯片来完成超声波信号的收发，驱动芯片MAX232的VCC引脚接有用于放大电压信号的PNP型三极管，驱动芯片MAX232的IN1和IN2引脚与STC11的P51和P52引脚相连接，MAX323的OUT1和OUT2引脚连接有超声波发射探头，接收芯片TL074的输出引脚连接有超声波接收探头，接收芯片TL074的输入引脚和STC11的输出引脚P60和P61相连接，接收芯片TL074的输入引脚连接有用于大电压信号的PNP型三极管，STC11的输入引脚P65和P64连接有震荡周期为4MHZ的晶振电路，STC11的Trig引脚P50和Echo引脚P67分别与控制器的输入引脚连接。

所述控制器采用51系列单片机作为主控芯片，控制器由晶振电路、复位电路和单片机构成，晶振电路采用12M的晶振，晶振电路和复位电路与单片机的输入引脚相连接，晶振电路与复位电路之间连接有上拉电阻，单片机的引脚P3.1与超声波传感器9 中STC11的P50引脚连接，单片机的引脚P3.2与超声波传感器9中STC11的P67引脚连接，单片机的输出引脚P2.1连接有升压驱动电路，所述升压驱动电路由三极管和设置在第一直流继电器KA1的线圈两端的稳压二极管构成，单片机的输出引脚P2.1通过驱动电路与第一直流继电器KA1的线圈连接，单片机的输出引脚P2.1通过驱动电路连接有第二直流继电器KA2的线圈。

所述第一直流继电器KA1和第二直流继电器KA2在单片机的控制下构成电机6的正反转驱动电路，第一直流继电器KA1的常闭触点连接第二直流继电器KA2的线圈，所述第二直流继电器KA2的常闭触点连接第一直流继电器KA1的线圈，所述第一直流继电器KA1的常开触点与电机6两端连接，所述第二直流继电器KA2的常开触点与电机6两端连接。

本实施例中的电机6采用正科有限公司生产的型号为BLDC-38SRZ-S的直流电机,使用时采用24V直流电源，超声波传感器9采用型号为HC-SR04P的超声波测距传感器，使用时采用5V直流电源，控制器采用STC8C51的单片机作为主控芯片，使用时采用5V电源，第一直流继电器KA1和第二直流继电器KA2均采用Omron 公司生产的型号为MY4NJ的四开四闭式直流继电器，使用时采用12V电源。

准备状态，把剪切波测量设备装入壳体7当中，接着将机架水平放置在钻孔的上方，固定板3上开设的圆形出线孔与钻孔的中部位置相对应，接着将承载机构放入钻孔，接通电机6和控制器的电源，控制器通过升压驱动电路，使第二直流继电器KA2的常开触点闭合，此时电机6的接线端正进负出，电机6正转，电机6的输出轴通过皮带传动使转轴4转动，转轴4带动轴套5正转牵引绳被放出承载机构受下降，当超声波传感器9测得壳体7与钻孔底部的距离小于1米时，控制器控制第二直流继电器KA2的常开触点断开，电机6停止转动，此时剪切波测量设备位于钻孔底部位置。

工作状态，控制器通过升压驱动电路，使第一直流继电器KA1的常开触点闭合，此时电机6的接线端负进正出，电机6反转，电机6的输出轴通过皮带传动使转轴4转动，转轴4带动轴套5反转，牵引绳拉动承载机构向上升，在用单孔波速测试法测试波速时，根据工程情况及地质分层情况需要每隔1-2m设立一个测点，承载机构上升，超声波传感器9测得壳体7与钻孔底部的距离数值变大，当测得壳体7上升的距离是1m或2m的整数倍时，控制器控制第一直流继电器KA1的常开触点断开，电机6停止转动。控制器在承载机构上升阶段，每隔1-2m重复断开第一直流继电器KA1的常开触点，使电机6处于停机状态。电机6从停机状态到再起启动的时间，需要根据剪切波波速检测作业的平均时耗在控制器中事先设定，工作人员需要在此段周期内完成本段土层的剪切波波速测量。直至承载机构上升至高于钻孔位置承载机构上升作业结束。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种剪切波测量用绞车，包括机架、承载机构和设置在机架顶端的提升机构，其特征在于，所述机架包括底板（2）和固定板（3），所述底板（2）呈方形,底板（2）的中部开设有方形通孔,底板（2）的两端对应设置有侧板（1），所述侧板（1）的横截面呈梯形，侧板（1）垂直于底板（2）设置，侧板（1）之间横向设置有固定板（3），所述固定板（3）的中部开设有圆形出线孔，所述侧板（1）的上端转动连接有提升机构，所述提升机构包括转轴（4）、轴套（5）、电机（6）和牵引绳，所述转轴（4）与轴套（5）套合连接，转轴（4）的两端分别穿过两端的侧板（1），转轴（4）的其中一端穿过侧板（1）后通过皮带与电机（6）的输出轴传动连接，所述牵引绳的绳头与轴套（5）固定连接、绳尾连接有承载机构，所述承载机构包括壳体（7）和测距单元，所述壳体（7）为方形，壳体（7）的内部为中空结构，壳体（7）的顶端与牵引绳的绳尾可拆卸连接，壳体（7）的底端设置有测距单元，所述测距单元包括超声波传感器（9）和控制器。

2.根据权利要求1所述的一种剪切波测量用绞车，其特征在于，所述壳体（7）的宽度大于所述固定板（3）上开设的圆形通孔的直径。

3.根据权利要求1所述的一种剪切波测量用绞车，其特征在于，所述超声波传感器（9）的超声波探头设置在壳体（7）的下端面的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种剪切波测量用绞车，其特征在于，所述轴套（5）的两端均设置有限位环，限位环与侧板（1）之间设置有橡胶垫。

5.根据权利要求1所述的一种剪切波测量用绞车，其特征在于，所述超声波传感器（9）采用HC-SR04P系列超声波测距传感器,所述超声波传感器（9）的Trig引脚和Echo引脚分别与控制器()的输入引脚连接，所述控制器采用51系列单片机作为主控芯片，控制器的引脚P3.1与超声波传感器（9）的P50引脚连接，控制器的引脚P3.2与超声波传感器（9）的P67引脚连接，所述控制器的输出引脚P2.1连接有第一直流继电器KA1的线圈，所述控制器的输出引脚P2.1连接有第二直流继电器KA2的线圈。

6.根据权利要求5所述的一种剪切波测量用绞车，其特征在于，所述第一直流继电器KA1的常闭触点连接第二直流继电器KA2的线圈，所述第二直流继电器KA2的常闭触点连接第一直流继电器KA1的线圈，所述第一直流继电器KA1的常开触点与电机（6）两端连接，所述第二直流继电器KA2的常开触点与电机（6）两端连接。