CN209911138U - 一种叠环式直剪仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造提供了一种叠环式直剪仪，包括压实结构、直剪结构、剪切盒；压实结构包括工作箱、电动机、液压千斤顶油筒、升降丝杆、小钢板、大钢板、第一控制开关、底板、减震杆、承压板、减震弹簧、固定板、滑动轨道、卡位凸起、卡位座；直剪结构包括支撑钢架、控制开关、法向力施加装置、竖向荷重传感器和竖向位移传感器、水平荷载施加装置、水平支撑装置、剪切力荷重传感器、磁铁、水平位移传感器，剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，中间放置有叠环圈。本实用新型创造的剪切盒在双轨道上来回滑动，确保可以在设备上完成手动或电动压实过程，进而完成普通直剪实验或叠环式直剪实验，避免原有条件下在设备外进行压实后运至直剪仪造成搬运不便和土体扰动。

Description

一种叠环式直剪仪

技术领域

本发明创造属于测量设备技术领域，尤其是涉及一种叠环式直剪仪。

背景技术

目前市场上的电动压实仪结构复杂,且功能单一,没有设置减震杆和减震弹簧,不能减小上下剪切盒在压实过程中产生的晃动,不利于上下剪切盒工作的稳定性,不便于上下剪切盒拿取以及上下剪切盒近距离压实物体,没有设置防护罩,不便于对上下剪切盒进行隔音处理,不能对压实过程中喷溅的物体进行隔挡。目前大多数直剪仪大多尺寸较小,不能满足实际工程中所要求的边界效应，这种影响会导致试验数据的有效性和真实性降低，还有很多界面剪切仪只包含上剪切盒,下剪切盒为刚性平板,这样会造成土工合成材料开口处的界面强度为土颗粒与钢板之间的摩擦,而不是颗粒与格栅之间的真正摩擦,所得结果较真实情况低。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种叠环式直剪仪，以解决上述背景技术中提到的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种叠环式直剪仪，包括压实结构、直剪结构、以及剪切盒；

所述压实结构包括工作箱，所述工作箱的上端固定安装有电动机，所述电动机的一侧设有液压千斤顶油筒，液压千斤顶油筒下端设有升降丝杆，升降丝杆的端部具有小钢板，小钢板平面上贴附有大钢板，所述工作箱的前表面设置有第一控制开关，所述工作箱的下端固定连接有底板，所述底板的下端固定安装有减震杆，所述减震杆的下端固定连接有承压板，所述减震杆的外部套接有减震弹簧，所述工作箱的一侧固定设置有固定板，所述底板的表面设置有滑动轨道，滑动轨道上有卡位凸起，所述滑动轨道的左端一侧连接有卡位座，所述剪切盒可在滑动轨道上滑动；

所述直剪结构包括支撑钢架，所述支撑钢架的右侧设有第二控制开关，所述支撑钢架上部设有法向力施加装置，所述法向力施加装置包括伺服加载设备和自动升降机，所述法向力施加装置前端设有竖向荷重传感器和竖向位移传感器，所述支撑钢架的右侧设有水平荷载施加装置，所述水平荷载施加装置包括伺服电机设备和自动升降机，所述支撑钢架左侧设有水平支撑装置，所述水平支撑装置前端设有剪切力荷重传感器，所述底板上固定设有磁铁，磁铁上设有水平位移传感器；

所述剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒中间放置有叠环圈，所述叠环圈右侧贴附有应变片及导线；

在进行压实过程中，剪切盒设置在卡位座上端，在进行剪切过程中，剪切盒设置在滑动轨道上，在法向力施加装置下端，水平位移传感器设置在剪切盒左端。

进一步的，还包括设置在剪切盒外的照相机、数据采集装置、以及计算机，其中，竖向荷重传感器和竖向位移传感器、剪切力荷重传感器、水平位移传感器以及应变片及导线均通过数据线连接数据采集装置，数据采集装置通过数据线连接计算机。

进一步的，还包括掏土装置，所述掏土装置为无底空心圆台，设置在底板下端。

进一步的，还包括防护罩，在压实过程中将防护罩设置在剪切盒上端，与剪切盒通过转轴转动连接，所述防护罩内部设置有吸音棉。

进一步的，还包括竖向压力加载板，在剪切过程中，将竖向压力加载板设置在剪切盒上端。

进一步的，当完成压实后，将剪切盒滑到直剪结构部分时，将水平支撑装置通过螺丝调节抬高。

进一步的，所述固定板与剪切盒通过滑槽滑动连接。

进一步的，所述减震杆共设置有四个。

进一步的，所述叠环圈采用透明钢化玻璃。

进一步的，所述剪切盒采用边长为10cm的方形钢环。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种叠环式直剪仪具有以下优势：

(1)本发明创造通过设置了减震杆和减震弹簧，能够减小剪切盒在压实工作过程中产生的晃动，便于剪切盒稳定压实工作，保证压实的均匀度；

(2)本发明创造通过设置了滑动轨道便于使用者拿取剪切盒以及近距离压实物体，提高压实的效率；

(3)本发明创造通过设置了保护罩，能够对上下剪切盒内的物体进行防溅处理，避免上下剪切盒内的物体喷溅出来，保护使用者的人身安全，同时也有效格挡住压实产生的噪音，保护使用人员的听力健康；

(4)本发明创造通过设置了掏土装置，将剪切盒通过滑动轨道滑到掏土装置处进行清理，可以保证在设备上取土方便快捷；

(5)本发明创造控制开关的控制下，可以实现自动压实、自动测距的功能，大大提高了土的压实试验的自动化程度；

(6)本发明创造的叠环圈通过采用透明钢化玻璃并配以照相机，可以实时跟踪观测剪切面的发展变化过程。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的直剪仪的结构示意图；

图2为本发明创造的直剪仪的俯视示意图；

图3为本发明创造的剪切盒的局部示意图；

图4为本发明创造的剪切盒的局部示意图；

图5为本发明创造的防护罩的示意图；

图6为本发明创造的滑动轨道的示意图；

图7为本发明创造的掏土装置的俯视图；

图8为本发明创造的掏土装置的正视图。

附图标记说明：

1-工作箱；2-第一控制开关；3-固定板；4-滑动轨道；5-卡位凸起；6-底板；7-减震杆；8-减震弹簧；9-承压板；10-电动机；11-大钢板；12-液压千斤顶油筒；13-卡位座；14-剪切盒；15-防护罩；16-掏土装置；17-水平支撑装置；18-竖向压力加载板；19-第二控制开关；20-法向力施加装置；21-竖向荷重传感器和竖向位移传感器；22-剪切力荷重传感器；23-水平位移传感器；24-水平荷载施加装置；25-数据采集装置；26-照相机；27-应变片及导线；28-叠环圈；29-磁铁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1-8所示，本发明创造公开了一种叠环式直剪仪，这个设备主要包括压实结构、直剪结构、以及剪切盒，压实结构和直剪结构两部分通过双轨道连接，剪切盒14在双轨道上来回滑动，确保可以在设备上完成手动或电动压实过程，进而完成普通直剪实验或叠环式直剪实验，避免原有条件下在设备外进行压实后运至直剪仪造成搬运不便和土体扰动。

其中，压实结构部分包括工作箱1，工作箱1的上端固定安装有10，电动机10的一侧设有液压千斤顶油筒12，液压千斤顶油筒12下向设有升降丝杆，升降丝杆的端部具有小钢板，小钢板平面上贴附有大钢板11，工作箱1的前表面设置有第一控制开关2，且工作箱1的下端固定连接有底板6，底板6的下端固定安装有减震杆7。通过设置减震杆7和减震弹簧8，能够减小剪切盒14在压实工作过程中产生的晃动，便于剪切盒14稳定压实工作。同时设置的滑动轨道4，便于使用者拿取剪切盒14以及近距离压实物体，提高压实的效率，设置了保护罩15，避免上下剪切盒14内的物体喷溅出来，有效格挡住压实产生的噪音，保护使用人员的听力健康。

直剪部分包括滑动轨道4、底板6、剪切盒14、叠环圈28(由几个钢环圈堆叠放置于上下剪切盒中间)、水平荷载施加装置24和安装在横梁上的法向力施加装置20，水平荷载施加装置24由步进电机和丝杠的方式实现，法向力施加装置20也由步进电机和丝杠的方式实现。所述垂直方向施加的载荷和水平方向施加的载荷均由荷载传感器测量。垂直位移和水平位移则由固定在丝杠上的位移传感器测量以进行控制。直剪试验可以比较真实的反映土的实际抗剪强度特性。由于叠环圈28采用了透明钢化玻璃的形式，并在正面配以照相机26，可以实时跟踪观测剪切面的发展变化过程。叠环圈28左侧设置有水平位移传感器23，通过磁铁29固定在底板6上，确保位移的精确测量；叠环圈28右侧贴附有应变片，应变片通过导线传递到数据采集装置25。还包括竖向压力加载板18，竖向压力加载板18的外围与上剪切盒的内侧相吻合并留有一定缝隙，确保施加竖向压力的时候不会与上剪切盒侧壁产生摩擦。

本发明创造的法向力施加装置20使用伺服加载设备、自动升降机组成机械执行部分，另外还装配了竖向荷重传感器和竖向位移传感器21以及数据采集装置25组成了竖向力控制机构，通过操作面板和计算机软件组成了法向力装置的闭环控制，所用到的设备、各传感器以及计算机软件都是现有产品，不是本申请的创新点。

本发明创造的水平荷载施加装置24使用伺服加载设备、自动升降机组成机械执行部分，另外还装配了剪切力荷重传感器22和水平位移传感器23以及数据采集装置25组成了水平力控制机构，通过操作面板和计算机软件组成了水平方向力装置的闭环控制，所用到的设备、各传感器以及计算机软件都是现有产品，不是本申请的创新点。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现,本发明创造的结构科学合理，操作简单方便，便于使用。

本发明创造的工作过程：首先将剪切盒14滑到滑动轨道4中间位置，在剪切盒14中装入待实验的土体，将剪切盒14滑动到压实结构位置，连接上防护罩15，用卡位凸起5和固定板3将剪切盒14固定，在第一控制开关2设定压实功，将土体压实，循环往复，将土体压实到所需高度。然后将固定板3和卡位凸起5卸掉，将剪切盒14滑动到直剪结构部分，将水平位移传感器23、剪切力荷重传感器22、竖向荷重传感器和竖向位移传感器21以及水平荷载施加装置24、水平支撑装置17、法向力施加装置20放置到指定位置，在计算机中设置剪切速度，进而完成剪切试验。最后将试验后的剪切盒滑动到掏土装置16处，将土取出，实验完毕。整个装备荷重传感器和位移传感器的测量由数据采集装置完成，完成竖向荷载、水平载荷及竖向位移、水平位移的控制，并实时完成与计算机的数据交换、接受计算机的指令并完成相关控制。

本发明创造的创新为可以在设备上进行手动或自动压实试验以及掏土过程，无需将剪切盒14来回搬运，叠环式直剪试验可以研究土的破坏位置，照相机的运用可以实时跟踪观测剪切面的发展变化过程。叠环圈28左侧设置有位移传感器，确保叠环之间位移的精确测量。叠环圈右侧贴附有应变片及导线27，能够实时观察叠环受到的应力情况。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠环式直剪仪，其特征在于：包括压实结构、直剪结构、以及剪切盒(14)；

所述压实结构包括工作箱(1)，所述工作箱(1)的上端固定安装有电动机(10)，所述电动机(10)的一侧设有液压千斤顶油筒(12)，液压千斤顶油筒(12)下端设有升降丝杆，升降丝杆的端部具有小钢板，小钢板平面上贴附有大钢板(11)，所述工作箱(1)的前表面设置有第一控制开关(2)，所述工作箱(1)的下端固定连接有底板(6)，所述底板(6)的下端固定安装有减震杆(7)，所述减震杆(7)的下端固定连接有承压板(9)，所述减震杆(7)的外部套接有减震弹簧(8)，所述工作箱(1)的一侧固定设置有固定板(3)，所述底板(6)的表面设置有滑动轨道(4)，滑动轨道(4)上有卡位凸起(5)，所述滑动轨道(4)的左端一侧连接有卡位座(13)，所述剪切盒(14)可在滑动轨道上滑动；

所述直剪结构包括支撑钢架，所述支撑钢架的右侧设有第二控制开关(19)，所述支撑钢架上部设有法向力施加装置(20)，所述法向力施加装置(20)包括伺服加载设备和自动升降机，所述法向力施加装置(20)前端设有竖向荷重传感器和竖向位移传感器(21)，所述支撑钢架的右侧设有水平荷载施加装置(24)，所述水平荷载施加装置(24)包括伺服电机设备和自动升降机，所述支撑钢架左侧设有水平支撑装置(17)，所述水平支撑装置前端设有剪切力荷重传感器(22)，所述底板(6)上固定设有磁铁(29)，磁铁(29)上设有水平位移传感器(23)；

所述剪切盒(14)包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒中间放置有叠环圈(28)，所述叠环圈(28)右侧贴附有应变片及导线(27)；

在进行压实过程中，剪切盒(14)设置在卡位座(13)上端，在进行剪切过程中，剪切盒(14)设置在滑动轨道(4)上，在法向力施加装置(20) 下端，水平位移传感器(23)设置在剪切盒(14)左端。

2.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：还包括设置在剪切盒(14)外的照相机(26)、数据采集装置(25)、以及计算机，其中，竖向荷重传感器和竖向位移传感器(21)、剪切力荷重传感器(22)、水平位移传感器(23)以及应变片及导线(27)均通过数据线连接数据采集装置(25)，数据采集装置(25)通过数据线连接计算机。

3.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：还包括掏土装置(16)，所述掏土装置(16)为无底空心圆台，设置在底板(6)下端。

4.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：还包括防护罩(15)，在压实过程中将防护罩(15)设置在剪切盒(14)上端，与剪切盒(14)通过转轴转动连接，所述防护罩(15)内部设置有吸音棉。

5.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：还包括竖向压力加载板(18)，在剪切过程中，将竖向压力加载板(18)设置在剪切盒(14)上端。

6.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：当完成压实后，将剪切盒(14)滑到直剪结构部分时，将水平支撑装置(17)通过螺丝调节抬高。

7.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：所述固定板(3)与剪切盒(14)通过滑槽滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：所述减震杆(7)共设置有四个。

9.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：所述叠环圈(28)采用透明钢化玻璃。

10.根据权利要求1所述的一种叠环式直剪仪，其特征在于：所述剪切盒(14)采用边长为10cm的方形钢环。

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