CN210166242U - 一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，解决了现有技术中压头无法适用于不同直径的岩石空心圆柱的问题，其技术要点是：一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，包括与岩石空心圆柱两端连接且共轴的压头，压头上均设置有在岩石空心圆柱自转周向上对其进行固定的固定组件，固定组件包括沿径向滑移设置在压头上的外夹持杆以及内夹持杆，外夹持杆用于抵紧岩石空心圆柱的外壁，内夹持杆用于抵紧岩石空心圆柱的内壁，压头内均设置有用于驱动外夹持杆以及内夹持杆移动的驱动组件以及用于定位外夹持杆以及内夹持杆的定位件。通过上述方案，实现了压头可适用于不同直径规格的岩石空心圆柱，检测范围更广，实用性更高。

Description

一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置

技术领域

本实用新型涉及建筑材料检测设备的技术领域，尤其是涉及一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置。

背景技术

随着工程建设的复杂程度不断加大，为了更好地了解现场岩体的力学性质，需要对岩石进行室内力学试验研究以获取复杂应力作用下岩石的强度、变形和破坏形态。避免因岩石的变形破坏造成重大的工程事故。目前，依据空心圆柱形试样的受力特点，已开发出空心圆柱扭剪仪，可以实现应力主轴旋转等复杂的应力路径。但是，在使用过程中，由于作用在岩样上的力一般都是由油缸的油压反算得到，由于施加荷载的过程中，由于力臂和传力轴不垂直，活动连接结构本身的晃动缝隙等因素，导致传递的扭矩损失，造成误差，以及结构间的摩擦的误差使得反算得到的作用在岩样上的力不准确.

针对上述问题，授权公告号为CN206270177U的中国专利，公开了一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，包括：下压头、上压头、传力轴组、动力构件、扭矩传感器以及扭矩控制器；所述上压头通过所述传力轴组与所述动力构件相连，用于获得扭矩；所述扭矩传感器设置在所述传力轴组上，用于检测作用在所述上压头上的扭矩；所述扭矩传感器与所述扭矩控制器相连，所述扭矩控制器与所述动力构件相连，用于动力构件的扭矩输出控制；其中，所述上压头和所述下压头上设置与岩石空心圆柱试样匹配固定的接头；所述下压头底部设置用于与扭剪仪固定连接的固定结构。该实用新型能够提供一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，达到了提升扭矩施加控制精度的效果。

上述方案存在以下缺陷：在对不同直径的岩石空心圆柱进行抗扭试验时，需要更换不同大小的上压头以及下压头，从而需要操作人员准备各类型号的上压头与下压头，不仅提高成本，在针对过个不同直径的圆柱试验时也将降低试验效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其目的是可适用于不同直径的岩石空心圆柱进行扭矩检测。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，包括与岩石空心圆柱两端连接且共轴的压头、用于驱动岩石空心圆柱一端压头转动的传动轴组、动力构件、扭矩传感器以及扭矩控制器，所述扭矩控制器与所述动力构件电连接，所述压头上均设置有在岩石空心圆柱自转周向上对其进行固定的固定组件，所述固定组件包括沿径向滑移设置在所述压头上的外夹持杆以及内夹持杆，所述外夹持杆用于抵紧岩石空心圆柱的外壁，所述内夹持杆用于抵紧所述岩石空心圆柱的内壁，所述压头内均设置有用于驱动所述外夹持杆以及所述内夹持杆移动的驱动组件以及用于定位所述外夹持杆以及内夹持杆的定位件。

通过采用上述技术方案，与现有的上下压头相比，本方案内的压头上所设置的外夹持杆与内夹持杆可在驱动组件的作用下分别从岩石空心圆柱的内外两侧对其进行抵紧夹持，从而实现在周向上对岩石空心圆柱进行固定，在传动轴组转动后即可带动压头与空心圆柱进行转动，同时由于外夹持杆以及内夹持杆沿径向滑移设置在压头上，从而可在需要时通过驱动组件控制内外夹持杆所处位置，进而使其夹紧不同直径的空心柱，使本压头可适用于不同直径的岩石空心圆柱进行抗扭试验。

进一步设置为：所述驱动组件包括两组转动设置在所述压头内并沿径向延伸的驱动丝杆，所述外夹持杆与所述内夹持杆均螺纹连接在所述驱动丝杆上，所述压头靠近岩石空心圆柱的端面上开设有供所述外夹持杆与所述内夹持杆伸出压头并沿径向滑移的移动槽，所述驱动丝杆的一端同轴固定连接有穿出所述压头的转动柱，所述定位件设置于所述转动柱伸出所述压头的端部。

通过采用上述技术方案，外夹持杆与内夹持杆螺纹连接在驱动丝杆的同时穿出移动槽，在移动槽限制两夹持杆无法转动的同时即可实现两夹持杆在驱动丝杆转动时沿移动槽进行滑移调整，进而调整内外夹持杆所处位置的功能以实现抵接在不同直径与厚度的空心柱内外两侧；同时与驱动丝杆同轴连接的转动柱在压头外连接有定位件，借助定位件可使驱动丝杆实现定位，此时即可固定内外抵接杆的位置，进而可稳定带动空心柱。

进一步设置为：所述定位件包括固定连接在所述压头侧面上的限位块以及滑动套设在所述转动柱端部杆体上的限位筒，所述转动柱与所述限位筒之间同步转动，所述限位块上贯穿开设有与所述转动柱共轴且直径大于所述转动柱的限位孔道，所述转动柱一端穿出所述压头后从所述限位孔道内伸出，所述限位孔道的周向内壁上间隔开设有若干沿所述限位孔道轴向延伸的第一滑槽，所述限位筒的周向外壁上设置有可滑入所述第一滑槽内的第一凸块。

通过采用上述技术方案，借助限位筒外壁上的第一凸块与限位块内壁上第一滑槽的插接配合，且由于转动柱与限位筒之间同步转动，从而实现在转动柱在需要定位时，可通过将限位筒滑动伸入限位块的限位孔道内，使第一凸块插接在第一滑槽内，即可实现固定转动柱，即实现固定驱动丝杆，最终实现固定内外抵接杆的位置，操作简单快捷，提高在检测效率。

进一步设置为：所述转动柱端部柱体上沿轴向开设有第二滑槽，所述限位筒的周向内壁上设置伸入所述第二滑槽内滑移的第二凸块，所述第二滑槽靠近所述压头的一端伸入所述限位孔道内，所述第二滑槽处于所述限位块外的长度不小于所述限位筒的轴向长度。

通过采用上述技术方案，借助限位筒内壁上的第二凸块滑动插接在转动柱柱体上的第二滑槽，实现限位筒与转动柱的同步转动与滑动设置，且第二滑槽伸入限位块内以及第二滑槽处于限位块外的长度不小于限位筒的轴向长度均保证了限位筒可在需要时伸入限位孔道内进行转动限位以及滑出限位孔道解除限位，操作方便快捷。

进一步设置为：所述限位块远离所述压头的端面上设有反应所述驱动丝杆转动角度的刻度值。

通过采用上述技术方案，通过刻度值可反映驱动丝杆的转动角度，从而可通过驱动丝杆上螺纹结构开设的数据计算出内外夹杆之间的距离，实现知晓空心圆柱的厚度，从而更有效的对检测数据进行分析。

进一步设置为：所述驱动丝杆为具有两段反向螺纹结构的双向螺纹丝杆，两段反向螺纹结构以所述压头截面圆心呈对称设置，两组所述驱动丝杆位于所述压头垂直于轴向的不同截面上，所述外夹持杆与所述内夹持杆均设置有两组并分别连接在所在驱动丝杆的两端螺纹结构上。

通过采用上述技术方案，借助双向螺纹丝杠可使设置在其上的两组外夹持杆或内夹持杆同步进行方向移动，简化操作的同时使夹持效果更加稳定

进一步设置为：所述驱动丝杆为滚珠式丝杆。

通过采用上述技术方案，使转动丝杆驱动内外夹持杆移动时更加摩擦阻力更小，从而更加快捷的提高内外夹持杆的调节效率。

进一步设置为：所述外夹持杆与内夹持杆的杆体上均设置有防滑耐磨层。

通过采用上述技术方案，增大内外夹持杆与岩石空心圆柱之间的摩擦阻力，实现压头有效固定岩石空心圆柱，保证抗扭试验顺利进行。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：压头可适用于不同直径规格的岩石空心圆柱，检测范围更广，降低检测成本，提高检测效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的定位件结构示意图。

附图标记：1、压头；2、外夹持杆；3、内夹持杆；4、驱动丝杆；5、移动槽；6、转动柱；7、限位块；8、限位筒；9、限位孔道；10、第一滑槽；11、第二滑槽；12、第一凸块；13、第二凸块；14、防滑耐磨层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1,为本实用新型公开的一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，包括用于连接岩石空心圆柱两端的压头1、用于驱动岩石空心圆柱顶端压头1转动的传动轴组、与传动轴组连接的动力构件、扭矩传感器以及扭矩控制器。（上述传动轴组、动力构件、扭矩传感器以及扭矩控制器图中未给出，具体可参见背景技术引用专利，授权公开号为CN206270177U，此处不做说明）其中扭矩传感器与扭矩控制器电性连接。在利用本岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置时，两端压头1在连接至岩石空心圆柱的两端后分别固定安装于传动轴组的底端以及桌面上，使其在启动后传力轴组可带动岩石空心圆柱顶端的压头1进行转动并进行扭矩检测。

参照图1，压头1呈内部中空设置的柱状结构，为使压头1可适用于不同直径的岩石空心圆柱，在压头1上均设置有呈可调节设置的固定组件。固定组件包括在压头1端面上呈滑移设置的外夹持杆2以及内夹持杆3，外夹持杆2与内夹持杆3均垂直于压头1端面，其中外夹持杆2用于抵紧岩石空心圆柱的外壁，内夹持杆3用于抵紧岩石空心圆柱的内壁。固定组件还包括设置在压头1内用于驱动外夹持杆2与内夹持杆3移动的驱动组件以及用于定位外夹持杆2与内夹持杆3位置的定位件。

参照图1,驱动组件为两组设置在压头1内的驱动丝杆4，两驱动丝杆4均沿径向设置且两端均转动连接在压头1的内壁上，值得说明的是两驱动丝杆4分别处于压头1垂直于轴向的不同截面上。同时，在压头1的一侧圆形端面上开设有两组沿径向延伸的移动槽5，两移动槽5分别平行于两组驱动丝杆4。驱动丝杆4为双向螺纹丝杆，且其上两段反向的螺纹结构其所处压头1截面的圆心为中心呈对称设置。同时，外夹持杆2设置有两组，两组外夹持杆2的一端分别螺纹连接于一组驱动丝杆4的两段螺纹结构上，且呈对称设置。外夹持杆2的另一端则通过移动槽5伸出压头1。内夹持杆3同外夹持杆2相同设置有两组，并在与另一组驱动丝杆4的两段螺纹结构连接后伸出该驱动丝杆4所对应的移动槽5。

通过移动槽5对外夹持杆2与内夹持杆3的限制，使得在驱动丝杆4转动时将驱动与其螺纹连接的外夹持杆2以及内夹持杆3沿移动槽5进行移动，即两组外夹持杆2或两组内夹持杆3在压头1端面径向上相互靠近或远离，从而可实现两组外夹持杆2对岩石空心圆柱的外壁进行抵紧，两组内夹持杆3对岩石空心圆柱的内壁进行抵紧。

参照图1与图2,驱动丝杆4的一端同轴固定连接有穿出压头1周向侧壁的转动柱6，压头1上设置有供转动柱6伸出的转动槽，定位件则固定连接在伸出压头1的转动柱6端部。

参照图2,定位件包括一体设置在压头1周向侧壁的限位块7以及滑动套设在转动柱6端部柱体上的限位筒8。限位块7上贯穿开设有与转动柱6同轴的限位孔道9，且限位孔道9直径大于转动柱6以及套设在转动柱6端部的限位筒8。转动柱6在伸出压头1后其端部再次穿过限位块7并伸出。

参照图2,在限位孔道9的内壁上开设有若干沿限位孔道9轴向延伸的第一滑槽10，第一滑槽10的深度方向处于限位孔道9的径向，且第一滑槽10一端连通至限位块7的外壁。同时在转动柱6伸出压头1的端部柱体上开设有沿转动柱6的轴向延伸的第二滑槽11，且第二滑槽11的深度方向处于转动柱6的径向。第二滑槽11远离抵接板的一端未开设至转动柱6的端面，第二滑槽11的另一端则延伸至限位块7的限位孔道9内。

参照图2,限位筒8则滑动套设在转动柱6柱体上。限位筒8的直径小于限位孔道9的直径，同时在限位筒8的周向外壁上设有第一凸块12，第一凸块12沿限位筒8的轴向延伸，且第一凸块12大小呈对应限位孔道9内壁上的第一滑槽10设置，使得限位筒8在滑入限位孔道9时，第一凸块12沿轴向可滑入第一滑槽10内；同时限位筒8的长度不大于第二滑槽11处于限位块7外的长度，并在限位筒8的周向内壁上设置有对应第二滑槽11的第二凸块13。当限位筒8套设在转动柱6上时第二凸块13可伸入第二滑槽11内并沿轴向进行滑移，从而实现限位筒8与转动柱6的安装与同步转动。

当限位筒8沿第二滑槽11部分滑入限位孔道9内时，第一凸块12将滑至限位孔道9内壁上的第一滑槽10内，实现限位筒8与限位块7在周向上的固定，使转动柱6得到固定，从而实现驱动丝杆4与外夹持杆2或内夹持杆3位置的固定，从而实现在外夹持杆2或内夹持杆3抵紧岩石空心圆柱后可得到定位，保证夹持的稳定性；当限位筒8向远离压头1的方向滑出限位孔道9后将解除转动柱6的转动固定，此时即可正常进行调节两外夹持杆2或内夹持杆3之间的距离，以适配不同直径以及厚度的岩石空心圆柱。

此外，限位块7远离压头1的端面设置有用于反应驱动丝杆4转动角度的刻度值（图中未示出），可通过限位筒8内壁上的第二凸块13转动的角度加以计算得到外夹持杆2与内夹持杆3在驱动丝杆4上所处位置，进而计算出岩石空心圆柱的厚度以及内外径，方便后续数据分析。

参照图1,为使驱动丝杆4更加容易带动外夹持杆2与内夹持杆3移动，驱动丝杆4选用滚珠式丝杆，同时为使外夹持杆2与内夹持杆3在接触岩石空心圆柱时摩擦力更大，在两杆伸出压头1的杆体上均固定套设有防滑耐磨层14。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，包括与岩石空心圆柱两端连接且共轴的压头（1）、用于驱动岩石空心圆柱一端压头（1）转动的传动轴组、动力构件、扭矩传感器以及扭矩控制器，所述扭矩控制器与所述动力构件电连接，其特征在于：所述压头（1）上均设置有在岩石空心圆柱自转周向上对其进行固定的固定组件，所述固定组件包括沿径向滑移设置在所述压头（1）上的外夹持杆（2）以及内夹持杆（3），所述外夹持杆（2）用于抵紧岩石空心圆柱的外壁，所述内夹持杆（3）用于抵紧所述岩石空心圆柱的内壁，所述压头（1）内均设置有用于驱动所述外夹持杆（2）以及所述内夹持杆（3）移动的驱动组件以及用于定位所述外夹持杆（2）以及内夹持杆（3）的定位件。

2.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述驱动组件包括两组转动设置在所述压头（1）内并沿径向延伸的驱动丝杆（4），所述外夹持杆（2）与所述内夹持杆（3）均螺纹连接在所述驱动丝杆（4）上，所述压头（1）靠近岩石空心圆柱的端面上开设有供所述外夹持杆（2）与所述内夹持杆（3）伸出压头（1）并沿径向滑移的移动槽（5），所述驱动丝杆（4）的一端同轴固定连接有穿出所述压头（1）的转动柱（6），所述定位件设置于所述转动柱（6）伸出所述压头（1）的端部。

3.根据权利要求2所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述定位件包括固定连接在所述压头（1）侧面上的限位块（7）以及滑动套设在所述转动柱（6）端部杆体上的限位筒（8），所述转动柱（6）与所述限位筒（8）之间同步转动，所述限位块（7）上贯穿开设有与所述转动柱（6）共轴且直径大于所述转动柱（6）的限位孔道（9），所述转动柱（6）一端穿出所述压头（1）后从所述限位孔道（9）内伸出，所述限位孔道（9）的周向内壁上间隔开设有若干沿所述限位孔道（9）轴向延伸的第一滑槽（10），所述限位筒（8）的周向外壁上设置有可滑入所述第一滑槽（10）内的第一凸块（12）。

4.根据权利要求3所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述转动柱（6）端部柱体上沿轴向开设有第二滑槽（11），所述限位筒（8）的周向内壁上设置伸入所述第二滑槽（11）内滑移的第二凸块（13），所述第二滑槽（11）靠近所述压头（1）的一端伸入所述限位孔道（9）内，所述第二滑槽（11）处于所述限位块（7）外的长度不小于所述限位筒（8）的轴向长度。

5.根据权利要求3所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述限位块（7）远离所述压头（1）的端面上设有反应所述驱动丝杆（4）转动角度的刻度值。

6.根据权利要求2所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述驱动丝杆（4）为具有两段反向螺纹结构的双向螺纹丝杆，两段反向螺纹结构以所述压头（1）截面圆心呈对称设置，两组所述驱动丝杆（4）位于所述压头（1）垂直于轴向的不同截面上，所述外夹持杆（2）与所述内夹持杆（3）均设置有两组并分别连接在所在驱动丝杆（4）的两端螺纹结构上。

7.根据权利要求6所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述驱动丝杆（4）为滚珠式丝杆。

8.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪仪扭矩施加装置，其特征在于：所述外夹持杆（2）与内夹持杆（3）的杆体上均设置有防滑耐磨层（14）。

Images