CN210293938U - 一种自动十字板剪切仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种自动十字板剪切仪，所述剪切仪包括主机装置，所述主机装置包括支撑架，所述支撑架上方设有一横梁，所述横梁中部设有一升降机构，所述升降机构上设有一扭力输出装置，所述扭力输出装置下部设有一转轴，所述转轴上下端设有一十字板，所述转轴外套接一套管。本实用新型的有益效果是，本实用新型提供的一种自动十字板剪切仪通过增加套管消除土体对轴杆的摩擦力和机械阻力扭矩，推高了测试精度；通过增加垂直移动动力机构，将十字板通过静压的方式逐渐压入土体中，即不需要预先开孔，便可使十字板在连续地对不同深度处的土体进行剪切试验；采用多根转轴连接的方式，使测试深度增加。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程原位测试的装置，具体的是涉及一种自动十字板剪切仪。
背景技术
在岩土工程勘察领域，为了测定饱和软黏土的不排水抗剪强度、重塑土的不排水抗剪强度和土体的灵敏度，通常采用原位十字板剪切试验。
在使用十字板剪切仪在测量土体不排水抗剪强度时，扭转力矩为土体对十字板头和轴杆扭转力矩之和。在测试的过程中，因为土体对轴杆的摩擦力和机械阻力，所以测出不排水抗剪强度比实际的土体不排水抗剪强度大，影响试验参数的准确性。传统的十字板剪切仪在测试前必须预先钻孔至预定深度再下放十字板，无法连续地对不同深度处的土体进行剪切试验，不能够连续地得到土体在不同深度处的不排水抗剪强度。
实用新型内容
为了克服现有十字板剪切仪，无法连续地对不同深度处的土体进行剪切试验，不能连续地得到土体在不同深度处的不排水抗剪强度的问题，本实用新型的实施例提供一种自动十字板剪切仪，包括主机装置，所述主机装置包括支撑架，所述支撑架为长方体框架，所述支撑架上方设有一横梁，所述横梁中部设有一升降机构，所述升降机构上设有一扭力输出装置，所述扭力输出装置下部设有转轴和套管，所述转轴外套设一套管，所述套管下端设有一通孔，所述转轴穿过所述通孔，并可相对所述套管转动，所述套管上端固定在所述扭力输出装置上，所述转轴下端设有一十字板，所述升降机构用于带动所述扭力输出装置在竖直方向上下移动，所述扭力输出装置用于驱动转轴转动，使所述十字板转动在待测量土体中旋转。
进一步地，包括一采集控制装置，所述采集控制装置连接所述主机装置，用于控制所述主机装置运动并采集所述主机装置运动数据。
进一步地，所述扭力输出装置上设有一扭矩传感器，用于测量所述扭力输出装置向所述转轴传输的扭矩，并将测试结果传输至所述采集控制装置。
进一步地，所述扭力输出装置包括步进电机和联轴器，所述步进电机输出轴连接所述联轴器，所述联轴器连接所述转轴。
进一步地，所述转轴包括第一连接套和多节子转轴，所述子转轴的一端连接所述第一连接套，所述第一连接套的另一端连接另一节所述子转轴。
进一步地，所述套管包括第二连接套和多节子套管，所述子套管的一端连接所述第二连接套，所述第二连接套的另一端连接另一节所述子套管。
进一步地，所述十字板包括两矩形板，两所述矩形板垂直交叉固定在一起。
进一步地，所述套管下端设有两个相对上下设置的圆台，且居上的圆台设置在所述套管内，居下的圆台设置在所述套管外，套管下端面在所述两圆台之间。
本实用新型的有益效果是，本实用新型提供的一种自动十字板剪切仪通过增加套管将土体与转轴隔开，消除土体对转轴的摩擦力和机械阻力扭矩，提高了测试精度；通过增加垂直移动动力机构，将十字板通过静压的方式逐渐压入土体中，即不需要预先开孔，便可使十字板在连续地对不同深度处的土体进行剪切试验；采用多根转轴连接的方式，使测试深度增加。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为图1中主机装置15的结构示意图。
图3为图1中十字板7和套管6的连接结构示意图。
图4为图1中十字板7和转轴5的连接结构示意图。
图5为图1十字板7、转轴5和套管6的连接结构剖面图。
图中：1-支撑架，2-横梁，3-升降机构，4-扭力输出装置，5-转轴，6-套管， 7-十字板，8-圆台，9-传感器，10-采集控制装置，11-子转轴，12-子套管，13- 第一连接套，14-第二连接套，15-主机装置。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
如图1和图2所示，一种自动十字板剪切仪，所述剪切仪包括主机装置15 和所述采集控制装置10，所述主机装置包括支撑架1，所述支撑架1为长方体框架，框架由角钢焊接而成，所述支撑架1底面和四个侧面设有有机玻璃板，所述支撑架1上方设有一横梁2，所述横梁2中部设有一升降机构3，所述升降机构3上设有一滑轨，所述滑轨竖直放置，所述滑轨上设有一扭力输出装置4，所述升降机构3用于带动所述扭力输出装置4在所述滑轨上竖直移动，所述扭力输出装置4上设有一传感器9，所述传感器9为扭力传感器，用于测量所述扭力输出装置4输出的扭力大小，所述扭力输出装置4下端设有套管和转轴，所述扭力输出装置包括步进电机和联轴器，所述步进电机输出轴连接所述联轴器，所述联轴器连接所述转轴5，所述套管6套接在所述转轴5上，所述套管5下端设有一通孔，所述转轴5穿过所述通孔，并可相对所述套管6转动，所述套管6 上端固定在所述扭力输出装置4上，当所述转轴5转动时，所述套管6不随转轴同步转动，所述套管6用于将土体和转轴隔开，消除土体对所述转轴5的摩擦力和机械阻力扭矩。
如图3和图4所示，所述转轴5包括多节子转轴11，每一所述子转轴11两端设有连接螺纹，相邻的两节所述子转轴11连接处设有第一连接套13，所述第一连接套13设有内螺纹，两节待连接的子套管11连接端通过螺纹连接在同一所述第一连接套13的两端，从而使两所述子转轴11连接在一起，多节所述子转11轴可通过所述连接螺纹和所述第一连接套13连接成一根加长的转轴，优选的所述子转轴单节直径为5mm，长度为650mm，所述转轴5下端设有两圆台；所述套管6包括多节子套管12，每一所述子套管12两端设有连接螺纹，相邻的所述子套管12连接处设有第二连接套14，所述第二连接套14设有内螺纹，两待连接的子套管14的一端通过连接螺纹连接在同一所述第二连接套14的两端，从而使两子套管连接在一起，多节所述子套管12可通过连接螺纹和所述第二连接套套14连接成一根加长的套管，所述转轴5和所述套管6可单节使用，也可由多节拼接加长使用。
如图5所示，所述套管6下端设有两个相对上下设置的圆台8，两所述圆台 8为圆环形，且圆环内设有内螺纹，两所述圆台8与所述转轴5通过螺纹连接，居上的圆台8设置在所述套管内，居下的圆台8设置在所述套管6外，所述套管8下端面在两所述圆台8之间，两所述圆台8对所述套管6起到限位的作用，使套管6与所述转轴5能够同步地向上和向下运动，并防止土体中的泥土进入套管，使所述转轴5转动时承受额外的摩擦力；所述转轴5下端连接一十字板7，所述十字板7包括两矩形板，两所述矩形板垂直交叉固定在一起，所述十字板7具有多个规格供不同强度土体选择使用，优选地，所述十字板7的尺寸为20mm (直径)×30mm(高度)、30mm(直径)×30mm(高度)或40mm(直径)×40mm (高度)，所述控制采集装置10采用网络通讯线与所述主机装置15相连接，所述控制采集装置15内置控制、采集、处理等软件，能实时控制所述主机装置15 的运动，并采集贯入深度、角度、扭矩、剪力等数据。
本实用新型使用方法具体如下：
步骤一：在试验点位置，通过控制采集装置10将扭力输出装置4沿着升降机构3的导轨上升到顶部位置，再将带有6套管和十字板7的转轴5安装到扭力输出装置4上；
步骤二：控制十字板7向下运动，并带动套管6同步压入土体中至指定位置，启动扭力输出装置4，带动十字板7旋转剪切土体，采集控制装置10实时记录十字板7的输出轴输出扭矩即为土体抗剪强度，十字板7旋转720度后停止转动，然后再将十字板7向下贯入5cm进行下一次土体强度测试。土体剪切过程中，抗剪强度的最大数值即为峰值抗剪强度，趋于稳定后的剪切强度数值即为残余抗剪强度值；
步骤三：当扭力输出装置4向下运动到行程最底端位置时，松开转轴5与扭力输出装置4的连接；扭力输出装置4退回到行程的最顶端位置，将子转轴 11和子套管12接入。重复步骤二，即可继续进行测试和数据采集。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自动十字板剪切仪，其特征在于：包括主机装置，所述主机装置包括支撑架，所述支撑架为长方体框架，所述支撑架上方设有一横梁，所述横梁中部设有一升降机构，所述升降机构上设有一扭力输出装置，所述扭力输出装置下部设有转轴和套管，所述套管套接在所述转轴上，所述套管上端固定在所述扭力输出装置上，所述套管下端设有一通孔，所述转轴穿过所述通孔，并可相对所述套管转动，所述转轴下端设有一十字板，所述升降机构用于带动所述扭力输出装置在竖直方向上下移动，所述扭力输出装置用于驱动转轴转动，使所述十字板转动在待测量土体中旋转。
2.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：包括一采集控制装置，所述采集控制装置连接所述主机装置，用于控制所述主机装置运动并采集所述主机装置运动数据。
3.根据权利要求2所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述扭力输出装置上设有一扭矩传感器，用于测量所述扭力输出装置向所述转轴传输的扭矩，并将测试结果传输至所述采集控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述扭力输出装置包括步进电机和联轴器，所述步进电机输出轴连接所述联轴器，所述联轴器连接所述转轴。
5.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述转轴包括第一连接套和多节子转轴，相邻的两节所述子转轴的一端连接所述第一连接套，所述第一连接套的另一端连接另一节所述子转轴。
6.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述套管包括第二连接套和多节子套管，相邻的两节所述子套管的一端连接所述第二连接套，所述第二连接套的另一端连接另一节所述子套管。
7.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述十字板包括两矩形板，两所述矩形板垂直交叉固定在一起。
8.根据权利要求1所述的一种自动十字板剪切仪，其特征在于：所述套管下端设有两个相对上下设置的圆台，且居上的圆台设置在所述套管内，居下的圆台设置在所述套管外，套管下端面在两所述圆台之间。
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| CN110044732A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 中国地质大学（武汉） | 一种自动十字板剪切仪 |
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2019
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