CN213143016U - 一种标准贯入试验的计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种标准贯入试验的计数装置，包括架体、设置在架体上的标准贯入部件和设置在架体上的动力驱动机构，以及设置在架体上的监控模块；标准贯入部件包括竖直布设的钻杆、套设在钻杆上的重锤和安装在钻杆底部的贯入器，动力驱动机构包括动力电机和与动力电机传动连接的链轮链条部件，链轮链条部件上设置有凸耳，重锤靠近链轮链条部件的侧面设置有凸板，链轮链条部件和凸板之间的间距小于凸耳的长度；监控模块包括监控箱、设置在监控箱内的电子线路板和集成在电子线路板上的微控制器，微控制器的输入端接有计数传感器和测距传感器。本实用新型结构简单，提高标贯计数的准确性，且减少人工劳动强度，安全性高。

Description

一种标准贯入试验的计数装置

技术领域

本实用新型属于标准贯入试验装置技术领域，尤其是涉及一种标准贯入试验的计数装置。

背景技术

标准贯入试验是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。它利用一定的锤击功能将一定规格的对开管式的贯入器打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯入阻抗，判别土层的变化和土的工程性质。因此，标准贯入试验在岩土工程中是最具有独特地位且成熟稳定的一种土工测试方法，是国际上建议推广的主要原位试验之一。但是，目前勘察现场进行标准贯入试验的过程中，一般均采用自动脱钩的自由落锤法加人工标贯计数方式。此方式容易出高空坠落事故，同时人工计数误差导致测量数据的准确性不能保证。因此，现如今缺少一种标准贯入试验的计数装置，操作方便，提高标贯计数的准确性，且减少人工劳动强度，安全性高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种标准贯入试验的计数装置，其结构简单，设计合理，操作方便，提高标贯计数的准确性，且减少人工劳动强度，安全性高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：包括架体、设置在所述架体上的标准贯入部件和设置在所述架体上的动力驱动机构，以及设置在所述架体上的监控模块；

所述标准贯入部件包括竖直布设的钻杆、套设在所述钻杆上的重锤和安装在所述钻杆底部的贯入器，所述动力驱动机构包括动力电机和与所述动力电机传动连接的链轮链条部件，所述链轮链条部件上设置有凸耳，所述重锤靠近所述链轮链条部件的侧面设置有凸板，所述链轮链条部件和凸板之间的间距小于凸耳的长度；

所述监控模块包括监控箱、设置在所述监控箱内的电子线路板和集成在所述电子线路板上的微控制器，所述微控制器的输入端接有计数传感器和测距传感器。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体包括四个对称布设的竖向杆和连接在竖向杆顶部的顶板，所述竖向杆上设置有多个加固杆，所述竖向杆的底部设置有调节螺杆，所述调节螺杆的底部设置有水平支座。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述链轮链条部件包括设置在动力电机的输出轴上的主动链轮、安装在安装板上的从动链轮和传动连接主动链轮与从动链轮的传动链条，所述凸耳位于传动链条上，所述凸耳的端部伸出传动链条。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述钻杆包括依次连接的上钻杆段、中间钻杆段和下钻杆段，所述中间钻杆段的外径大于上钻杆段的外径，且所述中间钻杆段的外径大于重锤的内径。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体内设置有定位机构，所述定位机构包括四个沿下钻杆段圆周方向均布的定位轮，所述定位轮和下钻杆段外表面相贴合，所述架体上设置有供定位轮安装的支撑杆，所述支撑杆靠近下钻杆段的端部设置有两个对称布设的侧板，所述侧板中设置有供定位轮安装的轮轴，所述定位轮伸出侧板。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述钻杆的下钻杆段上设置有测块，所述架体上设置有供测距传感器的支撑板，所述测距传感器的检测面正对测块。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述监控箱上设置有显示屏，所述显示屏由微控制器进行控制。

上述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体上设置有水平板，所述水平板上设置有供动力电机安装的电机座；

所述计数传感器位于水平板上，所述水平板上设置倾斜传感器，所述倾斜传感器的输出端与微控制器的输入端连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。

2、本实用新型设置重锤，是为了将重锤自由落体产生的动能通过钻杆传递至贯入器，以使贯入器贯入土层，操作便捷，且重锤沿钻杆自由下降，避免高空坠落，安全性高。

3、本实用新型设置动力电机，是为了动力电机转动带动链轮链条部件转动，链轮链条部件转动带动凸耳转动，当凸耳接触水平板时，凸耳带动水平板移动，水平板移动带动重锤沿钻杆高度方向向上移动；链轮链条部件带动凸耳继续转动，当凸耳脱离水平板时，重锤沿钻杆高度方向自由落体通过敲击钻杆而敲击贯入器，实现贯入器的贯入，操作简便，且避免人工参与，安全性高。

4、本实用新型设置计数传感器对重锤自由落体次数进行测量，设置测距传感器测量贯入器贯入土层的深度，提高了标准贯入试验的准确性。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，操作方便，提高标贯计数的准确性，且减少人工劳动强度，安全性高。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型监控模块的电路原理框图。

图3为本实用新型测距模块的电路原理图。

图4为本实用新型倾斜传感器的电路原理图。

图5为本实用新型显示屏的电路原理图。

图6为本实用新型电机驱动模块和动力电机的电路原理图。

附图标记说明:

1—架体； 1-1—竖向杆； 1-2—顶板；

1-3—加固杆； 1-4—水平支座； 1-5—调节螺杆；

2-1—上钻杆段； 2-2—中间钻杆段； 2-3—下钻杆段；

3—安装板； 4—从动链轮； 4-1—从动轴；

5—重锤； 5-1—凸板； 6—凸耳；

7—主动链轮； 8—动力电机； 8-1—输出轴；

8-2—水平板； 8-3—电机座； 9—贯入器；

10—显示屏； 11—传动链条； 12—微控制器；

13—监控箱； 14—定位轮； 14-1—轮轴；

15—侧板； 16—支撑杆； 17—计数传感器；

18—测距传感器； 19—支撑板； 20—测块；

21—倾斜传感器； 22—电机驱动模块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括架体1、设置在所述架体1上的标准贯入部件和设置在所述架体1上的动力驱动机构，以及设置在所述架体1上的监控模块；

所述标准贯入部件包括竖直布设的钻杆、套设在所述钻杆上的重锤5和安装在所述钻杆底部的贯入器9，所述动力驱动机构包括动力电机8和与所述动力电机8传动连接的链轮链条部件，所述链轮链条部件上设置有凸耳6，所述重锤5靠近所述链轮链条部件的侧面设置有凸板5-1，所述链轮链条部件和凸板5-1之间的间距小于凸耳6的长度；

所述监控模块包括监控箱13、设置在所述监控箱13内的电子线路板和集成在所述电子线路板上的微控制器12，所述微控制器12的输入端接有计数传感器17和测距传感器18。

本实施例中，所述架体1包括四个对称布设的竖向杆1-1和连接在竖向杆1-1顶部的顶板1-2，所述竖向杆1-1上设置有多个加固杆1-3，所述竖向杆1-1的底部设置有调节螺杆1-5，所述调节螺杆1-5的底部设置有水平支座1-4。

本实施例中，所述链轮链条部件包括设置在动力电机8的输出轴8-1上的主动链轮7、安装在安装板3上的从动链轮4和传动连接主动链轮7与从动链轮4的传动链条11，所述凸耳6位于传动链条11上，所述凸耳6的端部伸出传动链条11。

本实施例中，所述钻杆包括依次连接的上钻杆段2-1、中间钻杆段2-2和下钻杆段2-3，所述中间钻杆段2-2的外径大于上钻杆段2-1的外径，且所述中间钻杆段2-2的外径大于重锤5的内径。

本实施例中，所述架体1内设置有定位机构，所述定位机构包括四个沿下钻杆段2-3圆周方向均布的定位轮14，所述定位轮14和下钻杆段2-3外表面相贴合，所述架体1上设置有供定位轮14安装的支撑杆16，所述支撑杆16靠近下钻杆段2-3的端部设置有两个对称布设的侧板15，所述侧板15中设置有供定位轮14安装的轮轴14-1，所述定位轮14伸出侧板15。

本实施例中，四个定位轮14呈十字布设，所述支撑杆16位于相邻两个竖向杆1-1之间的加固杆1-3的中部。

本实施例中，所述钻杆的下钻杆段2-3上设置有测块20，所述架体1上设置有供测距传感器18的支撑板19，所述测距传感器18的检测面正对测块20。

本实施例中，所述监控箱13上设置有显示屏10，所述显示屏10由微控制器12进行控制。

本实施例中，所述架体1上设置有水平板8-2，所述水平板8-2上设置有供动力电机8安装的电机座8-3；

所述计数传感器17位于水平板8-2上，所述水平板8-2上设置倾斜传感器21，所述倾斜传感器21的输出端与微控制器12的输入端连接。

本实施例中，微控制器12为STM32F103VET6微控制器，其功耗低。

本实施例中，所述安装板3安装在顶板1-2上，且所述安装板3呈竖直布设，所述安装板3上设置有供从动链轮4安装的从动轴4-1。

本实施例中，实际使用时，输出轴8-1上还可传动连接有供主动链轮7安装的主动轴。

本实施例中，测距传感器18可参考TF02-C激光测距传感器，可抵抗环境光、光流、电子等干扰，数据准确性高。

如图3所示，本实施例中，实际连接过程中，所述测距传感器18的电源正极输出端接5V电源输出端，测距传感器18的电源负极输出端接地，所述测距传感器18的RXD引脚与微控制器12的PD5引脚相接，所述测距传感器18的TXD引脚与微控制器12的PD6引脚相接。

本实施例中，计数传感器17可参考SB03-1K光电开关。

本实施例中，实际连接时，计数传感器17的输出端与微控制器12的PF1引脚。

本实施例中，当计数传感器17检测到凸耳6时，计数传感器17输出一个低电平至微控制器12，微控制器12计数1次。

如图4所示，本实施例中，倾斜传感器21可采用HBL的SCA60C倾斜检测传感器模块。

本实施例中，实际连接过程中，所述倾斜传感器21的VCC引脚接5V电源输出端，所述倾斜传感器21的GND引脚接地，所述倾斜传感器21的D01引脚与微控制器12的PB5引脚连接，所述倾斜传感器21的D02引脚与微控制器12的PB2引脚连接。

本实施例中，设置倾斜传感器21，是为了检测水平板8-2是否处于水平状态，当倾斜传感器21的D01引脚输出高电平至微控制器12时，或者当倾斜传感器21的D02引脚输出高电平至微控制器12时，水平板8-2倾斜，当倾斜传感器21的D01引脚和D02引脚均输出低电平至微控制器12时，确认水平板8-2处于水平状态，水平板8-2处于水平状态则架体1处于竖直状态，从而确保钻杆处于竖直状态。

本实施例中，设置显示屏10，是为了对钻杆倾斜状态、重锤5自由落体次数和贯入器9贯入土层的深度进行显示，便于工作人员进行查看。

如图5所示，本实施例中，所述显示屏10为ZX12232C显示屏，所述ZX12232C显示屏的VDD引脚接5V电源输出端，所述ZX12232C显示屏的VSS引脚接地，所述ZX12232C显示屏的VO引脚与滑动电阻R9的滑动端相接，所述ZX12232C显示屏的

引脚、E1引脚、E2引脚、R/W引脚、RS引脚分别与微控制器12的PC8、PC9、PC10、PC11、PC12引脚相接，所述ZX12232C显示屏的D0-D7引脚分别与微控制器12的PC0-PC7引脚相接。

本实施例中，所述微控制器12的输出端接有驱动动力电机8的电机驱动模块22。

本实施例中，所述动力电机8为57BYG250步进电机，其电机线圈采用纯铜漆包线、铜线排布均匀，电机升温地，长时间运载不会出现变形和噪音等问题。

如图6所示，本实施例中，所述电机驱动模块22包括驱动芯片DRV8825，所述动力电机8为电机M1，所述驱动芯片DRV8825的第1引脚与电容C1的一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第2引脚与电容C1的另一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第3引脚分五路，第一路与电容C4的一端相接，第二路与电阻R3的一端相接，第三路通过电容C2接地，第四路与12V电源输出端相接，第五路通过电容C3接地；所述驱动芯片DRV8825的第4引脚分两路，一路与电容C4的另一端相接，另一路与电阻R3的另一端相接；所述驱动芯片DRV8825的第5引脚与电机M1第一绕组的一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第6引脚通过电阻R5接地，所述驱动芯片DRV8825的第7引脚与电机M1第一绕组的另一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第8引脚与电机M1第二绕组的一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第9引脚通过电阻R8接地，所述驱动芯片DRV8825的第10引脚与电机M1第二绕组的另一端相接，所述驱动芯片DRV8825的第11引脚分两路，一路通过电容C6接地，另一路与12V电源输出端相接；所述驱动芯片DRV8825的第12引脚和第13引脚的连接端分两路，一路通过电阻R10与3.3V电源输出端相接，另一路通过电阻R11接地；所述驱动芯片DRV8825的第14引脚接地，所述驱动芯片DRV8825的第15引脚分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路通过电容C7接地；所述驱动芯片DRV8825的第16引脚、第17引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第24引脚、第25引脚、第26引脚依次与微控制器12的PA11引脚、PA10引脚、PA8引脚、PA7引脚、PA6引脚、PA5引脚、PA4引脚、PA14引脚、PA13引脚连接，所述驱动芯片DRV8825的第18引脚分两路，一路通过电阻R9与3.3V电源输出端相接，另一路与微控制器12的PA9引脚相接；所述驱动芯片DRV8825的第27引脚分两路，一路通过电阻R1与3.3V电源输出端相接，另一路与微控制器12的PA12引脚相接；所述驱动芯片DRV8825的第28引脚接地。

本实用新型具体使用时，微控制器12通过电机驱动模块22控制动力电机8转动，动力电机8转动带动主动链轮7，主动链轮7带动传动链条11绕从动链轮4传动，在传动链条11转动的过程中带动凸耳6转动，当凸耳6接触凸板5-1时，凸耳6带动凸板5-1移动，凸板5-1移动带动重锤5沿钻杆高度方向向上移动；链轮链条部件带动凸耳6继续转动，当凸耳6脱离凸板5-1时，重锤5沿钻杆高度方向自由落体，重锤5自由落体产生的动能通过钻杆传递至贯入器9，以使贯入器9贯入土层；在凸耳6转动的过程中，当计数传感器17输出低电平时，说明计数传感器17检测到凸耳6，凸耳6则旋转一圈，同时说明重锤5自由落体1次；另外，贯入器9未贯入土层时，测距传感器18发射的激光至测块20并反射，测距传感器18对测距传感器18与测块20之间的间距进行检测并发送至微控制器12，微控制器12得到测距传感器18与测块20之间的初始间距；在贯入器9贯入土层时，测距传感器18发射的激光至测块20并反射，测距传感器18对测距传感器18与测块20之间的间距进行检测并发送至微控制器12，微控制器12得到测距传感器18与测块20之间的第一间距，则测距传感器18与测块20之间的第一间距和测距传感器18与测块20之间的初始间距做差得到重锤5自由落体1次时贯入器9贯入土层的深度，多次重复，得到重锤5自由落体次数和贯入器9贯入土层的总深度，操作简便，且避免人工参与，安全性高。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，操作方便，提高标贯计数的准确性，且减少人工劳动强度，安全性高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：包括架体(1)、设置在所述架体(1)上的标准贯入部件和设置在所述架体(1)上的动力驱动机构，以及设置在所述架体(1)上的监控模块；

所述标准贯入部件包括竖直布设的钻杆、套设在所述钻杆上的重锤(5)和安装在所述钻杆底部的贯入器(9)，所述动力驱动机构包括动力电机(8)和与所述动力电机(8)传动连接的链轮链条部件，所述链轮链条部件上设置有凸耳(6)，所述重锤(5)靠近所述链轮链条部件的侧面设置有凸板(5-1)，所述链轮链条部件和凸板(5-1)之间的间距小于凸耳(6)的长度；

所述监控模块包括监控箱(13)、设置在所述监控箱(13)内的电子线路板和集成在所述电子线路板上的微控制器(12)，所述微控制器(12)的输入端接有计数传感器(17)和测距传感器(18)。

2.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体(1)包括四个对称布设的竖向杆(1-1)和连接在竖向杆(1-1)顶部的顶板(1-2)，所述竖向杆(1-1)上设置有多个加固杆(1-3)，所述竖向杆(1-1)的底部设置有调节螺杆(1-5)，所述调节螺杆(1-5)的底部设置有水平支座(1-4)。

3.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述链轮链条部件包括设置在动力电机(8)的输出轴(8-1)上的主动链轮(7)、安装在安装板(3)上的从动链轮(4)和传动连接主动链轮(7)与从动链轮(4)的传动链条(11)，所述凸耳(6)位于传动链条(11)上，所述凸耳(6)的端部伸出传动链条(11)。

4.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述钻杆包括依次连接的上钻杆段(2-1)、中间钻杆段(2-2)和下钻杆段(2-3)，所述中间钻杆段(2-2)的外径大于上钻杆段(2-1)的外径，且所述中间钻杆段(2-2)的外径大于重锤(5)的内径。

5.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体(1)内设置有定位机构，所述定位机构包括四个沿下钻杆段(2-3)圆周方向均布的定位轮(14)，所述定位轮(14)和下钻杆段(2-3)外表面相贴合，所述架体(1)上设置有供定位轮(14)安装的支撑杆(16)，所述支撑杆(16)靠近下钻杆段(2-3)的端部设置有两个对称布设的侧板(15)，所述侧板(15)中设置有供定位轮(14)安装的轮轴(14-1)，所述定位轮(14)伸出侧板(15)。

6.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述钻杆的下钻杆段(2-3)上设置有测块(20)，所述架体(1)上设置有供测距传感器(18)的支撑板(19)，所述测距传感器(18)的检测面正对测块(20)。

7.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述监控箱(13)上设置有显示屏(10)，所述显示屏(10)由微控制器(12)进行控制。

8.按照权利要求1所述的一种标准贯入试验的计数装置，其特征在于：所述架体(1)上设置有水平板(8-2)，所述水平板(8-2)上设置有供动力电机(8)安装的电机座(8-3)；

所述计数传感器(17)位于水平板(8-2)上，所述水平板(8-2)上设置倾斜传感器(21)，所述倾斜传感器(21)的输出端与微控制器(12)的输入端连接。

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