CN213658479U - 一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，包括法向框架，所述法向框架底部一侧设有剪切推动装置，所述剪切推动装置包括减速机，所述减速机的底部一侧设有伺服电机，所述减速机的顶部设有升降机，所述升降机远离所述法向框架一侧中心处设有行程开关，所述升降机靠近所述法向框架一侧设有固定板，所述固定板的顶部设有剪切位移传感器，所述法向框架的底部两侧均设有圆杆，所述固定板套设在所述圆杆上，所述圆杆的另一端套设有剪切反力架。有益效果：上下盒的联接采用保证间隙的滚动方式结构，阻止上剪切盒在剪切过程中上翘，并且保证上下剪切盒按照滚动方式相对运动，减小摩擦阻力。

Description

一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，具体来说，涉及一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置。

背景技术

大型多功能结构物-土界面循环直剪仪用于测量结构物与土界面在等应力、等刚度法向加载条件下的直剪摩擦特性。仪器采用滚动膜片气缸施加法向力，电机伺服控制等应变或等应力方式施加剪切力。具有加荷稳定、方便、测量数据直观的特点。计算机数据采集，显示试验数据和曲线，以Excel格式输出试验数据。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，包括法向框架，所述法向框架底部一侧设有剪切推动装置，所述剪切推动装置包括减速机，所述减速机的底部一侧设有伺服电机，所述减速机的顶部设有升降机，所述升降机远离所述法向框架一侧中心处设有行程开关，所述升降机靠近所述法向框架一侧设有固定板，所述固定板的顶部设有剪切位移传感器，所述法向框架的底部两侧均设有圆杆，所述固定板套设在所述圆杆上，所述圆杆的另一端套设有剪切反力架，所述法向框架的内底部设有导轨，所述导轨一侧设有辅助导轨，所述导轨的顶部设有剪切盒，所述剪切盒包括剪切上盒与剪切下盒两个部分，所述剪切上盒与所述剪切下盒通过螺钉连接固定，所述剪切下盒设置在所述导轨上，所述剪切下盒的顶部两侧边均设有一个滑板，所述剪切下盒的顶部设有所述剪切上盒，所述剪切上盒与所述剪切下盒滑动连接在一起，所述剪切盒靠近所述剪切反力架一侧中心处设有载荷传感器二，所述载荷传感器二的另一端与所述剪切反力架连接固定，所述法向框架的中部设有承重板，所述法向框架的顶部中心处设有手轮，所述手轮的底部设有连接杆，所述连接杆贯穿至所述法向框架的内中部与传压板连接固定，所述传压板的顶部中心处设有若干个弹簧，所述弹簧的顶部与所述承重板的底部接触，所述传压板的两侧均设有位移传感器，所述位移传感器的顶部通过钢丝绳与所述法向框架的内顶部连接固定，所述法向框架的内顶部中心处设有若干个滚动膜片气缸，所述滚动膜片气缸的底部设有调节螺母，所述调节螺母的底部设有载荷传感器一，所述载荷传感器一的底部通过调节杆与所述承重板的顶部连接固定。

作为优选，所述承重板顶部的四个端部均设有贯穿至底部的滑动板，所述承重板与所述法向框架之间通过所述滑动板滑动连接。

作为优选，所述固定板与所述剪切盒之间以及所述剪切盒与所述载荷传感器二之间均通过插销连接固定。

作为优选，所述弹簧的两侧均设有弹簧座，所传压板的顶部与所述承重板的底部均设有与所述弹簧座相配合的卡槽。

作为优选，所述法向框架的内底部的两侧壁上均设有与所述圆杆相配合的滑动连接件，所述连接件靠近所述剪切盒一侧设有与滑块相配合的滑槽板。

作为优选，所述导轨与所述辅助导轨均为设置滚动轴承的导轨机构，所述剪切盒上设有观察窗，所述观察窗由钢化玻璃材料制成。

作为优选，所述滚动膜片气缸、所述载荷传感器一、所述位移传感器、所述剪切位移传感器、所述载荷传感器二、所述减速机、所述伺服电机以及所述升降机与控制器电性连接。

本实用新型的有益效果为：剪切盒由设有钢化玻璃观察窗，以便利用CCD 摄像观察土体颗粒微观的运动轨迹；上下盒的联接采用保证间隙的滚动方式结构，阻止上剪切盒在剪切过程中上翘，并且保证上下剪切盒按照滚动方式相对运动，减小摩擦阻力；导轨设置成滚动轴承的样式，使剪切盒在导轨上保持小的摩擦阻力；设置辅助导轨，方便装样或卸样。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置的立面结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置的侧面结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置的平面结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置的剪切推动装置结构示意图。

图中：

1、手轮；2、法向框架；3、滚动膜片气缸；4、调节螺母；5、载荷传感器一；6、位移传感器；7、滑动板；8、弹簧；9、传压板；10、剪切上盒；11、剪切位移传感器；12、圆杆；13、载荷传感器二；14、剪切下盒；15、导轨； 16、辅助导轨；17、剪切推动装置；18、剪切反力架；19、减速机；20、伺服电机；21、升降机；22、行程开关。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置。

实施例一，如图1-4所示，根据本实用新型实施例的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，包括法向框架2，所述法向框架2 底部一侧设有剪切推动装置17，所述剪切推动装置17包括减速机19，所述减速机19的底部一侧设有伺服电机20，所述减速机19的顶部设有升降机21，所述升降机21远离所述法向框架2一侧中心处设有行程开关22，所述升降机21靠近所述法向框架2一侧设有固定板，所述固定板的顶部设有剪切位移传感器11，所述法向框架2的底部两侧均设有圆杆12，所述固定板套设在所述圆杆12上，所述圆杆12的另一端套设有剪切反力架18，所述法向框架2的内底部设有导轨15，所述导轨15一侧设有辅助导轨16，所述导轨15的顶部设有剪切盒，所述剪切盒包括剪切上盒10与剪切下盒14两个部分，所述剪切上盒10与所述剪切下盒14通过螺钉连接固定，所述剪切下盒14设置在所述导轨15上，所述剪切下盒14的顶部两侧边均设有一个滑板，所述剪切下盒14的顶部设有所述剪切上盒10，所述剪切上盒10与所述剪切下盒14滑动连接在一起，所述剪切盒靠近所述剪切反力架18一侧中心处设有载荷传感器二13，所述载荷传感器二13的另一端与所述剪切反力架18连接固定，所述法向框架2的中部设有承重板，所述法向框架2的顶部中心处设有手轮1，所述手轮1的底部设有连接杆，所述连接杆贯穿至所述法向框架2的内中部与传压板9连接固定，所述传压板 9的顶部中心处设有若干个弹簧8，所述弹簧8的顶部与所述承重板的底部接触，所述传压板9的两侧均设有位移传感器6，所述位移传感器6的顶部通过钢丝绳与所述法向框架2的内顶部连接固定，所述法向框架2的内顶部中心处设有若干个滚动膜片气缸3，所述滚动膜片气缸3的底部设有调节螺母4，所述调节螺母4的底部设有载荷传感器一5，所述载荷传感器一5的底部通过调节杆与所述承重板的顶部连接固定。

实施例二，所述承重板顶部的四个端部均设有贯穿至底部的滑动板7，所述承重板与所述法向框架2之间通过所述滑动板7滑动连接。从上述的设计不难看出，通过滑动板7的设置，使得承重板与法向框架2之间滑动连接。

实施例三，所述固定板与所述剪切盒之间以及所述剪切盒与所述载荷传感器二13之间均通过插销连接固定，所述弹簧8的两侧均设有弹簧座，所传压板9的顶部与所述承重板的底部均设有与所述弹簧座相配合的卡槽。从上述的设计不难看出，对于插销与弹簧座的设计，是比较常规的故此不做详细的说明。

实施例四，所述法向框架2的内底部的两侧壁上均设有与所述圆杆12 相配合的滑动连接件，所述连接件靠近所述剪切盒一侧设有与滑块相配合的滑槽板。从上述的设计不难看出，对于滑动连接件与滑槽板的设计，是比较常规的故此不做详细的说明。

实施例五，所述导轨15与所述辅助导轨16均为设置滚动轴承的导轨机构，所述剪切盒上设有观察窗，所述观察窗由钢化玻璃材料制成，所述滚动膜片气缸3、所述载荷传感器一5、所述位移传感器6、所述剪切位移传感器11、所述载荷传感器二13、所述减速机19、所述伺服电机20以及所述升降机21与控制器电性连接。从上述的设计不难看出，对于观察窗的设计，是比较常规的故此不做详细的说明。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，将剪切盒放置在辅助导轨 16上，使用螺钉将剪切上盒10与剪切下盒14固定，按试验要求装样，达到试验所需要的密实度要求，放上承重板及传压板9，将剪切盒移动到框架的中间，旋转手轮1放下传压板9。调节弹簧8处的四个调节杆，改变气缸压头的位置，保证气缸的有效行程是否满足试验要求，调整剪切顶头的位置，按快进 /停键，使推动头快速前进，当推动头和剪切盒接触后，按快进/停键，推动头停止，插上剪切盒前后的插销，通过外部电源启动实验装置，若干个滚动膜片气缸3施加法向载荷后，待法向载荷稳定后，旋转气缸活塞上的调节螺母4，使活塞杆上的力能够传递到气缸箱体上，通过调节装置设定法向载荷为0，启动法向载荷，将滚动膜片气缸3的压力释放，则弹簧8的力传递到试样上，可以进行等刚度的固结或剪切试验；取下固定剪切上盒10与剪切下盒14的各个螺钉，调节实验装置，选择等应变直剪试验或等应力流变试验或循环剪切试验，系统按设定的试验方法进行，计算机自动记录剪切力值和剪切位移值，显示剪切力与剪切位移关系曲线，按变形量记录保存数据；如果需要结束试验时，按结束试验键，人为停止剪切过；如果试验达到规定的剪切位移或剪切力时，系统自动停止剪切过程；试验结束后，按Excel键，以Excel格式输出本次试验的数据；剪切结束后，在控制器操作面板上按下快退/停键，将剪切盒后退至原来位置。推动头达到预定的位置后，按快退/停键，推动头停止。试样手轮1 将传压板9向上提，满足剪切上盒10推出的要求，拔出剪切盒前后的插销，取下右侧的横梁，将剪切盒移动到右侧，卸样。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，包括法向框架(2)，所述法向框架(2)底部一侧设有剪切推动装置(17)，所述剪切推动装置(17)包括减速机(19)，所述减速机(19)的底部一侧设有伺服电机(20)，所述减速机(19)的顶部设有升降机(21)，所述升降机(21)远离所述法向框架(2)一侧中心处设有行程开关(22)，所述升降机(21)靠近所述法向框架(2)一侧设有固定板，所述固定板的顶部设有剪切位移传感器(11)，所述法向框架(2)的底部两侧均设有圆杆(12)，所述固定板套设在所述圆杆(12)上，所述圆杆(12)的另一端套设有剪切反力架(18)，所述法向框架(2)的内底部设有导轨(15)，所述导轨(15)一侧设有辅助导轨(16)，所述导轨(15)的顶部设有剪切盒，所述剪切盒包括剪切上盒(10)与剪切下盒(14)两个部分，所述剪切上盒(10)与所述剪切下盒(14)通过螺钉连接固定，所述剪切下盒(14)设置在所述导轨(15)上，所述剪切下盒(14)的顶部两侧边均设有一个滑板，所述剪切下盒(14)的顶部设有所述剪切上盒(10)，所述剪切上盒(10)与所述剪切下盒(14)滑动连接在一起，所述剪切盒靠近所述剪切反力架(18)一侧中心处设有载荷传感器二(13)，所述载荷传感器二(13)的另一端与所述剪切反力架(18)连接固定，所述法向框架(2)的中部设有承重板，所述法向框架(2)的顶部中心处设有手轮(1)，所述手轮(1)的底部设有连接杆，所述连接杆贯穿至所述法向框架(2)的内中部与传压板(9)连接固定，所述传压板(9)的顶部中心处设有若干个弹簧(8)，所述弹簧(8)的顶部与所述承重板的底部接触，所述传压板(9)的两侧均设有位移传感器(6)，所述位移传感器(6)的顶部通过钢丝绳与所述法向框架(2)的内顶部连接固定，所述法向框架(2)的内顶部中心处设有若干个滚动膜片气缸(3)，所述滚动膜片气缸(3)的底部设有调节螺母(4)，所述调节螺母(4)的底部设有载荷传感器一(5)，所述载荷传感器一(5)的底部通过调节杆与所述承重板的顶部连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述承重板顶部的四个端部均设有贯穿至底部的滑动板(7)，所述承重板与所述法向框架(2)之间通过所述滑动板(7) 滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述固定板与所述剪切盒之间以及所述剪切盒与所述载荷传感器二(13)之间均通过插销连接固定。

4.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述弹簧(8)的两侧均设有弹簧座，所传压板(9)的顶部与所述承重板的底部均设有与所述弹簧座相配合的卡槽。

5.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述法向框架(2)的内底部的两侧壁上均设有与所述圆杆(12)相配合的滑动连接件，所述连接件靠近所述剪切盒一侧设有与滑块相配合的滑槽板。

6.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述导轨(15)与所述辅助导轨(16)均为设置滚动轴承的导轨机构，所述剪切盒上设有观察窗，所述观察窗由钢化玻璃材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种适用于测量结构物与土界面直剪摩擦特性的装置，其特征在于，所述滚动膜片气缸(3)、所述载荷传感器一(5)、所述位移传感器(6)、所述剪切位移传感器(11)、所述载荷传感器二(13)、所述减速机(19)、所述伺服电机(20)以及所述升降机(21)与控制器电性连接。

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