一種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀，涉及巖土工程領(lǐng)域的直剪儀。本實用新型的結(jié)構(gòu)是：從下到上，底座（13.3）、飽水缸（8）的底面、下剪切盒（11）、滾珠（10）、上剪切盒（9）、滾軸排（6）、傳力板（5）、垂直壓力傳感器（4）和伺服液壓千斤頂（1）依次連接，對上剪切盒（9）和下剪切盒（11）中的試樣（0）施加垂直壓力；伺服電機（17）、減速器（18）、水平拉壓傳感器（19）、傳力桿（20）和上剪切盒（9）的右面依次連接，驅(qū)動上剪切盒（9）對試樣（0）施加剪切力。本直剪儀為中型直剪儀，結(jié)構(gòu)簡單，均為鋼制構(gòu)件，功能部件通過螺栓連接，方便拆卸和運輸，適用于現(xiàn)場和室內(nèi)的生產(chǎn)與教學(xué)之中。
【專利說明】—種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程領(lǐng)域的直剪儀，尤其涉及一種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀，適用于土體材料的抗剪強度測試。
【背景技術(shù)】
[0002]巖土工程的失穩(wěn)絕大多數(shù)是由于剪切破壞引起的，準(zhǔn)確測定巖土體的抗剪強度參數(shù)在巖土工程建設(shè)中具有重要意義。目前，常用的抗剪強度參數(shù)測定方法有三軸和直剪試驗，其中直剪試驗由于操作簡單、適用范圍廣而應(yīng)用最為普遍。
[0003]在直剪試驗廣泛應(yīng)用的同時，直剪儀也在不斷改進，由早期小尺寸應(yīng)力控制式發(fā)展到現(xiàn)今應(yīng)力應(yīng)變控制式大尺寸多功能直剪儀。如:長江科學(xué)研究院土工研究所的室內(nèi)DHJ60型疊環(huán)式剪切試驗機,試樣是尺寸為600 mmX600 mmX600 mm的立方體；該種直剪儀的最大特點是消除了常規(guī)直剪儀中剪切面單一的缺點，使試樣有可能沿最弱的剪切面發(fā)生破壞；四川大學(xué)水電學(xué)院研制的粗粒土直剪儀，通過上下剪切盒的相對運動以保證試驗過程中垂直荷載始終不偏心；大尺寸的直剪儀可用于粗粒土的強度測試，但試樣的尺寸越大、粗顆粒含量越高對于制備原狀樣及裝載試樣來說更加困難。
[0004]在滑坡穩(wěn)定性分析中，最重要的參數(shù)是滑帶土的殘余強度，可通過循環(huán)直剪剪切試驗測得強度。因此在綜合考慮設(shè)備的適用性和功能性的前提下，需要研發(fā)一款既能滿足一定粒徑尺寸試樣，又可方便改造適用多種條件試驗的直剪儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]一、現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀(簡稱直剪儀)
[0008]本實用新型包括試樣、伺服液壓千斤頂、千斤頂復(fù)位器、垂直位移傳感器、垂直壓力傳感器、傳力板、滾軸排、水平位移傳感器、飽水缸、上剪切盒、滾珠、下剪切盒、固定螺栓、支座反力框架、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)采集儀、電腦、伺服電機、減速器、水平拉壓傳感器和傳力桿；
[0009]支座反力框架由上下依次連接的頂板、四根支柱和底座組成；
[0010]其位直和連接關(guān)系是:
[0011]從下到上，底座、飽水缸的底面、下剪切盒、滾珠、上剪切盒、滾軸排、傳力板、垂直壓力傳感器和伺服液壓千斤頂I依次連接，對上剪切盒9和下剪切盒中的試樣施加垂直壓力；
[0012]伺服電機、減速器、水平拉壓傳感器、傳力桿和上剪切盒的右面依次連接，驅(qū)動上剪切盒對試樣施加剪切力；
[0013]電腦、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)線依次連接，數(shù)據(jù)線分別與水平位移傳感器、垂直位移傳感器、垂直壓力傳感器和水平拉壓傳感器連接，采集數(shù)據(jù)；[0014]水平位移傳感器設(shè)置在上剪切盒的左面，垂直位移傳感器設(shè)置在傳力板的上面；
[0015]千斤頂復(fù)位器和伺服液壓千斤頂連接，將伺服液壓千斤頂卸載后復(fù)位。
[0016]二、現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載中型直剪儀的使用方法(簡稱使用方法)
[0017]本使用方法是:
[0018]①將試樣裝載于上剪切盒和下剪切盒之中，再通過固定螺栓將下剪盒固定在底座之上；
[0019]②將傳力板、滾軸排安置在上剪切盒上，通過銷釘將上剪切盒與水平傳力桿相連；
[0020]③將垂直位移傳感器與傳力板接觸，水平位移傳感器與上剪切盒垂直與剪切方向側(cè)面相接觸；
[0021]④開啟電源，通過電腦控制將傳感器讀數(shù)清零，啟動垂直伺服液壓千斤頂，對試樣進行加載至預(yù)定壓力條件；
[0022]⑤待垂直壓力穩(wěn)定之后，即可啟動伺服電機進行水平剪切力的加載；
[0023]⑥通過推動上剪切盒，達到預(yù)定要求水平位移之后即可停止試驗，保存試驗數(shù)據(jù)。
[0024]本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果:
[0025]①本直剪儀可對試樣進行循環(huán)剪切，也可對試樣進行飽和條件下的剪切試驗；
[0026]②本直剪儀自動化`程度較高，不同加載條件均可在直剪儀電源控制面板上調(diào)試實施，測試數(shù)據(jù)可通過采集儀自動采集和在電腦上實時顯示；
[0027]③本直剪儀為中型直剪儀，結(jié)構(gòu)簡單，均為鋼制構(gòu)件，功能部件通過螺栓連接，方便拆卸和運輸，適用于現(xiàn)場和室內(nèi)的生產(chǎn)與教學(xué)之中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1.1是本直剪儀的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)；
[0029]圖1.2是本直剪儀的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視)；
[0030]圖2.1是上剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)，
[0031]圖2.2是上剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視)，
[0032]圖2.3是上剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)；
[0033]圖3.1是下剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)，
[0034]圖3.2是下剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視)，
[0035]圖3.3是下剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。
[0036]圖中:
[0037]O—試樣；I一伺服液壓千斤頂；
[0038]2 一千斤頂復(fù)位器， 2.1—手動輪軸，2.2—提升板；
[0039]3—垂直位移傳感器；4一垂直壓力傳感器；5—傳力板；
[0040]6—滾軸排；7—水平位移傳感器； 8—飽水缸；
[0041]9—上剪切盒；10—滾珠；11—下剪切盒；
[0042]12—固定螺栓；
[0043]13—支座反力框架， 13.1—頂板，13.2—支柱，13.3—底座；
[0044]14—數(shù)據(jù)線；15—數(shù)據(jù)采集儀；16—電腦；[0045]17—伺服電機；18—減速器；
[0046]19一水平拉壓傳感器；20—傳力桿。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型詳細(xì)說明:
[0048]一、總體
[0049]如圖1.1,1.2，本實用新型包括試樣O、伺服液壓千斤頂1、千斤頂復(fù)位器2、垂直位移傳感器3、垂直壓力傳感器4、傳力板5、滾軸排6、水平位移傳感器7、飽水缸8、上剪切盒
9、滾珠10、下剪切盒11、固定螺栓12、支座反力框架13、數(shù)據(jù)線14、數(shù)據(jù)采集儀15、電腦16、伺服電機17、減速器18、水平拉壓傳感器19和傳力桿20 ；
[0050]支座反力框架13由上下依次連接的頂板13.1、四根支柱13.2和底座13.3組成；
[0051]其位置和連接關(guān)系是:
[0052]從下到上，底座13.3、飽水缸8的底面、下剪切盒11、滾珠10、上剪切盒9、滾軸排
6、傳力板5、垂直壓力傳感器4和伺服液壓千斤頂I依次連接，對上剪切盒9和下剪切盒11中的試樣O施加垂直壓力；
[0053]伺服電機17、減速器18、水平拉壓傳感器19、傳力桿20和上剪切盒9的右面依次連接，驅(qū)動上剪切盒9對試樣O施加剪切力；
[0054]電腦16、數(shù)據(jù)采 集儀15、數(shù)據(jù)線14依次連接，數(shù)據(jù)線14分別與水平位移傳感器7、垂直位移傳感器3、垂直壓力傳感器4和水平拉壓傳感器19連接，采集數(shù)據(jù)；
[0055]水平位移傳感器7設(shè)置在上剪切盒9的左面，垂直位移傳感器3設(shè)置在傳力板5的上面；
[0056]千斤頂復(fù)位器2和伺服液壓千斤頂I連接，將伺服液壓千斤頂I卸載后復(fù)位。
[0057]工作機理:
[0058]本實用新型是基于庫倫理論試驗土體抗剪強度測試的儀器，主要是通過上、下剪切盒9、11之間產(chǎn)生水平位移達到對試樣O的剪切。測試時，試樣O裝載在上、下剪切盒9、11之中，上、下剪切盒9、11之間通過滾珠10相接觸；下剪切盒11固定在底座13.3上，上剪切盒9的頂部放置滾軸排6和傳力板5。傳力板5上放置的垂直壓力傳感器4與伺服液壓千斤頂I相連，伺服液壓千斤頂I對試樣O施加垂直壓力，垂直壓力和垂直位移可通過垂直壓力傳感器4和垂直位移傳感器3檢測；上剪切盒9可在水平傳力桿20的驅(qū)動下在滾珠10和滾軸排6之間水平移動達到剪切試樣O的效果，水平壓力和拉力由伺服電機17提供，可通過安裝在水平傳力桿20和變速器18之間的水平拉壓傳感器19測取。水平相對位移通過安置在上剪切盒9后端的水平位移傳感器7測得；在試驗過程中所測得的數(shù)據(jù)均儲存在數(shù)據(jù)采集儀15中，當(dāng)上下剪盒之間的相對位移達到要求時,試驗結(jié)束。
[0059]二、功能部件
[0060]1、上剪切盒9
[0061]如圖2.1,2.2,2.3，上剪切盒9是一種金屬方形框，無蓋無底，由鋼板和螺栓拼接--? 。
[0062]內(nèi)徑:長X 寬 X 高=20cmX20cmX 15cm。
[0063]2、下剪切盒11[0064]如圖3.1、3.2、3.3，下剪切盒11是一種金屬方形容器，無蓋有底，由鋼板和螺栓拼接而成；其左右兩邊的頂部設(shè)置有U形槽，在U形槽內(nèi)放置有滾珠，便于其上的上剪切盒9容易滑動。
[0065]內(nèi)徑:長 X 寬 X 高=20cmX20cmX5cm。
[0066]3、千斤頂復(fù)位器2
[0067]如圖1.1、1.2，千斤頂復(fù)位器2包括兩個手動輪軸2.1和提升板2.2，兩個手動輪軸2.1的絲桿分別置于頂板13.1的兩個螺孔內(nèi)，絲桿的端部分別與提升板2.2的兩端連接；伺服液壓千斤頂I的中部固定于頂板13.1的中間孔內(nèi)，伺服液壓千斤頂I的端部和千斤頂復(fù)位器2的提升板2.2的中部連接。
[0068]伺服液壓千斤頂I卸載后無法自動復(fù)位，需通過千斤頂復(fù)位器2手動將伺服液壓千斤頂I復(fù)位。
【權(quán)利要求】
1.一種現(xiàn)場室內(nèi)兩用可循環(huán)加載的中型直剪儀，其特征在于: 包括試樣(O )、伺服液壓千斤頂(I)、千斤頂復(fù)位器(2 )、垂直位移傳感器(3 )、垂直壓力傳感器(4)、傳力板(5)、滾軸排(6)、水平位移傳感器(7)、飽水缸(8)、上剪切盒(9)、滾珠(10)、下剪切盒(11)、固定螺栓(12)、支座反力框架(13)、數(shù)據(jù)線(14)、數(shù)據(jù)采集儀(15)、電腦(16)、伺服電機(17)、減速器(18)、水平拉壓傳感器(19)和傳力桿(20)； 支座反力框架(13)由上下依次連接的頂板(13.1)、四根支柱(13.2)和底座(13.3)組成； 其位置和連接關(guān)系是: 從下到上，底座(13.3 )、飽水缸(8 )的底面、下剪切盒(11)、滾珠(10 )、上剪切盒(9 )、滾軸排(6)、傳力板(5)、垂直壓力傳感器(4)和伺服液壓千斤頂(I)依次連接； 伺服電機(17)、減速器(18)、水平拉壓傳感器(19)、傳力桿(20)和上剪切盒(9)的右面依次連接； 電腦(16)、數(shù)據(jù)采集儀(15)、數(shù)據(jù)線(14)依次連接，數(shù)據(jù)線(14)分別與水平位移傳感器(7 )、垂直位移傳感器(3 )、垂直壓力傳感器(4 )和水平拉壓傳感器(19 )連接； 水平位移傳感器(7)設(shè)置在上剪切盒(9)的左面，垂直位移傳感器(3)設(shè)置在傳力板(5)的上面； 千斤頂復(fù)位器(2)和伺服液壓千斤頂(I)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的直剪儀，其特征在于: 所述的上剪切盒(9)是一種金屬方形框，無蓋無底，由鋼板和螺栓拼接而成； 內(nèi)徑:長 X 寬 X 高=20cmX20cmX 15cm。
3.按權(quán)利要求1所述的直剪儀，其特征在于: 所述的下剪切盒(11)是一種金屬方形容器，無蓋有底，由鋼板和螺栓拼接而成；其左右兩邊的頂部設(shè)置有U形槽，在U形槽內(nèi)放置有滾珠，便于其上的上剪切盒(9)容易滑動；內(nèi)徑:長 X 寬 X 高=20cmX 20cmX 5cm。
4.按權(quán)利要求1所述的直剪儀，其特征在于: 千斤頂復(fù)位器(2)包括兩個手動輪軸(2.1)和提升板(2.2)，兩個手動輪軸(2.1)的絲桿分別置于頂板(13.1)的兩個螺孔內(nèi)，絲桿的端部分別與提升板(2.2)的兩端連接；伺服液壓千斤頂(I)的中部固定于頂板(13.1)的中間孔內(nèi)，伺服液壓千斤頂(I)的端部和千斤頂復(fù)位器(2)的提升板(2.2)的中部連接。
【文檔編號】G01N3/24GK203479644SQ201320564012
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】胡偉, 冷先倫, 徐開民 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所