多功能环剪仪制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能环剪仪。该多功能环剪仪包括：驱动模块，包括负载齿轮和与负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。本发明专利技术实施例提供的多功能环剪仪能够对多种尺寸的环状实验样品的剪切强度测量，剪切速度范围大，能满足多种速度条件下的剪切实验要求。

Multifunctional Ring Shear Instrument

The invention discloses a multifunctional ring shear apparatus. The multi-function ring shear apparatus includes driving module, including load gear and multiple driving device groups used in conjunction with load gear. The rotational speeds of load gear driven by multiple driving device groups have different rotational speed ranges, and the rotational speeds corresponding to each driving device group transit continuously. The sample shear box group includes multiple sample shear boxes and multiple sample shear box energies. It can be replaced by a driving module to adapt to a variety of shearing experiments, and a vertical pressure device is set at the bottom to exert vertical pressure on the test sample. The multi-function ring shear apparatus provided by the embodiment of the invention can measure the shear strength of ring experimental samples of various sizes, and the shear speed range is large, and can meet the shear test requirements under various speed conditions.

【技术实现步骤摘要】
多功能环剪仪
本专利技术涉及一种环剪仪的
，尤其是涉及一种多功能环剪仪。
技术介绍
在土木工程学科，土壤的残余强度的研究一直是国内外关注的重点问题，而环剪仪能够实现剪切位移可控且连续，剪切面积恒定等功能，因此可认为环剪仪在土壤岩石类残余强度的研究中占有重要地位。一般的常规环剪仪都是采用一台电机与减速机或者齿轮箱直连的方式驱动下剪切盒旋转运动，上剪切盒采用不同的方式固定不动，通过上下剪切面以一定的速度相对转动对内部的实验试样进行剪切。目前的环剪仪的剪切速度只能满足某一小段的速度需求，很难达到实际要求。因此，为了更好的模拟所需的实际工况，研究一种剪切速度范围较大的多功能环剪仪具有现实意义。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种多功能环剪仪，其剪切速度范围较大，从而更能满足多种速度条件下的剪切实验要求。针对上述问题，根据本专利技术一方面提出了一种多功能环剪仪，其特征在于，包括：驱动模块，包括负载齿轮和与负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。根据本专利技术实施例一方面，竖向加压装置包括加压机和加压组件，加压机通过加压组件向实验样品施加竖直方向的压力，加压机可伸缩连接于加压组件，以带动加压组件靠向或远离样本剪切盒，优选的，加压机为伺服油缸，用于提供竖直方向力和相应的震频。根据本专利技术实施例一方面，加压机包括伸缩杆，加压机连接于伸缩杆；加压组件包括中轴和套设于中轴上的施压装置，施压装置包括相连接的上压环和施压块，上压环能够由样本剪切盒的上方伸入实验样品容纳空间，且样本剪切盒、施压装置及加压机同轴设置。根据本专利技术实施例一方面，在多个驱动装置组各自对应的转速范围从低到高排列的顺序上，相邻驱动装置组各自对应的转速范围具有部分重叠。根据本专利技术实施例一方面，每个驱动装置组中包括多个驱动装置，每个驱动装置包括：驱动机，提供转动动力；减速器，与驱动机连接，减速器包括减速器输出轴，驱动机驱动减速器运转使得减速器输出轴转动；离合器；以及齿轮轴，齿轮轴的外周设有与负载齿轮啮合的驱动齿轮，离合器设置在减速器与齿轮轴之间，离合器配置为将减速器输出轴与齿轮轴接合或分离。根据本专利技术实施例一方面，离合器为超越离合器，包括离合器内圈，与减速器输出端连接且同步转动；以及离合器外圈，与齿轮轴连接且同步转动，离合器通过将离合器内圈与离合器外圈接合或分离使得减速器输出端与齿轮轴接合或分离，优选的，离合器内圈与离合器外圈接合对应于齿轮轴的实时转速在减速器输出轴输出的转速范围内，离合器内圈与离合器外圈分离对应于齿轮轴的实时转速在减速器输出轴输出的转速范围外。根据本专利技术实施例一方面，多个驱动装置组包括第一驱动装置组、第二驱动装置组和第三驱动装置组，第一驱动装置组包括至少一个第一驱动装置，第二驱动装置组包括至少一个第二驱动装置，第三驱动装置组包括至少一个第三驱动装置，多个驱动装置组沿负载齿轮的周向间隔分布，第一驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为0.00001rpm至0.56rpm，第二驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为0.54rpm至19.06rpm，第三驱动装置组驱动负载齿轮转动的转速为19.02rpm至105.7rpm。根据本专利技术实施例一方面，至少一个第一驱动装置的数量M、至少一个第二驱动装置的数量N和至少一个第三驱动装置的数量P满足M：N：P＝3：2：2～1：1：1。根据本专利技术实施例一方面，进一步包括间隙调节装置，插装在样本剪切盒上，用于调节上剪切盒与下剪切盒之间的轴向距离，间隙调节装置包括间隙调节筒和锁死装置，间隙调节筒可转动的设置在下剪切盒上，间隙调节筒与样本剪切盒同轴并通过锁死装置与上剪切盒连接。根据本专利技术实施例一方面，进一步包括支撑平台及连接在支撑平台上的数据测量装置，数据测量装置设置在样本剪切盒上方，数据测量装置包括扭矩测量装置和位移测量装置，用于测量样本剪切过程的扭矩和位移。同时，本专利技术实施例提供的驱动模块中利用多个驱动装置组共同驱动负载齿轮转动，且每种驱动装置的转速分别具有不同的转速范围，扩大了负载转动的整体转速范围，多个驱动装置组各自对应的转速范围连续过渡，使得负载转动的整体转速范围为连续区间，通过对多个驱动装置组的转速范围合理分配，能提供0.00001转每分钟至几百转每分钟的转速区间，其调控范围的放大倍数可达到108倍，从而可以满足多功能环剪仪的高范围转速要求。另外，通过在样本剪切盒组中设置多个样本剪切盒，多个样本剪切盒能够更替设置于所述驱动模块，以适应多种剪切实验。附图说明下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本专利技术一个实施例的多功能环剪仪整体结构第一示意图；图2是本专利技术一个实施例的多功能环剪仪结构第二示意图；图3是本专利技术一个实施例的多功能环剪仪结构第三示意图；图4是本专利技术另一个实施例的剪切盒模块结构示意图；图5是本专利技术一个实施例的间隙调节装置结构示意图；图6是本专利技术一个实施例的速度挡位驱动模块结构第一示意图。标记说明：其中：1-第一样本剪切盒；11-第一上剪切盒；111-第一上剪切盒内圈；112-第一上剪切盒外圈；1121-盖板；1122-第一环状结构；1123-第一通孔；113-第一连接板；1131-第四通孔；12-第一下剪切盒；121-下剪切盒外圈；1211-第二环状结构；1212-第一底板；1213-第二通孔；122-下剪切盒内圈122；1221-第三环状结构；1222-第二底板；1223-第三通孔；122-下剪切盒内圈；123-长条形孔；13-样本容纳空间，14-分型面；15-第一下剪切盒安装座；2-驱动模块；21-负载齿轮；22-驱动装置；22a-第一驱动装置220a组；22b-第二驱动装置220b组；22c-第三驱动装置220c组；220a-第一驱动装置220a；220b第二驱动装置220b；220c-第三驱动装置220c；221a、221b、221c-驱动机；222a、222b、222c-减速器；223a、223b、223c-离合器；224a、224b、224c-齿轮轴；225a、225b、225c-轴承；3-竖向加压装置；31-加压组件；311-加压机；312-中轴；32-施压装置；321-上压环；322-施压块；4-间隙调节装置；41-间隙调节筒；42-锁死装置；43-调节筒轴承座；44-调节筒轴承；5-支撑平台；51-框架结构；52-容纳空间；6-数据测量装置；61-扭矩测量装置；611-立柱；612-连接底座；613-支撑板；614-测扭板；615-扭矩传感器；62-位移测量装置；621-距离传感器；622-距离传感器安装板；623-距离传感器支柱。7-第二样本剪切盒；71-第二上剪切盒；72-第二下剪切盒；73-第二下剪切盒安装座；74-第二上剪切盒安装座；75-对正环；76-螺栓；77-第二连接板。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能环剪仪，其特征在于，包括：驱动模块，包括负载齿轮和与所述负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个所述驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个所述驱动装置组各自对应的所述转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，所述多个样本剪切盒能够更替设置于所述驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。

【技术特征摘要】
1.一种多功能环剪仪，其特征在于，包括：驱动模块，包括负载齿轮和与所述负载齿轮配合使用的多个驱动装置组，多个所述驱动装置组驱动所述负载齿轮转动的转速分别具有不同的转速范围，多个所述驱动装置组各自对应的所述转速范围连续过渡；样本剪切盒组，包括多个样本剪切盒，所述多个样本剪切盒能够更替设置于所述驱动模块，以适应多种剪切实验；竖向加压装置，设置在底部，向实验样品施加竖直方向的压力。2.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述竖向加压装置包括加压机和加压组件，所述加压机通过所述加压组件向实验样品施加竖直方向的压力，所述加压机可伸缩连接于所述加压组件，以带动所述加压组件靠向或远离所述样本剪切盒，优选的，所述加压机为伺服油缸，用于提供竖直方向力和相应的震频。3.根据权利要求2所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述加压机包括伸缩杆，所述加压机连接于所述伸缩杆；所述加压组件包括中轴和套设于所述中轴上的施压装置，所述施压装置包括相连接的上压环和施压块，所述上压环能够由所述样本剪切盒的上方伸入实验样品容纳空间，且所述样本剪切盒、所述施压装置及所述加压机同轴设置。4.根据权利要求1所述的大型多功能环剪仪，其特征在于，在多个所述驱动装置组各自对应的转速范围从低到高排列的顺序上，相邻所述驱动装置组各自对应的转速范围具有部分重叠。5.根据权利要求1所述的多功能环剪仪，其特征在于，每个驱动装置组中包括多个驱动装置，每个所述驱动装置包括：驱动机，提供转动动力；减速器，与所述驱动机连接，所述减速器包括减速器输出轴，所述驱动机驱动所述减速器运转使得所述减速器输出轴转动；离合器；以及齿轮轴，所述齿轮轴的外周设有与所述负载齿轮啮合的驱动齿轮，所述离合器设置在所述减速器与所述齿轮轴之间，所述离合器配置为将所述减速器输出轴与所述齿轮轴接合或分离。6.根据权利要求5所述的多功能环剪仪，其特征在于，所述离合器为超越离合器，包括离合器内圈，与所述减...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴福初，龚秋明，梁莲姬，陈东坡，刘永强，邱海峰，李世凯，
申请(专利权)人：北京工业大学，北京玖瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11