一种十字板剪切装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种十字板剪切装置，属于用于原位剪切土层试验的工程试验装置。十字板剪切装置的底板上设有控制台与供电箱；动力装置布置在底板上，底板的底端通过支脚支撑；动力装置下方连接钻杆，钻杆由若干个钻杆段连接而成；钻杆下端布置十字剪切板轴杆，十字剪切板轴杆的底端布置十字板；所述的动力装置带动十字剪切板轴杆旋转；支脚调节底板的水平度；供电箱为动力装置及控制台供电，控制台控制动力装置及支脚。本发明专利技术能够基于陀螺仪测水准反馈执行平衡指令的机械装置，提供了能够多重降速并且基于普通电机能够进行低速率精准控制的机械装置，提供了基于压电敏感元件的测力反馈装置；提供了能够获得土层剪切破坏强度峰值数据的十字剪切装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种十字板剪切装置，属于用于原位剪切土层试验的工程试验装置。
技术介绍
十字板剪切试验已广泛用于测定饱和软粘性土抗剪强度，是求算地基地基承载力、围堤稳定、软粘土的灵敏度及固结历史等地基力学参数不可缺少的原位测试手段。十字板剪切试验包括室内试验和室外原位试验，通常采用微型十字板仪。室内试验测定需要经过取样、运输、切样等过程，在这些过程中常常造成对土样的扰动，尤其是饱和软粘土的高触变性，使得土体结构极易在取样的过程中遭到破坏，此外，在开土切样和加压剪切时也容易受到较大的干扰，而且不易控制，导致在应力松弛和再压缩条件下取得的强度指标失真[2]。基于上述原因，在环境可行的情况下以及不便于实验室试验的情况下，原位十字板剪切试验是很有需要的以及必要的。一般，原位十字板剪切试验的仪器有机械式十字板仪和电测式十字板仪。这两类十字板仪各有其使用条件、运用范围及局限性。机械式十字板仪能够自动化采集数据但是对于气象条件和探头绝缘要求高，而且操作繁琐精度不高、需要进行轴杆摩擦力的校正。电测十字板仪不需要轴杆摩擦力的校正，不打钻孔，具有连续快速的特点和较高的试验精度，但是对气象条件要求较高、人工干扰因素明显。十字板剪切的试验的基本原理是利用剪切破坏时所施加扭矩的大小来推算出原位抗剪切强度，而由于传统的十字板的两个底面沿径向剪切破坏发生在不同时间，所以我们得到的是一个平均值，而不是峰值，所以这个给分析临界破坏点带来了观测误差。此外，现有十字剪切仪装置主要采用水准仪气泡居中校正水平，采用人工判定，既不能做到十分精确又不能够做到实时调整。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足提供了改进的用于原位剪切土层试验的工程试验装置。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述的十字板剪切装置，包括底板，支脚，控制台，供电箱，动力装置；所述的底板上设有控制台与供电箱；动力装置布置在底板上，底板的底端通过支脚支撑；动力装置下方连接钻杆，所述的钻杆可由若干个钻杆段连接而成；钻杆下端布置十字剪切板轴杆，十字剪切板轴杆的底端布置十字板；所述的动力装置带动十字剪切板轴杆旋转；支脚调节底板的水平度；供电箱为动力装置及控制台供电，控制台控制动力装置及支脚。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的动力装置包括电机，锥形轮，从动轮，转动轮，传动带，步进电机五；电机驱动锥形轮转动；锥形轮的锥面齿条与从动轮啮合；从动轮通过传动带带动转动轮旋转；转动轮与钻杆相连，钻杆与十字剪切板轴杆相连，十字剪切板轴杆的下端连接十字板；步进电机五由供电箱供电；所述的十字板的上下两端设有顶十字校正板与底端十字校正板，顶十字校正板、底端十字校正板与十字剪切板轴杆同轴并随十字剪切板轴杆转动。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的转动轮上设有传动带槽，转动轮下设有转轴；转轴下方设有钻杆；钻杆可以通过很多标准长钻杆段连接加长，每一段钻杆的上下端面分别设有铜片槽；钻杆下方连接十字剪切板轴杆；钻杆与十字剪切板轴杆相连，钻杆内部空腔沿四周竖立四根完整电磁线圈，套置在轴杆插头上的磁力开关沿四周布置四根竖直永磁条，轴杆和磁力开关上分别设有四条插槽；轴杆插入钻杆空腔内；根据空腔四周电磁线圈通电、转换电流方向以及断电，形成磁极，排斥或吸引磁力开关上的永磁条，使得插头上的磁力开关可旋转或回转，轴杆与钻杆之间可稳固连接或拔出分离。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的磁力开关沿外圆周布置插销槽，呈十字行排布，每两个插销槽之间布置永磁铁条槽，永磁铁条槽内插有永磁铁条；磁力开关下部设有插孔，可以和插头连接，连接后磁力开关可以围绕其轴线自由旋转。本专利技术所述的十字剪切装置，所述的轴杆顶部设有四条插槽，插销槽内壁布置压电敏感元件，每一个插销槽每一个侧壁布置两块压电敏感元件，分别靠外侧和内侧，插销槽和插销吻合后，旋转挤压插销槽壁面上的压电敏感元件，发出信号。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的锥形轮的一端与电机连接、另一端与、活动支撑相连，活动支撑的底端与拉条连接，拉条内面一端面设有齿条，拉条的一端面齿条与齿轮啮合，齿轮又与步进电机五的驱动齿轮啮合。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的十字板剪切板轴杆插入十字板的轴套筒中，轴套筒和轴杆之间沿轴杆轴线等距设置有三个单向轴承，轴套筒外壁四周对称布置有四叶十字板；轴杆上设置有轴杆顶十字板校正板轴杆底十字板校正板，轴杆顶十字板校正板下缘与十字板上缘之间的间距为1mm-5mm，轴杆底十字板校正板上缘与十字板下缘之间的间距为1mm-5mm。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的底板成方形；底板的四个顶角端分别设置支脚；支脚分别与步进电机相连，步进电机控制升降。本专利技术所述的十字板剪切装置，所述的支脚包括棱锥角，稳定板，升降柱，固定套，升降柱螺旋纹段， 升降柱竖螺纹段；所述的升降柱穿过底板，升降柱的底端设有稳定板，稳定板下端布置棱锥角，稳定板上方与底板之间设置固定套；升降柱的外壁面设有升降柱螺旋纹段，升降柱螺旋纹段的上方外壁设置升降柱竖螺纹段；步进电机的驱动轴上设有螺纹，步进电机的驱动轴与升降柱竖螺纹段啮合。有益效果本专利技术提供一种十字板剪切装置，在基本平台、动力装置、连接装置、测力装置和剪切装置方面做了改进与创新，提供了能够基于陀螺仪测水准反馈执行平衡指令的机械装置，提供了一种能够多重降速并且基于普通电机能够进行低速率精准控制的机械装置。十字板剪切装置结构机械齿轮啮合提供速率控制办法，同比现在人为控制或者单纯步进电机控制，通过一系列的机械齿轮啮合交换速度能够做到省力且精准，提供了一种基于电磁原理的连接装置，同比现在的离合装置，这是基于电磁原理的新尝试，由于通过通电控制，更加便利即时。十字板剪切装置，利用基于压电敏感元件的测力反馈装置，该装置可以获得更加精准的测量，相比较传统的测力环，做法更加便利和精确，并且做到操作自动化，而与利用应变片相比，人工干扰因素降低。十字板剪切装置能够获得土层剪切破坏峰值数据，十字板剪切的试验的基本原理是利用剪切破坏时所施加扭矩的大小来推算出原位抗剪切强度，而由于传统的十字板的两个底面沿径向剪切破坏发生在不同时间，所以我们得到的是一个平均值，而不是峰值，所以这个给分析临界破坏点带来了观测误差，而本装置通过加设上下校正十字板先行破坏十字板上下底面土层，解决了由上下底面破坏不均引起的误差问题。附图说明图1是本专利技术一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术一种实施例的结构俯视图；图3是本专利技术一种实施例的结构正视图；图4是本专利技术底板平台一种实施例的结构正视图；图5是本专利技术一种实施例的结构B1-B1剖面图；图6是本专利技术一种实施例的结构B2-B2剖面图；图7是本专利技术一种实施例的结构C-C剖面图；图8是本专利技术一种实施例的结构D-D剖面图；图9是本专利技术一种实施例的结构E-E剖面图；图10是本专利技术一种实施例的结构F-F剖面图；图11是本专利技术一种实施例的结构G-G剖面图；图12是本专利技术一种实施例的结构H-H剖面图；图13是本专利技术钻杆连接处一种实施例的结构A1局部剖视图；图14是本专利技术钻杆与十字板剪切板轴杆连接处一种实施例的结构B1局部剖视图；图15是本专利技术十字板一种实施例的结构C1剖面图；图16是本专利技术钻杆连接处一种实施例的结构D1局部剖视图；图17是本专利技术钻杆连接处一种实施例的结构E1局部剖视图；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种十字板剪切装置，其特征在于：包括底板（1），支脚（2），控制台（3），供电箱（4），动力装置；所述的底板（1）上设有控制台（3）与供电箱（4）；动力装置布置在底板（1）上，底板（1）的底端通过支脚（2）支撑；动力装置下方连接钻杆（17），所述的钻杆（17）由若干个钻杆段连接而成；钻杆（17）下端布置十字剪切板轴杆（18），十字剪切板轴杆（18）的底端布置十字板（19）；所述的动力装置带动十字剪切板轴杆（18）旋转；支脚（2）调节底板（1）的水平度；供电箱（4）为动力装置及控制台（3）供电，控制台（3）控制动力装置及支脚（2）。

【技术特征摘要】
1.一种十字板剪切装置，其特征在于：包括底板（1），支脚（2），控制台（3），供电箱（4），动力装置；所述的底板（1）上设有控制台（3）与供电箱（4）；动力装置布置在底板（1）上，底板（1）的底端通过支脚（2）支撑；动力装置下方连接钻杆（17），所述的钻杆（17）由若干个钻杆段连接而成；钻杆（17）下端布置十字剪切板轴杆（18），十字剪切板轴杆（18）的底端布置十字板（19）；所述的动力装置带动十字剪切板轴杆（18）旋转；支脚（2）调节底板（1）的水平度；供电箱（4）为动力装置及控制台（3）供电，控制台（3）控制动力装置及支脚（2）。2.根据权利要求1所述的十字板剪切装置，其特征在于：所述的动力装置包括电机（5），锥形轮（6），从动轮（7），转动轮（8），传动带（9），步进电机五（14）；电机（5）驱动锥形轮（6）转动；锥形轮（6）的锥面齿条与从动轮（7）啮合；从动轮（7）通过传动带（9）带动转动轮（8）旋转；转动轮（8）与钻杆（17）相连，钻杆（17）与十字剪切板轴杆（18）相连，十字剪切板轴杆（18）的下端连接十字板（19）；步进电机五（14）由供电箱（4）供电；所述的十字板（19）的上下两端设有顶十字校正板（35）与底端十字校正板（36），顶十字校正板（35）、底端十字校正板（36）与十字剪切板轴杆（18）同轴并随十字剪切板轴杆（18）转动。3.根据权利要求1或2所述的十字板剪切装置，其特征在于：所述的转动轮（8）上设有传动带槽（48），转动轮（8）下设有转轴（49）；转轴（49）下方设有钻杆（17）；钻杆（17）通过若干根标准长钻杆段连接加长，每一段钻杆（17）的上下端面分别设有铜片槽（24）；钻杆（17）下方连接十字剪切板轴杆（18）；钻杆（17）与十字剪切板轴杆（18）相连，钻杆（17）内部空腔沿四周竖立四根完整电磁线圈(27)，套置在轴杆（18)插头（54）上的磁力开关（29）沿四周布置四根竖直永磁条(28)，轴杆（18）和磁力开关（29）上分别设有四条插槽（31A）和插槽（31B）；轴杆（18）插入钻杆（17）空腔内；根据空腔四周电磁线圈(27)通电、转换电流方向以及断电，形成磁极，排斥或吸引永磁条（28），使得插头（54）上的磁力开关（29）可旋转或回转，轴杆（18）与钻杆（17）之间可稳固连接或拔出分离。4.根据权利要求3所述的十字板剪切装置，其特征在于：所述的磁力开关（29...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，李同春，林潮宁，林川，宁昕扬，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32