全自动流变直剪仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全自动流变直剪仪，它包括流变直剪仪(1)和计算机(2)。流变直剪仪(1)采用伺服闭环控制，利用垂直伺服加载系统中的竖向荷重传感器(1‑19)对施加在试样(1‑30)上的轴向应力进行调整控制，同时通过水平剪切驱动系统中与水平剪切驱动装置相连接的第一水平荷重传感器(1‑3)，对试样(1‑30)施加恒定的水平剪切力，实现土体的直接剪切蠕变试验；并通过水平位移传感器(1‑16)实现试样(1‑30)水平剪切量的精确控制，进行土体的直接剪切应变松弛试验。本实用新型专利技术不仅可以进行常规直剪试验，还可以进行土体流变直剪试验，稳定性能高，可实现试验精确控制和采集的全过程自动化。

Automatic rheology straight shear apparatus

The utility model discloses a fully automatic rheological straight shear apparatus, which comprises a rheological straight shear apparatus (1) and a computer (2). Direct shear rheological instrument (1) servo closed-loop control, using vertical vertical load sensor servo loading system in (1 to 19) applied to the specimen (1 30) stress on the axial direction of the adjustment and control of the first level load sensor through the horizontal shear driving system and driving device is connected with the horizontal shear (1 3), the sample (1 30) horizontal shearing force constant applied, the implementation of soil direct shear creep test; and the horizontal displacement sensor (1 16) samples (1 30) to achieve precise control of horizontal shear capacity, direct shear strain relaxation test of soil. The utility model can not only carry out the conventional direct shear test, but also carry out the rheological direct shear test of the soil, which has high stability and can realize the whole process automation of the precise control and collection of the test.

【技术实现步骤摘要】
全自动流变直剪仪
本技术涉及一种全自动流变直剪仪，尤其涉及一种能够进行饱和/非饱和土体材料蠕变特性和应力松弛特性的直接剪切设备。
技术介绍
在岩土工程中，除受到土体本身的颗粒组成、矿物成分、含水情况等物理因素的影响，土体材料的物理力学性质还受到温度、初始应力状态和时间等外界因素的影响。针对时间因素，土体的应力-应变关系主要表现出复杂的流变特性，而土体的流变特性主要包括土体的蠕变、应力松弛和长期荷载作用下强度的降低等等。在室内试验研究中，土体的流变特性的研究一般采用能够直接施加剪力的流变直剪试验方法和间接进行剪切试验的流变三轴试验方法。其中，针对直接流变试验方法，土体蠕变特性多采用直接剪切蠕变仪进行试验研究，传统的直接剪切蠕变仪通常包括剪切盒、加压系统、剪切系统和测量系统，加压系统为杠杆+砝码的结构形式，由于考虑到试验中对剪切应力的控制，剪切系统多采用定向滑轮+砝码的结构形式，通过施加砝码对试样进行竖向应力和水平向应力的控制，但是由于砝码重量的限制，应力控制过程中很难对试样实现连续应力控制，且在试验过程中，杠杆+砝码的结构形式易产生杠杆偏心的问题，影响试验控制的精度；在剪切过程中，定向滑轮+砝码的结构形式虽然能够有效地对试样施加恒定的剪切应力，但是试样易受到该结构形式所产生的扭矩影响，降低剪切应力的控制精度，且砝码是通过与定向滑轮配套的绳索进行施加的，在放置砝码的过程中绳索易产生晃动，易影响剪切应力施加的稳定性，易产生偏心影响。其次，针对测量系统中对剪切位移量的测量，谷任国(2006年)等人对剪切位移的测量精度进行了改进，利用百分表+1mm千分表相结合的形式对试验中的剪切位移进行量测，即利用百分表达到试验测量范围的要求、千分表达到试验测量精度的要求，在一定程度上提高了蠕变测量的精度，但是在直接剪切蠕变过程中土样的蠕变位移量往往会超过1mm千分表的量程，利用百分表和1mm千分表相配合的形式来测量蠕变位移量，很难避免其操作繁琐、百分表和千分表的配合误差、测量读数偏差、计算复杂、累积误差等等人为问题影响，在一定程度上较难满足试验测量的精度要求。而在直接流变试验方法中，土体的应力松弛特性的研究多采用直接剪切应力松弛仪进行试验研究。相对直接剪切蠕变仪，传统直接剪切应力松弛仪的剪切系统则是采用蜗轮杆的结构形式对试样施加恒定的剪切变形。由于作用机理的不同，两种传统试验仪器功能过于单一，难以合二为一，大大降低了试验设备的利用率，提高了试验成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的是：针对现有流变直剪仪存在的问题，提出一种全自动流变直剪仪，不仅可进行直接剪切蠕变试验，又可以进行直接剪切应力松弛试验，有效地提高了试验控制和测量的精度，并可对试验全过程进行自动化控制。一种全自动流变直剪仪，它包括流变直剪仪和计算机，所述的流变直剪仪通过通讯协议与计算机相连接，可通过计算机或者流变直剪仪上的控制面板实现对试验过程的控制。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的流变直剪仪包括控制面板、水平驱动装置、第一水平荷重传感器、剪切容器、轨道、竖向位移传感器、上部加载横梁、水平位移传感器、竖向荷重传感器、第二水平荷重传感器、下剪切盒、上剪切盒、承压盖、直线轴承、挡板、轴向加载装置、下部加载横梁、拉杆；其中，所述的水平驱动装置固定在流变直剪仪的顶面，可采用伺服电机或者气缸作为驱动装置；所述的第一水平荷重传感器固定在水平驱动装置和连接杆之间，连接杆的一端通过固定螺母和固定在下剪切盒上的剪切推板安装在下剪切盒的侧壁上；作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的上剪切盒的侧壁设置有弓字型受力结构，所述的第二水平荷重传感器位于弓字型受力结构和调节旋杆之间；所述的调节旋杆固定在基座上，通过调节调节旋杆可使第二水平荷重传感器处于水平状态，并与第一水平荷重传感器位于同一水平轴线上；所述的轨道安装在流变直剪仪上，轨道上依次放置若干钢珠钢珠和剪切容器，所述的下剪切盒安装在剪切容器的内部，且下剪切盒的底部圆孔与剪切容器内的排水通道相契合，所述的上剪切盒位于下剪切盒的上部，可通过定位销钉将两者相固定；作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，在水平剪切方向，所述的下剪切盒的侧壁上安装有上剪切盒导向板，并在上剪切盒导向板的侧壁上安装有牛眼；作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，在水平剪切方向，所述的下剪切盒的顶面安装有两排牛眼，与此相对应的位置，上剪切盒的底部设置有两排滑槽；所述的下剪切盒和上剪切盒的内部从下至上依次放置有透水石、滤纸、试样、滤纸、透水石和承压盖；所述的拉杆通过直线轴承穿过流变直剪仪的顶面，并在拉杆的两端分别固定上部加载横梁和下部加载横梁，所述的竖向荷重传感器通过第一加载接头固定在上部加载横梁的中心，所述的传力接头固定在竖向荷重传感器的下方，并与承压盖相接触；所述的第二加载接头安装在下部加载横梁的中心，所述的轴向加载装置(可采用伺服电机和气缸)安装在挡板和第二加载接头之间，所述的挡板固定在流变直剪仪的顶面上；所述的竖向位移传感器通过安装在流变直剪仪顶面的数显表夹具进行固定，所述的竖向位移传感器探头位于第一加载接头的顶部。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的竖向位移传感器和水平位移传感器采用高精度光栅传感器。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的上部加载横梁的端部设有U型开口，可通过旋转上部加载横梁、旋动上部固结螺母、固定下部固定螺母的方式进行试样的安装与拆除。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，在试验过程中，所述的轴向加载装置启动工作，推动与轴向加载装置相连接的下部加载横梁向下移动，拉杆将带动上部加载横梁向下对试样施加竖向荷重F；完成试验后，同上，轴向加载装置将反向进行工作，并使下部加载横梁、拉杆和上部加载横梁向上移动，卸除对试样的竖向荷重F。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的上剪切盒和下剪切盒分别可更换为方形试样上剪切盒和方形试样下剪切盒进行方形试样的剪切试验，所述的方形试样下剪切盒底部的环形排水通道与剪切容器底部的排水通道相配合，形成一个完整的排水通道。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的下剪切盒可更换为非饱和土下剪切盒进行非饱和土直剪试验；当进行非饱和土试验时，所述的上剪切盒、非饱和土下剪切盒、剪切容器和轨道依次安装在密封腔中，所述的连接杆和弓字型受力结构分别通过第一水平直线轴承和第二水平直线轴承穿过密封腔的侧壁，所述的传力接头通过竖向直线轴承穿过密封腔的顶部与承压盖相接触。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的流变直剪仪可扩展为四联流变直剪仪或者多联流变直剪仪，所述的四联流变直剪仪包括独立工作的第一流变直剪仪、第二流变直剪仪、第三流变直剪仪和第四流变直剪仪。作为优选方案，以上所述的全自动流变直剪仪，所述的流变直剪仪可扩展为四联非饱和流变直剪仪或者多联非饱和流变直剪仪。与现有技术对比，本技术的有益效果是：1、本技术所述的全自动流变直剪仪可以采用计算机控制，能够实现试验过程的自动化控制和采集，并采用伺服闭环控制，可克服传统设备开环控制对试验控制精度的影响。2、本技术所述的全自动流变直剪仪的上部加载横梁采用一端U型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动流变直剪仪，其特征在于，它包括流变直剪仪(1)和计算机(2)，所述的流变直剪仪(1)通过通讯协议与计算机(2)相连接，可通过计算机(2)或者流变直剪仪(1)上的控制面板(1‑1)实现对试验过程的控制；所述的流变直剪仪(1)包括控制面板(1‑1)、水平驱动装置(1‑2)、第一水平荷重传感器(1‑3)、剪切容器(1‑4)、轨道(1‑5)、竖向位移传感器(1‑7)、上部加载横梁(1‑8)、水平位移传感器(1‑16)、竖向荷重传感器(1‑19)、第二水平荷重传感器(1‑21)、下剪切盒(1‑23)、上剪切盒(1‑24)、承压盖(1‑28)、直线轴承(1‑31)、挡板(1‑32)、轴向加载装置(1‑34)、下部加载横梁(1‑35)和拉杆(1‑45)；所述的水平驱动装置(1‑2)固定在流变直剪仪(1)的顶面，可采用伺服电机或者气缸作为驱动装置；所述的第一水平荷重传感器(1‑3)固定在水平驱动装置(1‑2)和连接杆(1‑40)之间，连接杆(1‑40)的一端通过固定螺母(1‑17)和固定在下剪切盒(1‑23)上的剪切推板(1‑18)安装在下剪切盒(1‑23)的侧壁上；所述的上剪切盒(1‑24)的侧壁上设置有弓字型受力结构(1‑10)，所述的第二水平荷重传感器(1‑21)位于弓字型受力结构(1‑10)和调节旋杆(1‑22)之间；所述的调节旋杆(1‑22)固定在基座(1‑13)上，通过调节调节旋杆(1‑22)可使第二水平荷重传感器(1‑21)处于水平状态，并与第一水平荷重传感器(1‑3)位于同一水平轴线上；所述的轨道(1‑5)安装在流变直剪仪(1)上，轨道(1‑5)上依次放置钢珠(1‑6)、剪切容器(1‑4)，所述的下剪切盒(1‑23)安装在剪切容器(1‑4)的内部，且下剪切盒(1‑23)的底部圆孔与剪切容器(1‑4)内的排水通道(1‑48)相契合，所述的上剪切盒(1‑24)位于下剪切盒(1‑23)的上部，并通过定位销钉(1‑12)固定；在水平剪切方向，下剪切盒(1‑23)的侧壁安装有上剪切盒导向板(1‑11)，并在上剪切盒导向板(1‑11)的侧壁上安装有牛眼(1‑15)；在水平剪切方向，下剪切盒(1‑23)的顶面安装有两排牛眼(1‑15)，上剪切盒(1‑24)的底部设置有两排滑槽(1‑25)，两排滑槽(1‑25)与两排牛眼(1‑15)位置相对应；所述的下剪切盒(1‑23)和上剪切盒(1‑24)的内部从下往上依次放置有透水石(1‑29)、第一滤纸、试样(1‑30)、第二滤纸、透水石(1‑29)和承压盖(1‑28)；所述的拉杆(1‑45)通过直线轴承(1‑31)穿过流变直剪仪(1)的顶面，并在拉杆(1‑45)的两端分别固定上部加载横梁(1‑8)和下部加载横梁(1‑35)，竖向荷重传感器(1‑19)通过第一加载接头(1‑27)固定在上部加载横梁(1‑8)的中心，传力接头(1‑20)固定在竖向荷重传感器(1‑19)的下方，并与承压盖(1‑28)相接触；第二加载接头(1‑36)安装在下部加载横梁(1‑35)的中心，轴向加载装置(1‑34)安装在挡板(1‑32)和第二加载接头(1‑36)之间，挡板(1‑32)固定在流变直剪仪(1)的顶面上；轴向加载装置(1‑34)采用伺服电机或者气缸；竖向位移传感器(1‑7)通过安装在流变直剪仪(1)顶面的数显表夹具(1‑14)进行固定，所述的竖向位移传感器(1‑7)探头位于第一加载接头(1‑27)的顶部。...

【技术特征摘要】
1.一种全自动流变直剪仪，其特征在于，它包括流变直剪仪(1)和计算机(2)，所述的流变直剪仪(1)通过通讯协议与计算机(2)相连接，可通过计算机(2)或者流变直剪仪(1)上的控制面板(1-1)实现对试验过程的控制；所述的流变直剪仪(1)包括控制面板(1-1)、水平驱动装置(1-2)、第一水平荷重传感器(1-3)、剪切容器(1-4)、轨道(1-5)、竖向位移传感器(1-7)、上部加载横梁(1-8)、水平位移传感器(1-16)、竖向荷重传感器(1-19)、第二水平荷重传感器(1-21)、下剪切盒(1-23)、上剪切盒(1-24)、承压盖(1-28)、直线轴承(1-31)、挡板(1-32)、轴向加载装置(1-34)、下部加载横梁(1-35)和拉杆(1-45)；所述的水平驱动装置(1-2)固定在流变直剪仪(1)的顶面，可采用伺服电机或者气缸作为驱动装置；所述的第一水平荷重传感器(1-3)固定在水平驱动装置(1-2)和连接杆(1-40)之间，连接杆(1-40)的一端通过固定螺母(1-17)和固定在下剪切盒(1-23)上的剪切推板(1-18)安装在下剪切盒(1-23)的侧壁上；所述的上剪切盒(1-24)的侧壁上设置有弓字型受力结构(1-10)，所述的第二水平荷重传感器(1-21)位于弓字型受力结构(1-10)和调节旋杆(1-22)之间；所述的调节旋杆(1-22)固定在基座(1-13)上，通过调节调节旋杆(1-22)可使第二水平荷重传感器(1-21)处于水平状态，并与第一水平荷重传感器(1-3)位于同一水平轴线上；所述的轨道(1-5)安装在流变直剪仪(1)上，轨道(1-5)上依次放置钢珠(1-6)、剪切容器(1-4)，所述的下剪切盒(1-23)安装在剪切容器(1-4)的内部，且下剪切盒(1-23)的底部圆孔与剪切容器(1-4)内的排水通道(1-48)相契合，所述的上剪切盒(1-24)位于下剪切盒(1-23)的上部，并通过定位销钉(1-12)固定；在水平剪切方向，下剪切盒(1-23)的侧壁安装有上剪切盒导向板(1-11)，并在上剪切盒导向板(1-11)的侧壁上安装有牛眼(1-15)；在水平剪切方向，下剪切盒(1-23)的顶面安装有两排牛眼(1-15)，上剪切盒(1-24)的底部设置有两排滑槽(1-25)，两排滑槽(1-25)与两排牛眼(1-15)位置相对应；所述的下剪切盒(1-23)和上剪切盒(1-24)的内部从下往上依次放置有透水石(1-29)、第一滤纸、试样(1-30)、第二滤纸、透水石(1-29)和承压盖(1-28)；所述的拉杆(1-45)通过直...

【专利技术属性】
技术研发人员：季李通，
申请(专利权)人：南京泰克奥科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32