地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，包括拌和旋桨、密封盖、拌和缸、卸料装置和动力装置；拌和旋桨安装在所述的拌和缸内，所述的密封盖与拌和缸配合；卸料装置位于拌和缸的外部，辅助卸料；拌和旋桨包括导入头、摩擦垫圈、转盘轴承、动力主轴和旋桨主轴；动力主轴的顶部与转盘轴承相连，转盘轴承与导入头相连，两者之间设有摩擦垫圈；拌和旋桨的导入头穿过密封盖位于密封盖的外部；动力主轴的下部安装有与两层其垂直的旋桨主轴，每层包括多个旋桨主轴，在每个旋浆主轴上设有与其垂直的碾齿；旋桨主轴的底部通过动力装置驱动。

Multifunctional Rotary Mixing Device for Similar Materials in Geomechanics Model Test

【技术实现步骤摘要】
地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置
本专利技术涉及一种适用于地质力学模型实验的相似材料多功能旋浆式拌和装置。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。传统的静力学模型试验,像线弹性结构模型试验,主要研究在线弹性范围内结构的应力与应变状态；而像结构模型破坏试验及结构模型抗滑稳定试验,则分别研究上部结构物的超载破坏以及地基软弱面对上部结构的影响,为了研究地基与其上部结构相互作用下的结构及地基的破坏机理,地质力学模型应运而生。它本质上属于弹塑性结构模型破坏试验。近代由于生产及科学技术的发展,愈来愈多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内,如大坝、厂房、地下洞室等。这类建筑物抗滑稳定性,地下结构的围岩稳定,基础变形对建筑物结构的影响等,都需要运用地质力学模型进行相关模型试验。地质力学模型在研究模拟岩体的断层、破碎带、软弱夹层等不连续构造对结构的应力分布和变形状态的影响及岩体稳定和工程安全问题中有着重要的应用。地质力学模型与其它类型模型试验一样,要求满足原型与模型的相似规律。它必须满足:模型的几何尺寸,边界条件,荷载及模型材料的容重、强度及变形特性方面的相似。模型和原型在弹性应力状态、弹塑性应力状态、破坏状态均应符合相似条件。地质力学模型试验为了真实地模拟岩体的性能,须具有高容重、低强度、低弹模的性质。为了达到上述目标,一些单位作了多种配比、多种原料成分的模型材料试验。起初,一般多用铅粉、铁粉,由于铅粉有毒,而铁粉的收缩性强,价格较贵,性能不稳定。通过多种类型材料组合的试验对比,认为以重晶石为加重料,石膏为胶结料,以淀粉为外加剂,以甘油为保水剂的地质力学模型材料较好。此类材料的调整幅度大,能模拟完好坚硬岩石和破碎断层带,其加工性能好,能做成小块体模型。经过结合生产试验进行地质力学模型材料试验研究,获得了满足高容重、低弹模、低强度,内摩擦角35～45°的模型材料。目前为止，对于地质力学模型试验配料的拌和多采用人工搅拌或者工地小型搅拌机拌和的方式，这种拌和方式太过单一，配料往往搅拌不够充分，容易形成团粒；拌和效率低下，需要耗费较多的人力和时间成本；拌和出的混合料不均匀，造成相似材料性质不均一，影响后续模型试验效果和实验数据的准确性；搅拌过程大量尘土飞扬，污染环境，影响实验者的身体健康；配料搅拌完成后会有部分余料粘接在搅拌缸上，造成材料浪费，影响后续相似材料的配比的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术条件的缺点和不足，提供一种适用于地质力学模型实验的相似材料多功能旋浆式拌和装置，，该装置采用旋浆式拌和方法，可以满足大体量岩土相似材料各配料组分间的均匀混合、搅拌要求。本专利技术采用下述技术方案：一种地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，包括拌和旋桨、密封盖、拌和缸、卸料装置和动力装置；所述的拌和旋桨安装在所述的拌和缸内，所述的密封盖与拌和缸配合；所述的卸料装置位于拌和缸的外部，辅助卸料；所述的拌和旋桨包括导入头、摩擦垫圈、转盘轴承、动力主轴和旋桨主轴；动力主轴的顶部与转盘轴承相连，转盘轴承与导入头相连，两者之间设有摩擦垫圈；拌和旋桨的导入头穿过密封盖位于密封盖的外部；动力主轴的下部安装有与两层其垂直的旋桨主轴，每层包括多个旋桨主轴，在每个所述的旋浆主轴上设有与其垂直的碾齿；上下两层的相邻的碾齿部分交叉；旋桨主轴的底部通过所述的动力装置驱动。作为进一步的技术方案，所述的上、下两层旋桨主轴通过驱动装置驱动，且转向相反。驱动装置安装在旋浆主轴内，旋浆主轴设计成空心结构。作为进一步的技术方案，每层旋桨主轴包括四个旋桨主轴，四个旋桨主轴的长度依次增大，即拌和直径依次增大，第一旋桨紧贴动力主轴进行拌和，第四旋桨紧贴拌和缸壁进行拌和。所述的四组旋桨拌和直径应具有一定搭接，防止拌和不充分、不均匀。作为进一步的技术方案，所述上、下旋桨的碾齿相互交错，碾齿之间空隙大于拌和料的最大粒径，保证对拌和料的充分、均匀搅拌，防止形成团粒。作为进一步的技术方案，所述的碾齿包括碾齿橡胶头和碾齿钢柱；作为进一步的技术方案，所述的旋桨轴包括旋桨橡胶头和旋桨主轴；作为进一步的技术方案，所述的密封盖包括密封盖把手、密封盖橡胶垫、摩擦垫环、上通孔和钢化玻璃盖；所述的拌和旋桨的导入头穿过所述的上通孔，使得摩擦垫环与摩擦垫圈发生摩擦制动；所述的密封盖橡胶垫覆盖于钢化玻璃盖外缘，与所述的拌和缸紧密贴合。作为进一步的技术方案，所述的拌和缸底部设置有下通孔和卸料口，所述的动力主轴底部穿过所述的下通孔与所述的动力装置相连。作为进一步的技术方案，还包括支撑底脚，所述的支撑底脚设有三个，三个支撑底脚均布于拌和缸底部，与拌和缸固连。作为进一步的技术方案，所述的动力装置包括伺服电机和行星减速机；所述的伺服电机固定于支撑底脚上，行星减速机固定于动力主轴下通孔正下方，伺服电机通过行星减速机传动给驱动轴。所述的驱动轴通过动力主轴下通孔插入动力主轴的驱动轴插孔。作为进一步的技术方案，所述的卸料装置包括压起杠杆、支撑柱、卸料挡板和联动机构。所述的支撑柱固连于拌和缸侧面。所述的卸料挡板位于卸料口正下方，通过联动机构与压起杠杆相连，所述的压起杠杆铰接于支撑柱。优选的，所述的动力主轴和旋桨主轴在接口端采用封闭式轴承连接，防止拌和过程中拌和料进入，影响拌和装置正常工作。本专利技术的应用方法如下：A、检查拌和装置是否正常，清理拌和缸内杂物，关闭卸料口，打开密封盖；B、根据配料粒径选择合适型号的旋桨，通过旋桨通孔调整旋桨之间为适宜间距；根据模型试验需要确定相似材料各组分之间的配比，将配好的配料倒入拌和缸；C、关闭密封盖，启动伺服电机，通过钢化玻璃盖观察配料拌和的状态，适时改变动力主轴的转向，反复搅拌配料；D、通过钢化玻璃盖观察发现配料拌和均匀后，关闭伺服电机，开启密封盖，打开卸料口，承接装置准备到位后开启伺服电机，将拌合料泄入承接装置；E、根据所需拌合料的量，重复A-D步骤进行配料的拌和，直至得到所需数量的拌合料。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术为地质力学模型试验相似材料配料的拌合提供了一种专业、高效的装置，可以将配料充分、均匀地拌和，避免形成团粒，保证得到的相似材料性质均一。(2)本专利技术装置拌和过程由电机驱动，无需人力搅拌，节省了人力，提升了拌和效率。(3)本专利技术装置成本低，效果好，易操作。半自动化提高了施工精度、施工安全度。密封盖的设计避免了粉尘和挥发性气体对人体的伤害，对环境友好。橡胶头的设计减少了拌合料在拌合缸上粘结的情况，增加了出料，减少了对后续拌和的影响。(4)密封盖盖合时通过摩擦垫圈与摩擦垫环的接触，密封盖橡胶垫与拌合缸的接触，可以实现对拌和过程中粉尘、挥发性气体逸出的控制，保证拌和过程在一个相对密闭的环境中进行。(5)行星减速机具有满足拌和要求的减速比，可以保证输出的扭矩足够拌和配料；所述的伺服电机可以在电路控制下实现即时的运转、停止、正反转。(6)卸料挡板可以在压起杠杆作用下实现开、合卸料口的任务。拌和料可以在拌和旋桨作用下通过卸料口输送至承接装置。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，包括拌和旋桨、密封盖、拌和缸、卸料装置和动力装置；所述的拌和旋桨安装在所述的拌和缸内，所述的密封盖与拌和缸配合；所述的卸料装置位于拌和缸的外部，辅助卸料；所述的拌和旋桨包括导入头、摩擦垫圈、转盘轴承、动力主轴和旋桨主轴；动力主轴的顶部与转盘轴承相连，转盘轴承与导入头相连，两者之间设有摩擦垫圈；拌和旋桨的导入头穿过密封盖位于密封盖的外部；动力主轴的下部安装有与两层其垂直的旋桨主轴，每层包括多个旋桨主轴，在每个所述的旋浆主轴上设有与其垂直的碾齿；旋桨主轴的底部通过所述的动力装置驱动。

【技术特征摘要】
1.地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，包括拌和旋桨、密封盖、拌和缸、卸料装置和动力装置；所述的拌和旋桨安装在所述的拌和缸内，所述的密封盖与拌和缸配合；所述的卸料装置位于拌和缸的外部，辅助卸料；所述的拌和旋桨包括导入头、摩擦垫圈、转盘轴承、动力主轴和旋桨主轴；动力主轴的顶部与转盘轴承相连，转盘轴承与导入头相连，两者之间设有摩擦垫圈；拌和旋桨的导入头穿过密封盖位于密封盖的外部；动力主轴的下部安装有与两层其垂直的旋桨主轴，每层包括多个旋桨主轴，在每个所述的旋浆主轴上设有与其垂直的碾齿；旋桨主轴的底部通过所述的动力装置驱动。2.如权利要求1所述的地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，所述的上、下两层旋桨主轴通过驱动装置驱动，且转向相反。3.如权利要求1所述的地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，每层旋桨主轴包括四个旋桨主轴，四个旋桨主轴的长度依次增大，第一旋桨紧贴动力主轴进行拌和，第四旋桨紧贴拌和缸壁进行拌和；所述的四组旋桨拌和直径应具有一定搭接。4.如权利要求1所述的地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，上、下对应位置上的旋桨主轴的碾齿相互交错，碾齿之间空隙大于拌和料的最大粒径。5.如权利要求1所述的地质力学模型试验相似材料多功能旋浆式拌和装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱道宏，傅康，薛翊国，崔久华，周炳桦，刘洋，李广坤，公惠民，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37