一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，制样模具固定于模具支撑板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，可多次将滑块、模具支撑板和制样模具整体从导轨上装卸，以分次往制样模具中装入各层土样。升降板与杠杆组件的推杆连接，杠杆组件的加力臂旋转实现冲头的升降，使冲头将制样模具中的各层土样压实至设定厚度，操作时只需人工将加力臂向下压即可。一次可压制多个试样，冲头的冲压深度通过定位架对加力臂不同高度的限位控制，定位架不同高度的限位可结合加力臂的尺寸和制样时的运动轨迹来计算确定。升降板运动时有立杆导向。具有能精确控制分层压样厚度和平整度、制样效率高且制模和脱模操作简单的优势。

A lever type prototype for triaxial compression test of disturbed soil

【技术实现步骤摘要】
一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机
本技术涉及一种三轴压缩试验的制样设备，具体涉及一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机。
技术介绍
三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种试验方法，通常用3～4个土样，分别在不同的围压下施加轴向压力，进行剪切直至破坏。三轴压缩试验的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试样中的孔隙水压力变化，试样中的应力状态也比较明确。根据规范要求，三轴压缩试验时，扰动土试样制备一般采用击实法，制样步骤与要求如下：满足干密度和含水率要求的土样在击实筒内分若干层(粉土分3-5层，黏性土分5-8层)击实，每层土样质量相等，每层接触面应刨毛。击实最后一层，将击实筒内的试样两端整平，取出试样，称取质量，保证同一组试样的密度差值不得超过0.02g/cm3。击实法制样时，存在以下缺点与不足：1.一次只能制作一个试样，制样步骤繁琐，制样效率低，且制样人员的体力消耗较大；2.每层土样可能会受力不均，导致试样的高度、平整度和密度均不易精确控制，难以满足规范要求；3.制样时会产生刺耳的锤击声，产生的震动较大，造成严重的噪音污染。4.刨毛设备为单根刨毛针，刨毛耗时较长，效率低下。鉴于击实法制样的缺点，一些研究者对扰动土的三轴压缩试验制样方法和装置进行了改进，列举实例如下：CN107607385A公开了一种用于三轴重塑土制样的真空试验装置，它采用真空抽吸固结软粘土，达到制作出均匀土样的目的，但过程繁琐，设备复杂且不能精确控制分层压样的厚度。>CN202814770U公开了一种用于三轴剪切试验的重塑土样制备装置，它采用沉降法固结土样，可得到含水量均匀的重塑样，但是静载固结土样的过程缓慢，制样效率不高。CN204008243U公开了一种重塑土三轴压缩试验试样制备装置，它通过压板挤压制样，同时可以排出制样室内气体，挤压过程完成后拆除横板，取出上压板，得到试样。但是压样完成后需要拆除制样装置，才能取出试样，过程繁杂且效率不高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能精确控制分层压样厚度、制样效率高且制模和脱模操作简单的杠杆式制样机。本技术提供的这种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，包括底板、直线导轨、模具支撑板、制样模具、立杆、升降板、冲头、定位架和杠杆组件；直线导轨的导轨固定于底板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，制样模具固定于模具支撑板上，立杆对称分置于底板上对应直线导轨的两侧，冲头连接于升降板的下侧，升降板可滑动的穿套于立杆上，冲头和制样模具的数量、位置对应，定位架沿竖向连接于底板上的同侧立杆之间；杠杆组件包括支座、加力臂和推杆，支座水平布置于升降板的上方对应定位架的对侧，通过竖向支撑件支撑于底板上，加力臂的下端铰接于支座上，加力臂的旋转角度通过定位架限定，推杆的上端可滑动的连接于加力臂上，推杆的下端连接于升降板上；加力臂的上端伸出于定位架外。上述技术方案的一种实施方式中，所述直线导轨为SBR直线导轨，其导轨上配置有两个滑块，导轨的底托上对应其中一个滑块的外侧连接有沿竖向的磁性限位杆。上述技术方案的一种实施方式中，所述底板和模具支撑板均为矩形钢板，模具支撑板的平面尺寸小于底板的平面尺寸，模具支撑板固定于所述滑块上，模具支撑板和底板共宽度方向中心面。上述技术方案的一种实施方式中，所述制样模具包括圆柱筒、箍环和护筒，圆柱筒的两端外壁均有内收锥度，圆柱筒由多瓣弧形钢板拼成，箍环套于圆柱筒外使圆柱筒定形，护套套于圆柱筒的上端；所述模具支撑板的上侧设置有圆环，圆柱筒的下端插入圆环中。上述技术方案的一种实施方式中，所述升降板为矩形板，冲头包括拉杆和其下端的压盘，拉杆的上端焊接于升降板的下侧，升降板的四个角部固定有直线轴承，直线轴承的两端均伸出于升降板外，升降板通过直线轴承套于所述立杆上。上述技术方案的一种实施方式中，所述定位架为竖向的矩形架，其高度方向的顶部有一对沿水平方向的定位孔且该定位孔中配套有卡位插销、上部均布有若干沿水平方向的定位孔且定位孔中配套有定位插销。上述技术方案的一种实施方式中，所述支座包括T型板和连接于其腹板上的竖向耳板，竖向耳板的顶部有铰接孔，腹板上对应竖向耳板的外侧有圆孔；所述竖向支撑件为支撑板，其上端连接于T型板翼板外沿的中间位置处、下端连接于所述底板的上侧；所述加力臂的下端通过销轴铰接于竖向耳板的顶部，所述推杆的上端可滑动的连接于加力臂上。上述技术方案的一种实施方式中，所述推杆为圆柱杆，其上端为球形，上部段的外壁加工有关于推杆轴向中心面对称的两平面；所述加力臂的中部有推杆安装槽、底部有竖向耳板安装槽，推杆安装槽的两端为球形，中间段形状与推杆端头和上部段的组合形状匹配，竖向耳板安装槽的形状与矩形铰接段的转动轨迹匹配，推杆从推杆安装槽的上端插入安装后，其下端穿过所述T型板腹板外侧的圆孔后连接于所述升降板的上侧。上述技术方案的一种实施方式中，所述加力臂包括铰接段和加力段，所述推杆安装槽位于铰接段中部，加力段螺纹连接于铰接段的上端。本技术的制样模具固定于模具支撑板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，可多次将滑块、模具支撑板和制样模具整体快捷的从导轨上取下和装回，从而很方便的分次往制样模具中装入各分层土样。升降板与杠杆组件的推杆连接，杠杆组件加力臂旋转时通过推杆实现升降板及其连接的冲头的升降，从而使冲头将制样模具中的各层土样压实至设定厚度，制样操作时，只需人工将加力臂向下压即可，操作简单。由于可在模具支撑板上同时固定多个制样模具，所以可通过升降板的升降同时实现多个试样的压制，提高压制效率。冲头每次压制的深度可通过定位架对加力臂不同高度的限位来控制，定位架不同高度的限位可结合加力臂的尺寸和制样时的运动轨迹来精确计算确定，所以可精确控制分层压样的厚度。升降板升降运动时通过立杆导向，所以能保证压制试样的平整度。制模完成后脱模时，将滑块、模具支撑板和制样模具整体从导轨上拆下，再将制样模具拆卸即可。所以，本技术具有能精确控制分层压样厚度、制样效率高且制模和脱模操作简单的优势。附图说明图1为本技术一个实施例的结构示意图。图2为图1中升降板组件的结构示意图。图3为图1中杠杆组件支座的结构示意图。图4为图1中杠杆组件加力臂和推杆的装配示意图。图5为图1中制样模具的结构示意图(未画护筒)。图6为制样时用到的刨毛器结构示意图。图7为往制样模具中加入土样时用到的漏斗结构示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例公开的这种一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，包括底板1、立杆2、直线导轨3、模具固定板4、定位架5、杠杆组件6、升降板组件7、制样模具8。底板1为矩形板，直线导轨3有两组，对称固定于底板1宽度方向中心面的两侧。本实施例采用SBR直线导轨，其导轨上配置两个滑块，且在导轨的底托上对应其中一个滑块的外端固定有沿竖向的磁性限位杆31。图1中磁性限位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，其特征在于：它包括底板、直线导轨、模具支撑板、制样模具、立杆、升降板、冲头、定位架和杠杆组件；直线导轨的导轨固定于底板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，制样模具固定于模具支撑板上，立杆对称分置于底板上对应直线导轨的两侧，冲头连接于升降板的下侧，升降板可滑动的穿套于立杆上，冲头和制样模具的数量、位置对应，定位架沿竖向连接于底板上的同侧立杆之间；杠杆组件包括支座、加力臂和推杆，支座水平布置于升降板的上方对应定位架的对侧，通过竖向支撑件支撑于底板上，加力臂的下端铰接于支座上，加力臂的旋转角度通过定位架限定，推杆的上端可滑动的连接于加力臂上，推杆的下端连接于升降板上；加力臂的上端伸出于定位架外。/n

【技术特征摘要】
1.一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，其特征在于：它包括底板、直线导轨、模具支撑板、制样模具、立杆、升降板、冲头、定位架和杠杆组件；直线导轨的导轨固定于底板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，制样模具固定于模具支撑板上，立杆对称分置于底板上对应直线导轨的两侧，冲头连接于升降板的下侧，升降板可滑动的穿套于立杆上，冲头和制样模具的数量、位置对应，定位架沿竖向连接于底板上的同侧立杆之间；杠杆组件包括支座、加力臂和推杆，支座水平布置于升降板的上方对应定位架的对侧，通过竖向支撑件支撑于底板上，加力臂的下端铰接于支座上，加力臂的旋转角度通过定位架限定，推杆的上端可滑动的连接于加力臂上，推杆的下端连接于升降板上；加力臂的上端伸出于定位架外。


2.如权利要求1所述的扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，其特征在于：所述直线导轨为SBR直线导轨，其导轨上配置有两个滑块，导轨的底托上对应其中一个滑块的外侧连接有沿竖向的磁性限位杆。


3.如权利要求2所述的扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，其特征在于：所述底板和模具支撑板均为矩形钢板，模具支撑板的平面尺寸小于底板的平面尺寸，模具支撑板固定于所述滑块上，模具支撑板和底板共宽度方向中心面。


4.如权利要求3所述的扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机，其特征在于：所述制样模具包括圆柱筒、箍环和护筒，圆柱筒的两端外壁均有内收锥度，圆柱筒由多瓣弧形钢板拼成，箍环套于圆柱筒外使圆柱筒定形，护套套于圆柱筒的上端；所述模具支撑板的上侧设置有圆环，圆柱筒的下端插入圆环中。


5.如权利要求1所述的扰动土三轴压缩试验的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮波，郑世龙，丁茴，阮霄睿，阮晨希，聂如松，张向京，张佩知，杜少华，马超，邓威，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43