一种扭剪仪制造技术

本发明专利技术公开了一种扭剪仪，属于土木工程试验设备技术领域，包括轴压系统、剪切位移测量系统、扭矩系统、上压盘和下压盘，所述上压盘与轴压系统连接，所述下压盘与扭矩系统连接，所述轴压系统驱动承载试件的上压盘叠加在承载试件的下压盘上，使两压盘中的试样相叠加，扭矩系统驱动下压盘旋转，使两试样在轴压系统输出的轴向力和扭矩系统输出的扭转力的双重作用下发生扭剪，通过剪切位移测量系统获取试样实时剪切位移量，本发明专利技术其一解决了常规土工仪器难以用于黏土层（或砂层）与土工合成材料间界面摩擦特性试验研究的缺陷；其二解决了常规土工仪器在进行复合衬垫系统界面剪切试验时无法实时测量各层材料剪切位移量的弊端。

A torsional shear apparatus

【技术实现步骤摘要】
一种扭剪仪
本专利技术涉及一种扭剪仪，属于土木工程试验设备

技术介绍
随着经济发展和城市规模的扩大，不断增长的城市固体废弃物产出量和亟待处理废弃物的积累量成为城市发展中必须解决的难题，在我国现阶段最有效的垃圾处理方法是深度填埋。现代卫生填埋工程呈高、大型发展的趋势，整体稳定性是实现垃圾填埋场卫生安全运营的重要前提，衬垫系统的强度对于填埋场的整体稳定性至关重要，进而以土工合成材料为主组成的衬垫系统界面剪切特性将成为控制现代卫生填埋工程稳定以及平移破坏分析的一个重要因素。现代卫生填埋工程中衬垫系统主要包括：土工膜、土工布、土工网、GCL衬垫等土工合成材料以及砂土、粘土。研究衬垫系统内不同土工材料之间的力学特性，就必须严格依照此衬垫系统的组成进行整体剪切试验。常规土工仪器在现代卫生填埋场衬垫系统整体界面强度研究领域存在诸多不足：其一是无法适应现代卫生填埋场衬垫系统实际正常运行中砂层和黏土层的受压变形工况；其二是考虑监测各层土工合成材料实时剪切位移量的情况下，无法实现多层或者衬垫系统整体试验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种扭剪仪。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种扭剪仪，包括轴压系统、剪切位移测量系统、扭矩系统、上压盘和下压盘，所述上压盘与轴压系统连接，所述下压盘与扭矩系统连接，所述轴压系统驱动承载试件的上压盘叠加在承载试件的下压盘上，使两压盘中的试样相叠加，扭矩系统驱动下压盘旋转，使两试样在轴压系统输出的轴向力和扭矩系统输出的扭转力的双重作用下发生扭剪，通过剪切位移测量系统获取试样实时剪切位移量。优选地，所述轴压系统包括安装于扭剪仪主框架上的作动器、与作动器的伸缩杆连接的安装载体以及用于连接上压盘的上过渡连接盘；所述上过渡连接盘连接于所述安装载体上；所述伸缩杆和安装载体之间设有能够检测作动器所施加轴压力的负荷传感器，所述负荷传感器分别与伸缩杆、安装载体固定连接；在所述作动器的驱动下，所述伸缩杆能够通过安装载体驱动上过渡连接盘沿轴压方向运动。优选地，所述轴压系统还包括受力扭转盘；所述受力扭转盘与上过渡连接盘同步转动连接；所述上过渡连接盘通过轴承与安装载体转动连接；所述受力扭转盘与安装载体之间设有能够检测受力扭转盘输出扭矩的扭矩传感器，所述扭矩传感器分别与受力扭转盘与安装载体固定连接。优选地，所述安装载体包括导向梁和固定于导向梁上的承载梁；所述负荷传感器固定于承载梁上，所述受力扭转盘设于导向梁内，所述上过渡连接盘与试件上压盘连接的一端延伸超出导向梁。优选地，所述剪切位移测量系统包括内部摄像机、周围摄像机以及同轴设置的外叠环组和内叠环组；所述外叠环组包括多个叠套的外叠环，所述外叠环的外周壁刻有刻度尺，各外叠环上的刻度尺互不遮挡，所述周围摄像机通过摄取外叠环组上的刻度图像从外部测取试样实时剪切位移；所述内叠环组包括多个叠套的内叠环，所述内叠环的内周壁刻有刻度尺，各内叠环上的刻度尺互不遮挡，所述内部摄像机通过摄取内叠环组上的刻度图像从内部测取试样实时剪切位移。优选地，所述内叠环组的内部还设有内玻璃筒，所述内玻璃筒的筒壁沿轴向设有内玻璃筒指示线，所述内玻璃筒内设有反光镜，所述内部摄像机通过反光镜获取内叠环组上的刻度图像。优选地，所述上压盘上连接有内叠环挡板和外叠环挡板，内叠环挡板与外叠环挡板相配合形成环状上压盘试样容置槽；所述下压盘上连接有内挡圈和外挡圈，所述内挡圈和外挡圈相配合形成环状下压盘试样容置槽，所述上压盘试样容置槽与下压盘试样容置槽大小相等、槽口相对；所述内叠环挡板、外叠环挡板、内挡圈和外挡圈上均设有多个孔压传感器，所述轴压系统配置有能够检测轴压系统所输出轴压力的负荷传感器，所述扭矩系统配置有能够检测扭矩系统输出扭矩的扭矩传感器；处理器根据……控制轴压系统所输出的轴压力，根据……控制扭矩系统输出的扭矩。优选地，所述下压盘上转动密封连接有水槽底板，所述水槽底板上设有水浴罩，所述水浴罩套设于外叠环组的外围，水浴罩的侧壁沿轴向设有水浴罩指示线，所述水浴罩指示线位于周围摄像机的摄像范围内。优选地，所述扭矩系统包括扭矩电机、减速机、与下压盘固定连接的下受力轴以及能够检测下受力轴输出转速与转角的放大盘；所述扭矩电机通过减速机驱动下受力轴旋转从而带动下压盘旋转，实现试样扭剪试验；所述扭矩电机根据放大盘检测结果调节自身转速及转角。优选地，所述放大盘包括编码器、套接在下受力轴外周侧的大带轮总成；所述编码器安装在扭剪仪的工作台上，编码器的输出轴通过联轴器连接有一小带轮总成，所述小带轮总成与大带轮总成之间通过同步带传动相连。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术其一是解决了常规土工仪器难以用于黏土层(或砂层)与土工合成材料间界面摩擦特性试验研究的缺陷，既能保证黏土层(或砂层)在受到轴向压力的情况下无侧向变形出现，又能满足其垂向自由压缩变形的需要；其二是解决了常规土工仪器在进行复合衬垫系统界面剪切试验时无法实时测量各层材料剪切位移量的弊端；其三是本专利技术能够适应多种试样类型，试样类型可包含圆柱形、圆筒形、圆形和圆环形等，分别可选用不同的剪切测量系统方案，比如机械式、光学式、图像测量式以及上述组合式等；其四是本专利技术还可以延伸到其他工程领域，比如土石坝等中不同材料间的静动力剪切特性研究，填补了国内外关于研究现代卫生填埋场衬垫系统考虑大位移情况下残余强度以及复杂工况下界面剪切的空白，具有很客观的应用前景。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是大型静态多功能扭剪仪结构示意图；图2是大型静态多功能扭剪仪主视图；图3是大型静态多功能扭剪仪左视图；图4是大型静态多功能扭剪仪俯视图；图5是大型静态多功能扭剪仪左剖视图；图6是大型静态多功能扭剪仪主剖视图；图7是大型静态多功能扭剪仪主机框架结构示意图；图8是大型静态多功能扭剪仪主机框架旋转剖视图；图9是大型静态多功能扭剪仪器轴压系统结构示意图；图10是大型静态多功能扭剪仪轴压系统旋转剖视图；图11是大型静态多功能扭剪仪扭矩系统结构示意图；图12是大型静态多功能扭剪仪扭矩系统旋转剖视图；图13是大型静态多功能扭剪仪放大盘装置结构示意图；图14是大型静态多功能扭剪仪放大盘装置剖视图；图15是大型静态多功能扭剪仪推车装置结构示意图及导轮局部剖视图；图16是大型静态多功能扭剪仪剪切位移测量系统结构示意图；图17是大型静态多功能扭剪仪剪切位移测量系统旋转剖视图；图18是大型静态多功能扭剪仪剪切位移测量系统压盘装置结构示意图；图19是大型静态多功能扭剪仪剪切位移测量系统压盘装置旋转剖视图；图20是大型静态多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扭剪仪，其特征在于，包括轴压系统、剪切位移测量系统、扭矩系统、上压盘和下压盘，所述上压盘与轴压系统连接，所述下压盘与扭矩系统连接，所述轴压系统驱动承载试件的上压盘叠加在承载试件的下压盘上，使两压盘中的试样相叠加，扭矩系统驱动下压盘旋转，使两试样在轴压系统输出的轴向力和扭矩系统输出的扭转力的双重作用下发生扭剪，通过剪切位移测量系统获取试样实时剪切位移量。/n

【技术特征摘要】
1.一种扭剪仪，其特征在于，包括轴压系统、剪切位移测量系统、扭矩系统、上压盘和下压盘，所述上压盘与轴压系统连接，所述下压盘与扭矩系统连接，所述轴压系统驱动承载试件的上压盘叠加在承载试件的下压盘上，使两压盘中的试样相叠加，扭矩系统驱动下压盘旋转，使两试样在轴压系统输出的轴向力和扭矩系统输出的扭转力的双重作用下发生扭剪，通过剪切位移测量系统获取试样实时剪切位移量。


2.根据权利要求1所述的扭剪仪，其特征在于，所述轴压系统包括安装于扭剪仪主框架上的作动器、与作动器的伸缩杆连接的安装载体以及用于连接上压盘的上过渡连接盘；所述上过渡连接盘连接于所述安装载体上；所述伸缩杆和安装载体之间设有能够检测作动器所施加轴压力的负荷传感器，所述负荷传感器分别与伸缩杆、安装载体固定连接；
在所述作动器的驱动下，所述伸缩杆能够通过安装载体驱动上过渡连接盘沿轴压方向运动。


3.根据权利要求2所述的扭剪仪，其特征在于，所述轴压系统还包括受力扭转盘；所述受力扭转盘与上过渡连接盘同步转动连接；所述上过渡连接盘通过轴承与安装载体转动连接；所述受力扭转盘与安装载体之间设有能够检测受力扭转盘输出扭矩的扭矩传感器，所述扭矩传感器分别与受力扭转盘与安装载体固定连接。


4.根据权利要求3所述的扭剪仪，其特征在于，所述安装载体包括导向梁和固定于导向梁上的承载梁；所述负荷传感器固定于承载梁上，所述受力扭转盘设于导向梁内，所述上过渡连接盘与试件上压盘连接的一端延伸超出导向梁。


5.根据权利要求1所述的扭剪仪，其特征在于，所述剪切位移测量系统包括内部摄像机、周围摄像机以及同轴设置的外叠环组和内叠环组；
所述外叠环组包括多个叠套的外叠环，所述外叠环的外周壁刻有刻度尺，各外叠环上的刻度尺互不遮挡，所述外叠环组的外围罩接有水浴罩，所述水浴罩的侧壁沿轴向设有水浴罩指示线，所述水浴罩指示线位于周围摄像机的摄像范围内；
所述内叠环组包括多个叠套的内叠环，所述内叠环的内周壁刻有刻度尺，各内叠环上的刻度尺互不遮挡，所述内叠环组的内部还...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘占磊，施建勇，艾英钵，李建华，孙善烨，
申请(专利权)人：河海大学，杭州邦威机电控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32