一种三轴试验土样制备装置的制作方法

1.本实用新型属于土工试验技术领域，尤其是涉及一种三轴试验土样制备装置。


背景技术：

2.三轴压缩试验是确定土的抗剪强度参数的重要方法，其试验方法可根据工程性质、土样性质和施工条件而定，能够真实地反映出土的抗剪强度，为了满足土工试验规程的要求，需要对土样的尺寸进行加工。
3.三轴试验土样的制备方法通常为在切土架的上下端分别安装有一个转动的切土盘，制样时将土样放置在两个切土盘中间夹紧，手动转动切土盘，并用切土刀或钢丝锯对土样进行切割。
4.目前，三轴试验土样的制备存在以下问题：
5.(1)土样的制备效率低；
6.(2)制备出的土样尺寸精度差；
7.(3)制样的操作繁琐，可控性低；
8.(4)人工制样对土样产生扰动，易破坏原状土结构性，导致试验结果不准确。
9.因此，为了解决上述技术问题，需要设计一种自动化程度高、削样效果好的土样制备装置。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简单、制样精度高、自动化程度高的三轴试验土样制备装置。
11.本实用新型的技术方案如下：
12.一种三轴试验土样制备装置，包括：支撑架、安装在支撑架下方的驱动机构、活动安装在支撑架上用于制样的制样机构，所述制样机构位于所述驱动机构的上方；
13.所述驱动机构包括机箱、旋转推动组件和受驱动的土样底座，所述旋转推动组件安装在机箱内，所述土样底座安装在机箱的上方，所述旋转推动组件的输出端与土样底座的底部固装以用于带动土样底座转动上升或转动下降；
14.所述制样机构包括制样筒、支撑杆和套筒，所述制样筒的两端对称固装有两个支撑杆，每个所述支撑杆的活动端与所述套筒固装，所述套筒套装在支撑架上，且在该套筒上安装有一限位螺栓以用于固定套筒在支撑架上的位置，所述制样筒包括铸模筒和齿牙环刀，所述齿牙环刀安装在铸模筒的底部，用于切割所述土样底座上的土样。
15.在上述技术方案中，所述旋转推动组件包括伺服电机和电动推杆，所述电动推杆竖直安装在伺服电机的上方，所述伺服电机的输出轴与电动推杆的底部连接，所述电动推杆的输出端穿过机箱与土样底座的底部固装，伺服电机带动电动推杆转动，电动推杆带动土样底座上升或下降。
16.在上述技术方案中，所述铸模筒内套装有一橡胶膜，且该橡胶膜的顶端与底端分
别伸出铸模筒并套在铸模筒的端部。
17.在上述技术方案中，所述铸模筒为圆筒状，所述铸模筒的内径为39.1mm，高度为10cm。
18.在上述技术方案中，所述铸模筒的底部通过一环刀固定环与所述齿牙环刀连接。
19.在上述技术方案中，所述齿牙环刀的内径为39.1mm，高度为4cm，所述齿牙环刀的下端形成有齿牙以便于切削土样。
20.在上述技术方案中，所述支撑杆的一端与环刀固定环固装，另一端与套筒固装。
21.在上述技术方案中，所述支撑架包括两个纵梁和一个横梁，两个所述纵梁对称设置，所述横梁安装在两个纵梁的顶部，每个纵梁的外部各与一所述套筒对应连接。
22.在上述技术方案中，所述土样底座的上表面均匀形成有刺牙以用于固定土样。
23.在上述技术方案中，所述铸模筒底部的橡胶膜插装在环刀固定环内，所述环刀固定环的底部形成有外螺纹，所述齿牙环刀的顶端形成有与所述外螺纹相配合的内螺纹，以使齿牙环刀与环刀固定环螺纹。
24.在上述技术方案中，所述机箱上设有控制按钮，所述控制按钮包括电源开关和速率调节阀，所述速率调节阀用于控制电动推杆的伸缩速率和伺服电机的转动速率(具体的速率根据土样的软硬程度来调节)。
25.在上述技术方案中，所述机箱上设有电源线以用于与外部的电源电连接。
26.在上述技术方案中，所述机箱与支撑架的底部固装构成整体。
27.本实用新型具有的优点和积极效果是：
28.1.通过旋转推动组件根据土样的软硬情况调节电动推杆和伺服电机的速率，配合齿牙环刀和铸模筒在制样过程中，极大程度的减轻了对土样的扰动。
29.2.本实用新型的三轴试验土样制备装置有效解决了试样制备精度问题，通过旋转推动组件实现了制样的自动化操作；制样效率较高，仪器操作可控性较好。
30.3.本发明结构简单，造价低廉，制造工艺成熟，操作方便。
附图说明
31.图1是本实用新型的三轴试验土样制备装置的结构示意图；
32.图2是本实用新型中制样机构的结构示意图。
33.图中：
34.1、支撑架
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2、机箱
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3、土样底座
35.4、电动推杆
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5、伺服电机
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6、控制按钮
36.7、电源线
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8、套筒
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9、制样筒
37.10、橡胶膜
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11、铸模筒
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12、支撑杆
38.13、齿牙环刀
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14、环刀固定环
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15、限位螺栓
具体实施方式
39.以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，决不限制本实用新型的保护范围。
40.实施例1
41.如图所示，本实用新型的一种三轴试验土样制备装置，包括：支撑架1、安装在支撑架1 下方的驱动机构、活动安装在支撑架1上用于制样的制样机构，所述制样机构位于所述驱动机构的上方；
42.所述驱动机构包括机箱2、旋转推动组件和受驱动的土样底座3，所述旋转推动组件安装在机箱2内，所述土样底座3安装在机箱2的上方，所述旋转推动组件的输出端与土样底座 3的底部固装以用于带动土样底座3转动上升或转动下降；
43.所述制样机构包括制样筒9、支撑杆12和套筒8，所述制样筒9的两端对称固装有两个支撑杆12，每个所述支撑杆12的活动端与所述套筒8固装，所述套筒8套装在支撑架1上，且在该套筒8上安装有一限位螺栓15以用于固定套筒8在支撑架1上的位置，所述制样筒9 包括铸模筒11和齿牙环刀13，所述齿牙环刀13安装在铸模筒11的底部，用于切割所述土样底座3上的土样。
44.进一步地说，所述旋转推动组件包括伺服电机5和电动推杆4，所述电动推杆4竖直安装在伺服电机5的上方，所述伺服电机5的输出轴与电动推杆4的底部连接，所述电动推杆 4的输出端穿过机箱2与土样底座3的底部固装，伺服电机5带动电动推杆4转动，电动推杆4带动土样底座3上升或下降。
45.进一步地说，所述铸模筒11内套装有一橡胶膜10，且该橡胶膜的顶端与底端分别伸出铸模筒11并套在铸模筒11的端部。
46.进一步地说，所述铸模筒11为圆筒状，所述铸模筒11的内径为39.1mm，高度为10cm。
47.进一步地说，所述铸模筒11的底部通过一环刀固定环14与所述齿牙环刀13连接。
48.进一步地说，所述齿牙环刀13的内径为39.1mm，高度为4cm，所述齿牙环刀13的下端形成有齿牙以便于切削土样。
49.进一步地说，所述支撑杆12的一端与环刀固定环14固装，另一端与套筒8固装。
50.进一步地说，所述支撑架1包括两个纵梁和一个横梁，两个所述纵梁对称设置，所述横梁安装在两个纵梁的顶部，每个纵梁的外部各与一所述套筒8对应连接。
51.进一步地说，所述土样底座3的上表面均匀形成有刺牙以用于固定土样。
52.本实用新型的三轴试验土样制备装置的工作原理如下：
53.将套筒8套装在支撑架1上，调节至适宜高度并通过限位螺栓15固定，将土样放置在土样底座3上，启动旋转推动组件，带动土样底座3转动上升，铸模筒11下方的齿牙环刀13 切割土样，使成型的土样进入铸模筒11内，当土样从铸模筒11的顶部漏出时，旋转推动组件停止运动，用钢丝锯将土样的两端削平，制备完成三轴试验的土样。
54.实施例2
55.在实施例1的基础上，所述铸模筒11底部的橡胶膜插装在环刀固定环14内，所述环刀固定环14的底部形成有外螺纹，所述齿牙环刀13的顶端形成有与所述外螺纹相配合的内螺纹，以使齿牙环刀13与环刀固定环14螺纹。
56.实施例3
57.在实施例1的基础上，所述机箱2上设有控制按钮6，所述控制按钮6包括电源开关和速率调节阀，所述速率调节阀用于控制电动推杆4的伸缩速率和伺服电机5的转动速率
(具体的速率根据土样的软硬程度来调节)。
58.进一步地说，所述机箱2上设有电源线7以用于与外部的电源电连接。
59.进一步地说，所述机箱2与支撑架1的底部固装构成整体。
60.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
61.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
62.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。