制件分析用一体化三轴分析装置的制作方法

1.本发明属于制件分析技术领域，更具体地说，是涉及制件分析用一体化三轴分析装置。


背景技术：

2.岩土力学性质、本构关系、强度准则和破坏机理等的研究是岩土力学与工程领域最基础且最核心的内容，目前相关的研究主要是通过单轴、双轴、常规三轴试验进行。
3.在实际进行分析前需要将岩土制备成规则的制件，然后将制件放入分析装置内进行试验。由于需要测量制件在外界气压变化情况下的力学性能等参数，这就要求在改变气压同时借助推动组件来挤压制件，以上功能多通过气压泵和液压缸等构件实现，但是岩土样本多分布在偏僻的地方，此时再携带上述构件较为困难，导致无法实时的对当地的岩土制件进行分析。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供制件分析用一体化三轴分析装置，旨在解决所需携带的构件较多，无法实时的对当地的岩土制件进行分析的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供制件分析用一体化三轴分析装置，包括：
6.外筒，所述外筒顶端安装有上堵头；
7.内筒，穿设在所述外筒内侧，所述内筒内用于放置制件；
8.下堵头，卡装在所述内筒和所述外筒之间；所述下堵头、所述上堵头、所述内筒和所述外筒之间围设为连接腔；
9.气压组件，所述气压组件包括连接筒和与所述连接筒内壁密闭配合的螺纹杆；所述连接筒贯穿所述外筒并与所述连接腔连通，所述螺纹杆转动用于增大或者减少所述连接腔内的压力；
10.顶杆，所述顶杆与所述上堵头螺纹连接，所述顶杆底端转动设有用于挤压制件的挤压板，所述挤压板设于所述内筒的内侧；所述顶杆的顶端卡装有从动轮；
11.驱动组件，所述驱动组件包括连接杆和套装在所述连接杆上的主动轮，所述主动轮与所述从动轮传动配合用于带动所述顶杆运动以使所述挤压板挤压制件。
12.在一种可能的实现方式中，所述外筒的外壁上滑动设有连接架，所述连接架上设有蜗杆，所述螺纹杆远离所述外筒的端部固定有与所述蜗杆传动连接的蜗轮，所述蜗杆通过所述蜗轮用于带动所述螺纹杆转动。
13.在一种可能的实现方式中，所述连接架上设有多个限位杆，所述外筒的外壁设有与所述限位杆滑动配合的连接座，所述限位杆与所述螺纹杆轴向平行用于限定所述连接架的运动方向。
14.在一种可能的实现方式中，所述挤压板与所述顶杆之间设有轴承；所述挤压板的
底端设有压力传感器，所述外筒的外壁上设有与所述压力传感器电连接的显示屏。
15.在一种可能的实现方式中，所述轴承为止推轴承；所述挤压板上贯通开设有多个过水孔，所述过水孔用于连通所述内筒内腔和所述连接腔。
16.在一种可能的实现方式中，所述连接杆上套装有棘轮，所述上堵头上铰接有制动块，所述制动块抵靠在所述棘轮上。
17.在一种可能的实现方式中，所述螺纹杆上设有与所述连接筒螺纹配合的螺纹齿，沿所述螺纹齿的长度方向上设有密封垫，所述密封垫用于密封所述螺纹杆与所述连接筒之间的间隙。
18.在一种可能的实现方式中，所述从动齿轮与所述顶杆滑动配合。
19.在一种可能的实现方式中，所述内筒外壁和所述外筒内壁之间设有密封环，所述密封环固定在所述下堵头上。
20.在一种可能的实现方式中，所述内筒上贯通开设多个透水孔，所述内筒内转动设有承托套，所述承托套上开设有与所述透水孔一一对应的连通孔，所述承托套内用于放置制件，所述承托套相对于所述内筒转动用于改变所述连通孔与所述透水孔之间连通通道的大小。
21.本发明提供的制件分析用一体化三轴分析装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明制件分析用一体化三轴分析装置中上堵头设置在外筒的顶端，内筒穿设在外筒内侧，下堵头卡装在内筒和外筒之间，并且外筒、内筒、下堵头和上堵头之间围设为连接腔。气压组件包括连接筒和与连接筒内壁螺纹配合的螺纹杆，连接筒贯穿外筒并与连接腔连通。顶杆与上堵头螺纹连接，挤压板设于内筒的内侧。主动轮套装在连接杆上，主动轮与顶杆顶端的从动轮传动配合。
22.在实际应用时，内筒内用于放置制件，当需要改变连接腔内的气压时，转动螺纹杆使螺纹杆向远离或者靠近内筒方向上运动，使得连接腔体积变大或者变化从而使得连接腔内的压力降低或者升高。当需要对制件进行挤压时，主动轮会带动从动轮转动，由于顶杆与上堵头螺纹配合，从动轮在带动顶杆转动的过程挤压板向制件运动最终对制件进行挤压，从而完成分析。本技术中，气压组件用于改变气压，顶杆和驱动组件用于对制件进行挤压，结构较为简单，便于携带，方便了户外的研究。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例一提供的制件分析用一体化三轴分析装置的结构示意图；
25.图2为图1中a处的局部放大视图；
26.图3为本发明实施例二提供的连接架与蜗杆的连接示意图。
27.图中：1、外筒；2、内筒；3、上堵头；4、下堵头；5、通孔；6、密封环；7、顶杆；8、从动齿；9、主动齿；10、挤压板；11、止推轴承；12、棘轮；13、把手；14、蜗杆；15、蜗轮；16、螺纹杆；17、密封垫；18、连接筒；19、限位杆。
具体实施方式
28.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的制件分析用一体化三轴分析装置进行说明。制件分析用一体化三轴分析装置，包括：外筒1、内筒2、下堵头4、气压组件、顶杆7和驱动组件。外筒1顶端安装有上堵头3。内筒2穿设在外筒1内侧，内筒2内用于放置制件。下堵头4卡装在内筒2和外筒1之间；下堵头4、上堵头3、内筒2和外筒1之间围设为连接腔。气压组件包括连接筒18和与连接筒18内壁密闭配合的螺纹杆16；连接筒18贯穿外筒1并与连接腔连通，螺纹杆16转动用于增大或者减少连接腔内的压力。顶杆7与上堵头3螺纹连接，顶杆7底端转动设有用于挤压制件的挤压板10，挤压板10设于内筒2的内侧；顶杆7的顶端卡装有从动轮。驱动组件包括连接杆和套装在连接杆上的主动轮，主动轮与从动轮传动配合用于带动顶杆7运动以使挤压板10挤压制件。
30.本发明提供的制件分析用一体化三轴分析装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明制件分析用一体化三轴分析装置中上堵头3设置在外筒1的顶端，内筒2穿设在外筒1内侧，下堵头4卡装在内筒2和外筒1之间，并且外筒1、内筒2、下堵头4和上堵头3之间围设为连接腔。气压组件包括连接筒18和与连接筒18内壁螺纹配合的螺纹杆16，连接筒18贯穿外筒1并与连接腔连通。顶杆7与上堵头3螺纹连接，挤压板10设于内筒2的内侧。主动轮套装在连接杆上，主动轮与顶杆7顶端的从动轮传动配合。
31.在实际应用时，内筒2内用于放置制件，当需要改变连接腔内的气压时，转动螺纹杆16使螺纹杆16向远离或者靠近内筒2方向上运动，使得连接腔体积变大或者变化从而使得连接腔内的压力降低或者升高。当需要对制件进行挤压时，主动轮会带动从动轮转动，由于顶杆7与上堵头3螺纹配合，从动轮在带动顶杆7转动的过程挤压板10向制件运动最终对制件进行挤压，从而完成分析。本技术中，气压组件用于改变气压，顶杆7和驱动组件用于对制件进行挤压，结构较为简单，便于携带，方便了户外的研究。
32.在传统的制件分析装置中，为了实现气压的改变需要在外筒1上安装气压泵，为了实现对制件的挤压需要在内筒2的上方安装气缸或者液压缸，上述提及的构件虽然能够满足气压改变和挤压的功能，但是气压泵、气缸和液压缸本身具有一定的质量，并且为了使上述构件运动需要配置气罐、油罐以及电源。在试验室内可以方便的将上述构件进行组装，但在户外，由于部分土壤所处的位置较为偏僻，此时无法携带较多的设备，同时将样本采集并送回试验室中，样本在运输过程中其自身的性质也会发生改变，从而影响最终数据的可信度。
33.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1和图3，外筒1的外壁上滑动设有连接架，连接架上设有蜗杆14，螺纹杆16远离外筒1的端部固定有与蜗杆14传动连接的蜗轮15，蜗杆14通过蜗轮15用于带动螺纹杆16转动。在安装下堵头4之后，连接腔为一个相对密闭的空间，螺纹杆16与连接腔连通，螺纹杆16转动方向的不同会相应的改变连接腔内的气压。气体容易压缩和膨胀，但是驱动螺纹杆16转动的阻力会越来越大，并且如果没有任何的限位措施，螺纹杆16在外界大气压的作用下还会有复位的趋势。
34.为了保证螺纹杆16位置的精确同时为了方便驱动螺纹杆16转动，首先在外筒1的外侧设置有连接架，蜗杆14转动设置在连接架上。蜗轮15与螺纹杆16同轴设置，蜗杆14转动会驱动蜗轮15转动，蜗轮15转动会驱动螺纹杆16转动。由于连接架滑动设置在外筒1的外壁上，连接架用于抵消蜗轮15对蜗杆14的作用力，保证蜗杆14不会绕螺纹杆16周向转动。同时借助蜗杆14与蜗轮15的自锁，避免了螺纹杆16的松脱，使试验顺利进行。
35.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图3，连接架上设有多个限位杆19，外筒1的外壁设有与限位杆19滑动配合的连接座，限位杆19与螺纹杆16轴向平行用于限定连接架的运动方向。蜗杆14驱动蜗轮15转动，蜗杆14与蜗轮15之间有相互作用力。在蜗杆14驱动蜗轮15转动的过程中螺纹杆16会靠近或者远离外筒1，这就要求蜗杆14与蜗轮15始终传动配合，因此连接架上的多个限位杆19相互平行并且均与外筒1滑动配合。在实际操作时，蜗杆14会沿螺纹杆16的轴向运动。
36.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，挤压板10与顶杆7之间设有轴承；挤压板10的底端设有压力传感器，外筒1的外壁上设有与压力传感器电连接的显示屏。在需要对制件进行挤压时，若使顶杆7的底端直接接触制件，由于顶杆7需要转动才能够挤压制件因此制件的顶部会被破坏。为了解决上述问题，在顶杆7的底端转动设置有挤压板10，为了减少挤压板10相对于顶杆7转动时所受的阻力，轴承设置在顶杆7和挤压板10之间。挤压板10转动时轴承内的多个滚动体运动，从而最大程度减小了阻力。并且从挤压板10底面接触制件时开始压力传感器的状态会发生改变，通过显示屏即可确定出此时制件受到的压力，保证了试验的精确性。
37.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，轴承为止推轴承11；挤压板10上贯通开设有多个过水孔，过水孔用于连通内筒2内腔和连接腔。止推轴承11水平设置，顶杆7竖直设置。在挤压板10挤压制件的过程中，制件内的水会溢出并从多个过水孔排出，避免了由于水过多对试验结果的影响。
38.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，连接杆上套装有棘轮12，上堵头3上铰接有制动块，制动块抵靠在棘轮12上。在实际应用时，需要主动轮带动从动轮转动，从动轮会使顶杆7转动，顶杆7的转动会挤压制件。但是若主动轮没有任何的限位措施，那么由于制件对挤压板10有一定的作用力，而该作用力最终会使主动轮反方向转动，从而影响结果的精确性。为了避免主动轮的松脱，在连接杆上安装有棘轮12，制动块铰接在上堵头3上，并且制动块与上堵头3之间有弹性件，在弹性件的作用下能够保证棘轮12位置的稳定，棘轮12位置稳定后顶杆7的位置也会确定。
39.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1和图2，螺纹杆16上设有与连接筒18螺纹配合的螺纹齿，沿螺纹齿的长度方向上设有密封垫17，密封垫17用于密封螺纹杆16与连接筒18之间的间隙。密封垫17是使螺纹杆16与连接筒18之间保证密闭连接的关键，密封垫17固定在螺纹齿上，在螺纹杆16转动的过程中密封垫17会始终抵靠在连接筒18的内壁上，密封垫17在螺纹齿和连接筒18之间被挤压变形，从而封堵了螺纹齿与连接筒18之间的间隙。
40.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，从动齿8与顶杆7滑动配合。在从动齿8转动一定角度后会改变相对于主动齿9的位置，此时可滑动主动齿9使传动持续进行。为此顶杆7上开设有多个滑槽，在从动齿8上设有多个与滑槽
滑动配合的限位块。
41.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，内筒2外壁和外筒1内壁之间设有密封环6，密封环6固定在下堵头4上。内筒2内用于放置制件，下堵头4安装在内筒2和外筒1上之后会使连接腔处于一个相对密闭的状态。为了保证密闭性，沿下堵头4周向设置有密封环6，密封环6分别与内筒2和外筒1插接配合，通常情况下在密封环6的内壁和外壁上设置有多个密封圈。
42.蜗杆14和连接杆上均设置有把手13。由于户外的环境较为恶劣，无法提供电能，因此在蜗杆14和连接杆上均设置把手13，通过转动把手13从而实现螺纹杆16和顶杆7的转动。
43.在本技术提供的制件分析用一体化三轴分析装置的一些实施例中，请参阅图1，内筒2上贯通开设多个透水孔，内筒2内转动设有承托套，承托套上开设有与透水孔一一对应的连通孔5，承托套内用于放置制件，承托套相对于内筒2转动用于改变连通孔5与透水孔之间连通通道的大小。在挤压板10挤压制件的过程中，制件内的水被挤出，挤出的水可通过挤压板10上的多个过水孔，以及下堵头4上的多个通孔5排出，但是位于制件中部的水无法有效的排出，从而影响精确性，为此可在内筒2内转动设置承托套，可以根据制件本身的材质等因素，合理的转动承托套从而改变透水孔与连通孔5之间连通通道的大小，以使试验数据更具参考价值。
44.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。