自钻式孔底旋压剪切仪的制作方法

1.本发明涉及剪切仪技术领域，具体而言，涉及一种自钻式孔底旋压剪切仪。


背景技术：

2.圆锥动力触探试验 (dpt) 是岩土工程勘察中常规的原位测试方法之一，它是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头击入土层中，根据探头贯入击数、贯入度或动贯阻力判别土层的变化，评价土的工程性质。但人为的因素，例如落锤的高度，读数量测方法等对实验的结果影响都较大。而且动力触探的触探击数一般是与土的密实度挂钩。因此研发一种自动化程度较高的，能测土的多种物理力学参数的剪切仪是有必要的。
3.但是大多数的剪切仪的探头钻入岩土内时，不能对土层进行剪切试验，而且不利于探头进行旋转时排渣，以及钻进的性能较差。


技术实现要素：

4.为了弥补以上不足，本发明提供了一种自钻式孔底旋压剪切仪，旨在改善不能土层进行剪切试验以及不利于排渣的问题。
5.本发明是这样实现的：本发明提供一种自钻式孔底旋压剪切仪包括升降组件和剪切组件。
6.所述升降组件包括安装架、第一电机、驱动杆、传动座和连接架，所述第一电机固定连接于所述安装架，所述驱动杆转动连接于所述安装架，且所述驱动杆的一端固定连接于所述第一电机的输出端，所述传动座传动连接于所述驱动杆，所述连接架设置于所述传动座远离所述驱动杆的一侧。
7.所述剪切组件包括回转器、液压卡盘、钻杆、压力传感器、承台部和锥头部，所述回转器固定连接于所述连接架，所述液压卡盘转动连接于所述回转器，所述钻杆可拆卸安装于所述液压卡盘远离所述回转器的一端，所述压力传感器设置于所述钻杆，所述承台部可拆卸安装于所述钻杆远离所述液压卡盘的一端，所述锥头部光滑连接于所述承台部远离所述钻杆的一端。
8.所述锥头部分为斜锥板和斜锥台，所述斜锥板光滑连接于所述承台部，所述斜锥台光滑连接于所述斜锥板与所述承台部之间。
9.在本发明的一种实施例中，还包括调节组件，所述调节组件包括固定座、转动座、第二电机、蜗杆、安装座、第一齿轮、第二齿轮和第三电机，所述固定座固定连接于所述传动座，所述转动座铰接于所述固定座，所述第二电机固定连接于所述转动座，所述蜗杆固定连接于所述第二电机，且所述蜗杆传动连接于所述固定座，所述安装座铰接于所述转动座，所述第一齿轮固定连接于所述安装座远离所述转动座的一侧，所述第二齿轮啮合传动于所述第一齿轮，所述第三电机固定连接于所述连接架，所述第二齿轮键连接于所述第三电机的输出端。
10.在本发明的一种实施例中，所述安装架固定连接有滑杆，所述传动座固定连接有滑套，所述滑套滑动连接于所述滑杆。
11.在本发明的一种实施例中，所述驱动杆设置有外螺纹部，所述传动座设置有内螺纹部，所述外螺纹部相适配于所述内螺纹部。
12.在本发明的一种实施例中，所述安装架固定连接有斜拉杆，所述斜拉杆被构造成用于对所述安装架进行平衡支撑。
13.在本发明的一种实施例中，所述承台部内设置有空心母头，所述钻杆可拆卸安装于所述空心母头。
14.在本发明的一种实施例中，所述斜锥台的高度为斜锥板的一半，且所述斜锥台与所述斜锥板为一体结构。
15.在本发明的一种实施例中，所述滑杆设置有多个且分别均匀设置于所述驱动杆的两侧位置。
16.在本发明的一种实施例中，所述斜锥板的厚度为4-6mm，所述承台部的高度为40-50mm。
17.在本发明的一种实施例中，所述第一电机为伺服电机。
18.在本发明的一种实施例中，所述驱动杆通过轴承转动连接于所述安装架。
19.在本发明的一种实施例中，所述固定座设置有齿牙，所述齿牙与所述蜗杆相适配，且所述蜗杆能够传动于所述齿牙。
20.本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种自钻式孔底旋压剪切仪，使用时，需要将探头击入土层时，启动第一电机，进而驱动杆受到第一电机的驱动进行转动，进而使得传动座可以在驱动杆上进行上下移动，进而可以带动连接架进行上下移动，进而回转器进行随着连接架进行上下移动，进而液压卡盘也随着回转器进行上下移动，进而钻杆进行上下移动，进而压力传感器也进行上下移动，进而承台部和锥头部进行上下移动，进而可以使探头击入土层中，当第一电机的转速最高的时候，探头可以快速的击入土层中，然后进行土层的检测，当通过第一电机的动力将剪切探头压入土中，然后再启动回转器，进而液压卡盘随着回转器进行转动，进而带动着钻杆进行转动，进而承台部和锥头部在土层中进行旋转，进而实现在土层中剪切的作业，而且为了实时对钻进过程中钻头钻进压力、钻头扭矩、钻头旋转速度和钻头钻进速度进行智能化控制和监测，实现土体分层和土体力学参数获取等目的，通过在钻杆上设置的压力传感器进行检测，进而使得数据及时的得出，实现实时检测；该装置可以在剪切仪的探头钻入岩土内时，能够对土层进行剪切试验，而且有利于探头进行旋转时排渣，以及增加钻进的性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
22.图1是本发明实施方式提供的整体装置结构示意图；
可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.实施例圆锥动力触探试验 (dpt) 是岩土工程勘察中常规的原位测试方法之一，它是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头击入土层中，根据探头贯入击数、贯入度或动贯阻力判别土层的变化，评价土的工程性质。但人为的因素，例如落锤的高度，读数量测方法等对实验的结果影响都较大。而且动力触探的触探击数一般是与土的密实度挂钩。因此研发一种自动化程度较高的，能测土的多种物理力学参数的剪切仪是有必要的。
32.但是大多数的剪切仪的探头钻入岩土内时，不能对土层进行剪切试验，而且不利于探头进行旋转时排渣，以及钻进的性能较差。
33.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种自钻式孔底旋压剪切仪，包括升降组件100和剪切组件200。
34.其中，请参阅图1，剪切组件200安装在升降组件100上，升降组件100主要用于将剪切探头压入土中，剪切组件200主要用于升降组件100将剪切探头压入土中，再旋转剪切单元实现岩土体剪切过程，并对钻进过程中钻头钻进压力、钻头扭矩、钻头旋转速度和钻头钻进速度进行智能化控制和监测，实现土体分层和土体力学参数获取等目的。
35.请参阅图2、图3和图5，在本实施例中，升降组件100包括安装架110、第一电机120、驱动杆130、传动座140和连接架150，第一电机120通过螺栓固定连接于安装架110，驱动杆130转动连接于安装架110，且驱动杆130的上端固定连接于第一电机120的输出端，传动座140传动连接于驱动杆130，连接架150设置于传动座140远离驱动杆130的一侧，进而使得探头可以快速的击入土层中，然后进行土层的检测。
36.请参阅图2、图3和图5，在具体设置时，需要说明的是，安装架110固定连接有滑杆111，滑杆111设置有多个且分别均匀设置于驱动杆130的两侧位置，传动座140固定连接有滑套141，滑套141滑动连接于滑杆111。驱动杆130设置有外螺纹部131，传动座140设置有内螺纹部142，外螺纹部131相适配于内螺纹部142。安装架110固定连接有斜拉杆112，斜拉杆112被构造成用于对安装架110进行平衡支撑。第一电机120为伺服电机。驱动杆130通过轴承转动连接于安装架110，通过滑杆111可以使得传动座140上的滑套141能够在滑杆111上稳定进行升降作用，从而可以稳定将探头击入土层中，然后进行土层内的剪切，进而得出监测数据，通过驱动杆130的外螺纹部131和传动座140的内螺纹部142能够使得传动座140在第一电机120的驱动下能够进行上下移动，从而和滑杆111相配合实现探头击入土层中的操作。
37.请参阅图2和图6，在本实施例中，剪切组件200包括回转器210、液压卡盘220、钻杆230、压力传感器240、承台部250和锥头部260，回转器210固定连接于连接架150，液压卡盘220转动连接于回转器210，钻杆230可拆卸安装于液压卡盘220远离回转器210的一端，压力传感器240设置于钻杆230，（压力传感器240的型号可以为：pt124g-211）,承台部250可拆卸
安装于钻杆230远离液压卡盘220的一端，锥头部260光滑连接于承台部250远离钻杆230的一端，锥头部260和承台部250在进行机械制作时应一步切削完成，而非拼接完成，使整个剪切单元具备一体性。
38.请参阅图2、图6和图7，在一些具体的实施方案中，锥头部260分为斜锥板261和斜锥台262，斜锥板261光滑连接于承台部250，斜锥台262光滑连接于斜锥板261与承台部250之间，承台部250内设置有空心母头251，钻杆230可拆卸安装于空心母头251，斜锥台262的高度为斜锥板261的一半，斜锥板261的厚度为4-6mm，承台部250的高度为40-50mm，且斜锥台262与斜锥板261为一体结构，通过将探头的锥头部260切削为由斜锥板261和斜锥台262的形状，而且使得斜锥台262的高度为斜锥板261高度的一半，使得底部延伸到承台部250上，该种探头的结构可以有利于排渣，而且斜锥板261和斜锥台262为一体成型结构，进而使得在土层中剪切的性能较好，而且通过承台部250的空心母头251能够快速的进行和钻杆230的连接，而且承台部250的空心母头251的大小可根据实际的钻杆230公头大小进行适当的调整，从而进行不同型号的钻杆230进行连接，进而使得在细粒土中进行实际操作时，可以采用钻机提供下钻力，首先使剪切探头自主钻进，减少人为因素对试验结果的影响。
39.请参阅图7，在具体设置时，需要说明的是，为了能够使得探头可以适应于不同土层进行剪切，进而可以将探头设为一下几种型号的探头。一、锥尖为90
°
，斜锥板261的厚度为5mm，承台的半径为46mm ，高60mm；锥头和承台间光滑连接，连接处为5mm半径，135
°
的圆角，斜锥台262的高度为锥头的一半，且在对剪切探头进行机械制作时应一步切削完成，而非拼接完成，使整个剪切单元具备一体性；二、锥尖为60
°
，斜锥板261的厚度为5mm，承台的半径为46mm ，高60mm；锥头和承台间光滑连接，连接处为5mm半径，150
°
的圆角，其中“内凹”区分两部分进行分割，锥头部260部分的内凹区被一斜圆锥切割得来，承台部250部分的内凹区被一椭球体切割得到且在对剪切探头进行机械制作时应一步切削完成，而非拼接完成，使整个剪切单元具备一体性；三、锥尖为90
°
，斜锥板261的厚度为5mm，承台的半径为46mm ，高60mm；锥头和承台间光滑连接，连接处为5mm半径，135
°
的圆角，其中“内凹”区分两部分进行分割，锥头部260部分的内凹区被一斜圆锥切割得来，承台部250部分的内凹区被一椭球体切割得到且在对剪切探头进行机械制作时应一步切削完成，而非拼接完成，使整个剪切单元具备一体性。进而可以根据以上三种型号的探头进行安装使用。
40.需要说明的是，通常的剪切仪都是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头击入土层中，根据探头贯入击数、贯入度或动贯阻力判别土层的变化，评价土的工程性质，但是该种方法不能够全面的进行检测，没有考虑到探头斜方向击入土层的数据以及情况，进而使得检测出来的数据不够全面。
41.请参阅图2、图4和图5，为解决上述问题，在本发明的一种实施例中，还包括调节组件300，调节组件300包括固定座310、转动座320、第二电机330、蜗杆340、安装座350、第一齿轮360、第二齿轮370和第三电机380，固定座310通过焊接固定连接于传动座140，转动座320铰接于固定座310，第二电机330通过螺栓固定连接于转动座320，蜗杆340固定连接于第二电机330，且蜗杆340传动连接于固定座310，固定座310设置有齿牙311，齿牙311与蜗杆340相适配，且蜗杆340能够传动于齿牙311，以蜗杆340和齿牙311相适配进行作业，使得转动座320在固定座310进行转动，从而实现角度的调节。安装座350铰接于转动座320，第一齿轮360固定连接于安装座350远离转动座320的一侧，第二齿轮370啮合传动于第一齿轮360，第
三电机380固定连接于连接架150，第二齿轮370键连接于第三电机380的输出端。可以使得探头的角度能够进行调节，进而可以在不同位置以及不同角度进行土层的检测，进而得出全方面的数据。
42.具体的，该自钻式孔底旋压剪切仪的工作原理：使用时，需要将探头击入土层时，启动第一电机120，进而驱动杆130受到第一电机120的驱动进行转动，进而使得传动座140可以在驱动杆130上进行上下移动，进而可以带动连接架150进行上下移动，进而回转器210进行随着连接架150进行上下移动，进而液压卡盘220也随着回转器210进行上下移动，进而钻杆230进行上下移动，进而压力传感器240也进行上下移动，进而承台部250和锥头部260进行上下移动，进而可以使探头击入土层中，当第一电机120的转速最高的时候，探头可以快速的击入土层中，然后进行土层的检测，当通过第一电机120的动力将剪切探头压入土中，然后再启动回转器210，进而液压卡盘220随着回转器210进行转动，进而带动着钻杆230进行转动，进而承台部250和锥头部260在土层中进行旋转，进而实现在土层中剪切的作业，而且为了实时对钻进过程中钻头钻进压力、钻头扭矩、钻头旋转速度和钻头钻进速度进行智能化控制和监测，实现土体分层和土体力学参数获取等目的，通过在钻杆230上设置的压力传感器240进行检测，进而使得数据及时的得出，实现实时检测；为了使探头能够斜方向击入土层，进而得出数据以及情况，可以通过调节组件300进行角度的调节，同时启动两侧第二电机330，进而使得蜗杆340随着第二电机330进行转动，进而蜗杆340在固定座310上的齿牙311上进行传动，进而使得转动座320在固定座310上进行转动，进而使得安装座350随着转动座320转动的同时能够实现平移，进而实现位置的变化，然后启动第三电机380，进而使得第二齿轮370进行转动，进而使得第二齿轮370在第一齿轮360上传动，进而使得连接架150进行转动，进而使得探头的角度能够进行调节，进而可以在不同位置以及不同角度进行土层的检测，进而得出全方面的数据；通过滑杆111可以使得传动座140上的滑套141能够在滑杆111上稳定进行升降作用，从而可以稳定将探头击入土层中，然后进行土层内的剪切，进而得出监测数据，通过驱动杆130的外螺纹部131和传动座140的内螺纹部142能够使得传动座140在第一电机120的驱动下能够进行上下移动，从而和滑杆111相配合实现探头击入土层中的操作，通过将探头的锥头部260切削为由斜锥板261和斜锥台262的形状，而且使得斜锥台262的高度为斜锥板261高度的一半，使得底部延伸到承台部250上，该种探头的结构可以有利于排渣，而且斜锥板261和斜锥台262为一体成型结构，进而使得在土层中剪切的性能较好，而且通过承台部250的空心母头251能够快速的进行和钻杆230的连接，而且承台部250的空心母头251的大小可根据实际的钻杆230公头大小进行适当的调整，从而进行不同型号的钻杆230进行连接，进而使得在细粒土中进行实际操作时，可以采用钻机提供下钻力，首先使剪切探头自主钻进，减少人为因素对试验结果的影响。
43.需要说明的是，第一电机120、回转器210、压力传感器240、第二电机330和第三电机380具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
44.第一电机120、回转器210、压力传感器240、第二电机330和第三电机380的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
45.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的
技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。