一种可加热式三轴试样制样及拆样装置及其使用方法

1.本发明涉及一种三轴制样技术领域，尤其涉及一种可加热式三轴试样制样及拆样装置及其使用方法。


背景技术：

2.随着人们对土的研究不断深入，土工试验成为土力学研究及解决与土有关的工程问题中不可缺少的一部分。三轴试验由于可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程，因此既可用作强度试验，也可用作应力应变关系试验，所以，三轴仪成为土力学实验室中不可或缺的仪器。但是实验室现有的三轴制样装置，在制样时操作较为固定，尤其是遇到含水率较高的试样时，制样不易成型。同时，在拆样过程中，往往会因为土样含水率较高或粘性较大，试样会粘连在制样桶内壁上，导致拆样时损坏样品，使得制样失败。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明旨在提供一种制样时方便成型、拆样时减少试样损坏几率且能够提高制样拆样效率的可加热式三轴试样制样及拆样装置及其使用方法。
4.技术方案：本发明所述的一种可加热式三轴试样制样及拆样装置，包括底座以及设在底座上的支撑承重机构和制样桶，所述支撑承重机构上设有圆盘驱动机构，还包括设在支撑承重机构上用于升降制样桶的牵引升降机构和设在底座上用于加热制样桶内试样的加热机构，所述加热机构包括控制器和加热片，所述控制器设在底座中央，所述加热片设在制样桶外周，下端与控制器滑动连接用于调整加热片与制样桶的距离。
5.优选地，所述控制器左右两端设有直槽口，所述加热片下端设有球形短杆，与控制器上的直槽口相配合滑动连接。
6.优选地，所述牵引升降机构包括卷筒、牵引绳和动力装置，所述卷筒设在支撑承重机构上，与牵引绳转动连接，所述牵引绳一端设在卷筒上，另一端与制样桶连接，所述动力装置带动卷筒转动，卷筒通过收放牵引绳带动制样桶升降。
7.优选地，所述牵引绳为下端带挂钩的钢丝绳。
8.优选地，所述制样桶左右两端中间处设有挂钩槽，所述挂钩槽与所述牵引绳的挂钩相配合。
9.优选地，所述圆盘驱动机构包括伸缩杆、圆形压盘和动力装置，所述伸缩杆一端与动力装置连接，另一端与圆形压盘可拆卸连接，所述圆形压盘设在制样桶正上方，直径与所述制样桶内径相同。
10.优选地，所述加热片为红外加热片。
11.优选地，所述支撑承重机构包括四根支撑杆以及一根工字形的承重横杆，所述承重横杆设在四根支撑杆顶端。
12.本发明所述的可加热式三轴试样制样及拆样装置的使用方法，包括以下步骤：
13.(a)将制样及拆样装置连接好；
14.(b)根据三轴试验类型，选取对应尺寸的制样桶、圆盘驱动机构的圆形压盘和加热片，并安装在相应位置；
15.(c)将试验土样装入制样桶中，调节圆盘驱动机构对试样进行分层压实；
16.(d)打开加热机构，根据制样桶内土样类型和状态，调节温度以及加热片到制样桶(6)的间距；
17.(e)加热到所需效果，停止加热；
18.(f)打开牵引升降机构勾住制样桶，并将圆形压盘调节到紧贴试样位置处；
19.(g)驱动牵引升降机构使制样桶向上移动，圆形压盘将制样桶内试样按压固定，从而使得制样桶与试样分离，完成制样与拆样。
20.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、对不易成型或材料粘黏的试样，通过调整加热温度和加热距离的方式，在制样时试样不易发生坍落，使得试样整体更加迅速完整的成型，拆样时使粘连处表面干燥，以此来降低试样与制样桶内壁的粘连性，大大降低了拆样过程中对试样的损坏几率，提高制样及拆样效率；2、在拆样时，通过牵引升降装置进行拆样，卷筒转动带动牵引绳上升进而提升制样桶，同时圆形压盘将制样桶内试样按压固定不动，使制样桶与试样分离，不易对试样造成损坏，可以得到较为完整的试样，操作简便，提高了拆样的效率；3、圆盘驱动机构对试样进行加压，相较于以往人工加压的方法更加方便省时，同时使用圆盘驱动机构加压，每次施压的力更加均匀，可以改善试样的整体性能。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为本发明的结构剖面图；
23.图3为本发明的牵引升降机构结构图；
24.图4为本发明的加热机构结构图；
25.图5为本发明的牵引绳与制样桶连接示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
27.如图1-2所示，本发明所述的一种可加热式三轴试样制样及拆样装置，包括底座1、支撑承重机构2、牵引升降机构3、圆盘驱动机构4、加热机构5和制样桶6。所述底座1为内部空心的长方形金属板，制样时直接平放在操作台上，空心的金属底座既可承受制样时带来的压力，也大大减轻了装置整体的重量。
28.所述支撑承重机构2设在底座1上，包括四根支撑杆21以及一根工字形的承重横杆22，四根支撑杆21竖直嵌入底座，且均为金属材质，所述承重横杆22可拆卸设在四根支撑杆顶端，制样完成后可直接取下，方便操作。
29.所述牵引升降机构3设在承重横杆22上，用于升降制样桶6。如图3所示，牵引升降系统包括卷筒31、牵引绳32和动力装置7，所述动力装置7设在承重横杆22中间位置处，通过转轴与左右两侧的卷筒31连接。牵引绳32一端缠绕在卷筒31上，另一端穿过承重横杆22上设置的孔洞可在竖直方向上进行升降。所述牵引绳为下端带挂钩321的钢丝绳，制样桶6左
右两端中间处设有方形挂钩槽61，将牵引绳32升降到合适位置时，牵引绳32末端的挂钩321可以与方形挂钩槽61相配合，勾住挂钩槽61，如图5所示。所述动力装置7带动卷筒31转动，卷筒31通过收放牵引绳32带动制样桶6升降，便于拆样。
30.所述圆盘驱动机构4设在承重横杆22上，制样时用于给所述制样桶6内试样加压，拆样时用于保持试样位置不动，避免其与制样桶一起移动。圆盘驱动机构包括伸缩杆41、圆形压盘42和动力装置7，所述伸缩杆41上端穿过承重横杆22上设置的孔洞与动力装置7连接，下端与圆形压盘42中心卡套式可拆卸连接，便于更换不同尺寸的圆形压盘，所述圆形压盘42设在制样桶6正上方，直径与所述制样桶6内径相同。制样时可驱动伸缩杆向下移动，带动圆形压盘42向下对制样桶6内试样进行分层压实，相比于传统的人工运用压实工具进行压实，操作方便且对试样的压实效果更为良好。
31.所述加热机构5设在底座1上，用于加热制样桶6。如图4所示，所述加热机构5包括相互连接的控制器51和加热片52，所述控制器51设在底座1中央，控制器51上部平整，制样桶6直接放置在其表面上。加热片52为红外加热片，设在制样桶6外周，下端设有球形短杆521，与控制器51左右两端设置的直槽口滑动连接。控制器51可以调节红外加热片52热辐射的温度高低，球形短杆521可以在直槽口内滑动，调节红外加热片52与制样桶6之间的距离，以此来调节对试样的加热温度和加热范围，使试样达到理想的制样和拆样效果。
32.对不易成型的试样，在制样时，不考虑含水率对试验的影响下，将加热片移动到靠近制样桶的位置，通过加热试样，使试样不易发生坍落，使得试样整体更加迅速完整的成型；对材料易粘黏的试样，将加热片移动到距离制样桶稍远处，给试样与制样桶粘连处加热，使其粘连处表面水分蒸发，变得干燥，以此来降低试样与制样桶内壁的粘连性，使得在拆样时更加的方便快速，且在拆样过程中不易对整体的试样造成损坏，大大的降低了拆样失败的概率，提高了制样的成功率。
33.根据不同的三轴试验时制样的需要，制样桶设置有不同的尺寸，同时该装置配有不同尺寸的圆形压盘和红外加热片，以便在制样与拆样过程中与不同尺寸的制样桶相配合，以制得合适完整的三轴试样。
34.本发明所述的可加热式三轴试样制样及拆样装置的使用方法，包括以下步骤：
35.(a)将制样及拆样装置连接好：
36.(b)根据三轴试验类型，选取对应尺寸的制样桶、圆盘驱动机构的圆形压盘和红外加热片，并安装在相应位置；
37.(c)将试验土样装入制样桶中，调节圆盘驱动机构对试样进行分层压实，压实一次后，提升圆形压盘再次下降进行压实；
38.(d)打开加热机构，根据制样桶内土样类型和状态，调节温度以及红外加热片52到制样桶6的间距；
39.(e)加热到所需效果，停止加热；
40.(f)打开牵引升降机构3，将牵引绳32通过带孔承重横杆上的孔竖直下降勾住制样桶6外壁上的方形挂钩槽，并将圆形压盘42调节到紧贴试样位置处；
41.(g)驱动牵引升降机构3，卷筒31转动带动牵引绳32提着制样桶6向上缓缓移动，圆形压盘42将制样桶6内试样按压固定不动，从而使得制样桶6与试样分离，完成制样与拆样。