一種並聯液壓式三軸試樣制樣器的製作方法

2023-07-02 01:03:06

專利名稱：一種並聯液壓式三軸試樣制樣器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，屬於土木工程學科的土體力學性能測試領域。
背景技術：
目前，隨著沿海地區軟土地基上興建工程的增多，土地資源日趨緊張，軟土力學性能的測試已成為目前土木工程中的重要內容。實驗室在測定軟土的三軸力學性能時，通常將其做成直徑3. 91cm高8. Ocm左右的圓柱形標準試樣，且一組實驗需要3 5個標準試樣用以模擬3 5個不同的圍壓。試樣製作過程中需要對其進行均勻擊實以達到設計的密實度。實驗室試樣製作通常採用手工擊實和手工卸樣，逐個製作，效率較低，且很難精確控制試樣的均勻性、試樣總體密度、多個試樣間的一致性，卸樣時也容易對試樣造成損傷甚至損壞，不易操作，影響試樣的力學性能檢測。實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，以解決現有技術試樣均勻性和易損壞之缺陷，本實用新型能精確的控制試樣總體密度和試樣間的一致性，而且能一次製作I 3個試樣，效率高，卸樣更加方便。為了達到上述目的，本實用新型的解決方案是一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於包括底座，門形支架，液壓系統，制樣筒，反力墊，門形支架安裝於底座上，液壓系統安裝於門形支架上，門形支架的下部水平安裝有反力橫梁，反力橫梁上設有若干個卸樣圓孔，卸樣圓孔為階梯形，卸樣圓孔的上部階梯的直徑與制樣筒的外徑相同，卸樣圓孔的下部階梯的直徑介於制樣筒的外徑和內徑之間，液壓系統包括液壓施加器、壓力傳遞杆、推頭、限位器、水平梁；液壓施加器安裝於門形支架上，液壓施加器下方固接有水平梁；水平梁下方固接有若干個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，每個推頭分別與反力橫梁上的卸樣圓孔一一對應，限位器螺紋連接在壓力傳遞杆上，制樣筒為圓柱形中空筒體；反力墊包括反力橫板、上側凸起、下側凸起，其中，反力橫板與卸樣圓孔的上階梯圓孔相適配，上側凸起的直徑與制樣筒的內徑相適配；下側凸起的直徑與卸樣圓孔的下階梯圓孔相適配。進一步設置在於所述反力橫梁設置有3個卸樣圓孔；在水平梁下方固接有3個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，每個推頭分別與反力橫梁上的卸樣圓孔一一對應。制樣筒內徑與標準試樣的直徑相同為3. 91cm，制樣筒高度為12. 0 cm;制樣筒的外徑為4. 5cm。反力橫梁為剛性橫梁，水平固接於門形支架上，卸樣圓孔的上部階梯的直徑為4. 5cm，下部階梯的直徑為4.1cm ;反力橫梁21的下緣距離底座I的距離大於所需製備的標準試樣高度8. 0 cm,反力橫梁21的下緣距離底座I的距離為9. 0 cm。反力墊為階梯圓柱形，包括反力橫板，反力橫板上方為上側凸起，反力橫板下方為下側凸起，反力橫板的直徑為4. 5cm ;上側凸起的直徑為3. 91cm ;下側凸起的直徑為4.1cm0[0014]所述的液壓系統，液壓施加器為自動液壓式千斤頂，倒置安裝於門形支架上，其行程為20cm ;液壓施加器下方固接有水平梁；水平梁下方固接有左右對稱的3個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，壓力傳遞杆為剛性直杆，杆上面刻有螺紋；推頭為直徑3. 91cm的鋼餅，固接於壓力傳遞杆的下端；在壓力傳遞杆上刻有三個標準刻度點，分別用於控制推頭的下表面至上側凸起的距離為1/3、2/3、3/3試樣高度，限位器為圓形螺帽，限位器外徑大於制樣筒的內徑，限位器螺帽的螺紋與壓力傳遞杆的螺紋相適配，使限位器螺紋連接在壓力傳遞杆上。限位器的厚度為0. 5cm ;限位器外徑為4. 2cm。壓力傳遞杆和推頭的總長度為13.0cm。壓力傳遞杆、推頭、制樣筒、反力橫梁的卸樣圓孔處在同一中心線上。本實用新型工作過程如下(I)、先將反力墊安裝在反力橫梁上，使其與各卸樣圓孔匹配，而後將制樣筒套裝於反力墊的上側凸起上固定，然後稱取設計1/3重量的重塑土 3份，分別放入各制樣筒內，調整各限位器至各壓力傳遞杆上的第一控制點，啟動液壓施加器，通過水平梁、壓力傳遞杆和推頭對重塑土進行壓實，直至各限位器與制樣筒的上緣充分接觸，完成1/3 土樣的壓實，而後卸除液壓施加器的壓力，驅動推頭同步退出各制樣筒；(2)、再次稱取設計1/3重量的重塑土份放入各制樣筒內，調整各限位器至各壓力傳遞杆上的第二控制點，啟動液壓施加器，通過水平梁、壓力傳遞杆和推頭對重塑土進行壓實，直至各限位器與制樣筒的上緣充分接觸，完成2/3 土樣的壓實，而後卸除液壓施加器的壓力，驅動推頭同步退出各制樣筒；(3)、重複步驟2，將剩餘1/3重量的重塑土 3份放入各制樣筒，調整各限位器至各壓力傳遞杆上的第三控制點，啟動液壓施加器，通過水平梁、壓力傳遞杆和推頭對重塑土進行壓實，直至各限位器與制樣筒的上緣充分接觸，完成整個土樣的壓實；(4)、啟動液壓施加器回復到初始無壓力位置，卸除推頭的壓力，調整各限位器至各壓力傳遞杆最上端；移除全部制樣筒，卸除反力橫梁上的反力墊，露出貫通的卸樣圓孔；(5)把全部的制樣筒放置在反力橫梁上，使制樣筒卡入直徑相同的卸樣圓孔的上階梯圓孔並固定，重新啟動液壓施加器，使各壓力傳遞杆進入各制樣筒，驅動推頭將各圓柱形土樣逐漸由制樣筒內推入到反力橫梁下方，直至限位器的下緣與制樣筒體的上緣充分接觸，土樣完全由制樣筒推出並落於底座上；(6)、啟動液壓施加器回復到初始無壓力位置，各壓力傳遞杆和推頭均退出制樣筒，並拆除制樣筒，卸樣完畢，圓柱形土樣即可供測試使用。本實用新型一次可製作I 3個土樣，當製作I個土樣時，優選中間的制樣裝置；當製作2個土樣時，優選兩側的制樣裝置。本實用新型的有益效果為本實用新型克服了傳統制樣器不能把土體充分壓實且密度均勻的缺陷，不僅能精確的控制試樣總體密度和試樣間的一致性，而且能一次製作I 3個試樣，效率高，卸樣更加方便。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型制樣器的結構示意圖；[0030]圖2是本實用新型制樣筒的結構示意圖；圖3是本實用新型的反力墊示意圖；圖4是本實用新型第一次裝土製樣時的示意圖；圖5是本實用新型制樣至2/3標準樣高時的示意圖；圖6是本實用新型卸樣過程的示意圖。圖中標號1_底座；2_門形支架，21-反力橫梁，22-卸樣圓孔；3_液壓系統，31-液壓施加器，32-壓力傳遞杆，33-推頭，34-限位器，35-水平梁；4_制樣筒；5_反力墊，51-反力橫板，52-上側凸起，53-下側凸起；6_ 土樣。
具體實施方式
如圖1 圖3所示，本實施例的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，包括底座1，門形支架2，液壓系統3，制樣筒4，反力墊5。門形支架2安裝於底座I上，液壓系統3安裝於門形支架2上。門形支架2的下部水平安裝有反力橫梁21，反力橫梁21上設有若干個卸樣圓孔22，本實施例中設置有3個卸樣圓孔22 ;液壓系統3包括液壓施加器31、壓力傳遞杆32、推頭33、限位器34、水平梁35 ;制樣筒4為圓柱形中空筒體；反力墊5包括反力橫板51、上側凸起52、下側凸起53。制樣筒4內徑與標準試樣的直徑相同為3. 91cm,高度比所需製備的圓柱形標準試樣高度8. 0 cm略大，優選為12. 0 cm ;制樣筒4的外徑為4. 5cm。反力橫梁21為剛性，水平固接於門形支架2上，反力橫梁21上開設有3個左右對稱布置、相同大小的卸樣圓孔22 ;卸樣圓孔22為階梯形，其中卸樣圓孔22的上部階梯的直徑與制樣筒4的外徑相同為4. 5cm，下部階梯的直徑介於制樣筒4的外徑和內徑之間，優選為4.1cm ;反力橫梁21的下緣距離底座I的距離大於所需製備的標準試樣高度8. 0 cm,優選為9. 0 cm。反力墊5為階梯圓柱形，包括反力橫板51、上側凸起52、下側凸起53。反力橫板51與卸樣圓孔22的上階梯圓孔相適配，直徑為4. 5cm ;上側凸起52的直徑與制樣筒4的內徑相同為3. 91cm ;下側凸起53的直徑與卸樣圓孔22的下階梯圓孔相適配為4. 1cm。所述的液壓系統3 :液壓施加器31為自動液壓式千斤頂，倒置安裝於門形支架2上，其行程為20cm ;液壓施加器31下方固接有水平梁35 ;水平梁35下方固接有左右對稱的3個壓力傳遞杆32，每個壓力傳遞杆32均固接有推頭33。壓力傳遞杆32為剛性直杆，杆上面刻有螺紋；推頭33為直徑3. 91cm的鋼餅，固接於壓力傳遞杆32的下端；在壓力傳遞杆32上刻有三個標準刻度點，分別用於控制推頭33的下表面至上側凸起52的距離為1/3、2/3、3/3試樣高度，試樣的總高度為8.0 cm;限位器34為圓形螺帽，外徑大於制樣筒4的內徑，優選為4. 2cm,限位器34的厚度為0. 5cm ;限位器34螺帽的螺紋與壓力傳遞杆32的螺紋相適配，使限位器34螺紋連接在壓力傳遞杆32上。壓力傳遞杆32和推頭33的總長度略大於限位器34的厚度0. 5cm與制樣筒4的高度12. Ocm之和12. 5cm，取13. Ocm,以保證當限位器34旋轉至壓力傳遞杆32的最上端且下緣與制樣筒4的上緣充分接觸時，能夠把土樣推出制樣筒4內且推頭33頂出樣筒4有0. 5cm，此時土樣在重力作用下落到底座I上；由於反力橫梁21的下緣距離底座I的距離為
9.0cm，所以高度8. Ocm的土樣上表面脫離推頭33有1. Ocm以上的距離，保護試樣在不會被重新壓壞。[0043]優選地，前述的壓力傳遞杆32、推頭33、制樣筒4、反力橫梁21的卸樣圓孔22處在同一中心線上，從而保證制樣時，能保持運行穩定，以及試樣不受損壞。結合圖4 圖6所示，本實用新型工作過程如下(I )、先將3個反力墊5安裝在反力橫梁21上，且使其與各卸樣圓孔22匹配，而後將制樣筒4套裝於反力墊5的上側凸起52上固定，然後稱取設計1/3重量的重塑土 3份，分別放入各制樣筒4內，調整各限位器34至各壓力傳遞杆32上的第一控制點，啟動液壓施加器31，通過水平梁35、壓力傳遞杆32和推頭33對重塑土進行壓實，直至各限位器34與制樣筒4的上緣充分接觸，完成1/3 土樣的壓實，而後卸除液壓施加器31的壓力，驅動推頭33同步退出各制樣筒4;(2)、再次稱取設計1/3重量的重塑土 3份放入各制樣筒4內，調整各限位器34至各壓力傳遞杆32上的第二控制點，啟動液壓施加器31，通過水平梁35、壓力傳遞杆32和推頭33對重塑土進行壓實，直至各限位器34與制樣筒4的上緣充分接觸，完成2/3 土樣的壓實，而後卸除液壓施加器31的壓力，驅動推頭33同步退出各制樣筒4 ；(3)、重複步驟2，將剩餘1/3重量的重塑土 3份放入各制樣筒4，調整各限位器34至各壓力傳遞杆32上的第三控制點，啟動液壓施加器31，通過水平梁35、壓力傳遞杆32和推頭33對重塑土進行壓實，直至各限位器34與制樣筒4的上緣充分接觸，完成整個土樣的壓實；(4)、啟動液壓施加器31回復到初始無壓力位置，卸除推頭33的壓力，調整各限位器34至各壓力傳遞杆32最上端；移除全部制樣筒4，卸除反力橫梁21上的反力墊5，露出貫通的卸樣圓孔22 ；(5)把全部的制樣筒4放置在反力橫梁21上，使制樣筒4卡入直徑相同的卸樣圓孔22的上階梯圓孔並固定，重新啟動液壓施加器31，使各壓力傳遞杆32進入各制樣筒4，驅動推頭33將各圓柱形土樣6逐漸由制樣筒4內推入到反力橫梁21下方，直至限位器34的下緣與制樣筒體4的上緣充分接觸，土樣6完全由制樣筒4推出並落於底座I上；(6)、啟動液壓施加器31回復到初始無壓力位置，各壓力傳遞杆32和推頭33均退出制樣筒4，並拆除制樣筒4，卸樣完畢，圓柱形土樣6即可供測試使用。本實用新型的有益效果為本實用新型克服了傳統制樣器不能把土體充分壓實且密度均勻的缺陷，不僅能精確的控制試樣總體密度和試樣間的一致性，而且能一次製作I 3個試樣，效率高，卸樣更加方便。
權利要求1.一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於包括底座，門形支架，液壓系統，制樣筒，反力墊，門形支架安裝於底座上，液壓系統安裝於門形支架上，門形支架的下部水平安裝有反力橫梁，反力橫梁上設有若干個卸樣圓孔，卸樣圓孔為階梯形，卸樣圓孔的上部階梯的直徑與制樣筒的外徑相同，卸樣圓孔的下部階梯的直徑介於制樣筒的外徑和內徑之間，液壓系統包括液壓施加器、壓力傳遞杆、推頭、限位器、水平梁；液壓施加器安裝於門形支架上，液壓施加器下方固接有水平梁；水平梁下方固接有若干個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，每個推頭分別與反力橫梁上的卸樣圓孔一一對應，限位器螺紋連接在壓力傳遞杆上，制樣筒為圓柱形中空筒體；反力墊包括反力橫板、上側凸起、下側凸起，其中，反力橫板與卸樣圓孔的上階梯圓孔相適配，上側凸起的直徑與制樣筒的內徑相適配；下側凸起的直徑與卸樣圓孔的下階梯圓孔相適配。
2.根據權利要求1所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於所述反力橫梁設置有3個卸樣圓孔；在水平梁下方固接有3個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，每個推頭分別與反力橫梁上的卸樣圓孔一一對應。
3.根據權利要求1所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於制樣筒內徑與標準試樣的直徑相同為3. 91cm，制樣筒高度為12. O cm ;制樣筒的外徑為4. 5cm。
4.根據權利要求1或2所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於反力橫梁為剛性橫梁，水平固接於門形支架上，卸樣圓孔的上部階梯的直徑為4. 5cm，下部階梯的直徑為4.1cm ;反力橫梁21的下緣距離底座I的距離大於所需製備的標準試樣高度8. Ocm,反力橫梁21的下緣距離底座I的距離為9. O cm。
5.根據權利要求1或2所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於反力墊為階梯圓柱形，包括反力橫板，反力橫板上方為上側凸起，反力橫板下方為下側凸起，反力橫板的直徑為4. 5cm ;上側凸起的直徑為3. 91cm ;下側凸起的直徑為4.1cm0
6.根據權利要求1或2所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於所述的液壓系統，液壓施加器為自動液壓式千斤頂，倒置安裝於門形支架上，其行程為20cm ;液壓施加器下方固接有水平梁；水平梁下方固接有左右對稱的3個壓力傳遞杆，每個壓力傳遞杆均固接有推頭，壓力傳遞杆為剛性直杆，杆上面刻有螺紋；推頭為直徑3. 91cm的鋼餅，固接於壓力傳遞杆的下端；在壓力傳遞杆上刻有三個標準刻度點，分別用於控制推頭的下表面至上側凸起的距離為1/3、2/3、3/3試樣高度，限位器為圓形螺帽，限位器外徑大於制樣筒的內徑，限位器螺帽的螺紋與壓力傳遞杆的螺紋相適配，使限位器螺紋連接在壓力傳遞杆上。
7.根據權利要求6所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於限位器的厚度為0. 5cm ;限位器外徑為4. 2cm。
8.根據權利要求1或2所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於壓力傳遞杆和推頭的總長度為13. Ocnio
9.根據權利要求1或2所述的一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，其特徵在於壓力傳遞杆、推頭、制樣筒、反力橫梁的卸樣圓孔處在同一中心線上。
專利摘要本實用新型公開了一種並聯液壓式三軸試樣制樣器，屬於土體力學性能測試技術領域，包括底座，門形支架，液壓系統，制樣筒，反力墊。門形支架安裝於底座上，液壓系統安裝於門形支架上。門形支架的下部安裝有水平反力橫梁，反力橫梁上設有卸樣圓孔；液壓系統包括液壓施加器、壓力傳遞杆、推頭、限位器和水平梁；制樣筒為圓柱形中空筒體；反力墊包括反力橫板、上側凸起和下側凸起。本實用新型克服了傳統制樣器不能把土體充分壓實且密度均勻的缺陷，不僅能精確的控制試樣總體密度和試樣間的一致性，而且能一次製作1～3個試樣，效率高，卸樣更加方便。
文檔編號G01N1/28GK202837068SQ20122052651
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者王偉 申請人:紹興文理學院