一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器的製造方法
2023-12-01 21:51:56 1
一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其豎向剪切力施加機構由升降移動架、剪切力傳感器及球座式壓頭構成，升降移動架升降式導向安裝於機架上，在該升降移動架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測試端連接球座式壓頭；圍壓施加機構包括固定套筒、活動套筒、圍壓頂杆機構及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機座的工作平臺上，活動套筒與固定套筒相對設置，活動套筒由圍壓頂杆機構驅動進行水平移動，在活動套筒的內壁設置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對應於活動套筒與固定套筒相閉合時的活動套筒上方位置。本實用新型可自動測定並自動採集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，實現了對路面散體材料的抗剪切變形能力的評價。
【專利說明】一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及路面散體材料特性測定儀器，特別是一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器。
【背景技術】
[0002]級配碎石結構層在使用過程中主要承受由面層傳遞來的車輪豎向荷載作用，當荷載作用超過各種粒徑粒料之間相互嵌擠作用形成的抗變形能力時，粒料會產生一定程度的重排，導致塑性變形的產生，這種塑性變形的本質是粒料之間的剪切變形。
[0003]開展級配碎石的抗剪切性能試驗研究，主要基於兩個方面的因素，一是考慮路面水平方向的作用力，隨著行車速度的不斷提高、車輛載重的不斷增加等交通條件的改變，路面表層水平方向的作用力可能會在級配碎石結構層中產生水平剪力。二是考慮路面豎向不均勻變形，特別是對於沿海地區軟土地基，由於軟土地基引起路基路面的不均勻沉降，路面結構層中將出現豎向剪切應力和變形。
[0004]關於級配碎石這種散體材料的剪切性能，我國相關規範中目前還沒有要求，也沒有相應的設備。目前，測定浙青混合料剪切性能試驗儀器並不完全適用於級配碎石材料。這就需要設計一套專門測定級配碎石散體材料剪切性能的試驗儀器，且體積小巧、安全操作簡單、並且能夠在一定可調範圍內準確施加圍壓，測定並自動採集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，用來評價路面散體材料的抗剪切變形能力。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在於提供一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其能夠在一定可調範圍內準確施加圍壓，測定並自動採集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，用來評價路面散體材料的抗剪切變形能力。
[0006]本實用新型解決其技術問題是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:主要由機座、機架、豎向剪切力施加機構及圍壓施加機構構成，豎向剪切力施加機構由升降移動架、剪切力傳感器及球座式壓頭構成，升降移動架升降式導向安裝於機架上，在該升降移動架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測試端連接安裝所述球座式壓頭；所述圍壓施加機構包括固定套筒、活動套筒、圍壓頂杆機構及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機座的工作平臺上，活動套筒與固定套筒相對設置，活動套筒由圍壓頂杆機構驅動進行水平移動，在活動套筒的內壁設置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對應於活動套筒與固定套筒相閉合時的活動套筒上方位置。
[0008]而且，所述的升降移動架的兩端安裝於機架兩側的絲槓上，該絲槓由位於機座下的伺服電機驅動。
[0009]而且，所述的圍壓頂杆機構由圍壓頂杆、頂杆安裝座、手輪、滾輪構成，頂杆安裝座固裝於機座的工作平臺上，在頂杆安裝座上水平安裝圍壓頂杆，該圍壓頂杆後端安裝手輪，圍壓頂杆的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動嵌裝在活動套筒背面所固裝的縱嚮導軌內。
[0010]而且，所述的固定套筒上頂面通過螺絲固定安裝一半圓壓板。
[0011]而且，所述的活動套筒上頂面通過螺絲固定安裝一半圓壓板。
[0012]而且，所述的剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數據採集儀表。
[0013]本實用新型的優點和有益效果為:
[0014]1.本測定散體材料剪切強度的試驗儀器，首先通過圍壓施加機構對圓柱形的試件按照規定要求施加一定的圍壓力，再通過豎向剪切力施加機構對活動套筒一側的試件施加縱向剪切力，從而實現對試件剪切力的採集，並通過數據採集儀表實現數據的記錄與分析，測試過程自動化程度高，數據準確可靠。
[0015]2.本測定散體材料剪切強度的試驗儀器，圍壓頂杆機構設計合理，可手動施加圍壓力，保證試驗所需的圍壓力的穩定與準確；圍壓力傳感器是輸出每個時刻的圍壓力值大小的裝置；滾輪作用在活動試筒的前方導軌上，使圍壓力均勻的分布在試件上，保證圍壓力大小的準確。
[0016]3.本實用新型結構設計科學合理，具有圍壓施加準確且可調，自動測定並自動採集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，實現了對路面散體材料的抗剪切變形能力的評價，具有精度高，可靠性好的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖2為圖1的A向視圖；
[0019]圖3為圖2的俯視圖。
[0020]附圖標記:
[0021]1-剪切力傳感器、2-球座式壓頭、3-機架、4-升降移動架、5-絲槓、6_手輪、7_頂杆安裝座、8-工作平臺、9-伺服電機、10-機座、11-安裝座、12-固定套筒、13-螺絲、14-半圓壓板、15-半圓壓板、16-活動套筒、17-縱嚮導軌、18-滾輪、19-圍壓頂杆、20-圍壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。
[0023]一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其主要由機座10、機架3、豎向剪切力施加機構及圍壓施加機構構成，豎向剪切力施加機構由升降移動架4、剪切力傳感器I及球座式壓頭2構成，升降移動架升降式導向安裝於機架上，升降移動架的兩端安裝於機架兩側的絲槓5上，該絲槓由位於機座下的伺服電機9驅動。在該升降移動架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測試端連接安裝所述球座式壓頭；圍壓施加機構包括固定套筒12、活動套筒16、圍壓頂杆機構及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機座的工作平臺8上，為保證下部一定的剪切下壓空間，固定套筒固定在安裝座11上。活動套筒與固定套筒相對設置，活動套筒由圍壓頂杆機構驅動進行水平移動，在活動套筒的內壁設置圍壓力傳感器20。球座式壓頭對應於活動套筒與固定套筒相閉合時的活動套筒上方位置。固定套筒及活動套筒對稱相向設置，為半圓形。
[0024]圍壓頂杆機構由圍壓頂杆19、頂杆安裝座7、手輪6、滾輪18構成，頂杆安裝座固裝於機座的工作平臺上，在頂杆安裝座上水平安裝圍壓頂杆，該圍壓頂杆後端安裝手輪，圍壓頂杆的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動嵌裝在活動套筒背面所固裝的縱嚮導軌17內。
[0025]固定套筒上頂面通過螺絲13固定安裝一半圓壓板14。活動套筒上頂面通過螺絲固定安裝一半圓壓板15。剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數據採集儀表。
[0026]本實用新型的工作原理為:
[0027]將己成型好的試件放到固定套筒中至試件的一半恰好沒入固定套筒，並通過半圓壓板和固定螺栓將固定套筒及試件牢牢固定在儀器平臺上，使其處於約束狀態。然後在裸露試件半圓的上方同樣加一半圓壓板，使試件上方處於同一水平面上，接著把前方的活動套筒圍繞住試件裸露的部分並夾緊，使其與固定試筒處於同一水平面上。
[0028]試驗之前，先通過水平圍壓裝置給試樣施加了一定要求的圍壓，然後啟動豎向剪切裝置，使壓頭向下運動，同時按照每次試驗所需要得速度調節到相應的速度後使之勻速下降，當壓頭快要接觸到試筒頂部且還沒接觸到時，迅速按下暫停按鈕使之停止，待試驗時使用。剪切試驗就是使整個試筒和試樣通過向下的力產生一定的位移而進行試樣的剪切試驗。
[0029]隨著剪切的進行，顆粒之間將產生位移，由於剪切速率相對較慢,剪切面上及其附近的顆粒有一定的時間來重新調整位置，這時部分應力將互相消減，而當速度提高一些後，這些顆粒還來不及互相抵消一部分力便進入下一步的剪切，因此剪切強度會有所增大。
[0030]儘管為說明目的公開的本實用新型的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解，在不脫離本實用新型及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此本實用新型的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。
【權利要求】
1.一種測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:主要由機座、機架、豎向剪切力施加機構及圍壓施加機構構成，豎向剪切力施加機構由升降移動架、剪切力傳感器及球座式壓頭構成，升降移動架升降式導向安裝於機架上，在該升降移動架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測試端連接安裝所述球座式壓頭；所述圍壓施加機構包括固定套筒、活動套筒、圍壓頂杆機構及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機座的工作平臺上，活動套筒與固定套筒相對設置，活動套筒由圍壓頂杆機構驅動進行水平移動，在活動套筒的內壁設置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對應於活動套筒與固定套筒相閉合時的活動套筒上方位置。
2.根據權利要求1所述的測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:所述的升降移動架的兩端安裝於機架兩側的絲槓上，該絲槓由位於機座下的伺服電機驅動。
3.根據權利要求1所述的測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:所述的圍壓頂杆機構由圍壓頂杆、頂杆安裝座、手輪、滾輪構成，頂杆安裝座固裝於機座的工作平臺上，在頂杆安裝座上水平安裝圍壓頂杆，該圍壓頂杆後端安裝手輪，圍壓頂杆的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動嵌裝在活動套筒背面所固裝的縱嚮導軌內。
4.根據權利要求1所述的測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:所述的固定套筒上頂面通過螺絲固定安裝一半圓壓板。
5.根據權利要求1所述的測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:所述的活動套筒上頂面通過螺絲固定安裝一半圓壓板。
6.根據權利要求1所述的測定散體材料剪切強度的試驗儀器，其特徵在於:所述的剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數據採集儀表。
【文檔編號】G01N3/24GK203587450SQ201320813097
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】周衛峰, 宋曉燕, 苗乾, 李鑫, 蔣應軍, 魏玉國, 張珺, 王茂偉, 任亮, 杜敏山, 徐鳴, 朱金標, 郭亮亮, 郭太明 申請人:天津市建達科技發展有限公司