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专利名称：一种空心圆柱试样制样仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空心圆柱试样制样仪，该试样制样仪为机械式重塑土制样器具。
背景技术：
试验土力学是现代土力学发展的四大支柱之一。伴随着科学的发展，先后出现了 大量的室内测定土的抗剪强度的方法。与其它试验方法相比，空心圆柱扭剪仪具有很多其 它测试仪器没有的优点对试样可以独立的施加三个方向的主应力，通过活塞杆施加扭矩 与控制扭转位移从而对试样施加剪应力，另外可以独立改变三个方向上的主应力，使主应 力方向发生任意偏转，以模拟实际土体中的主应力方向。因此可以据此研究土的各向异性 时的力学性质。但目前制备空心圆柱试样的方法与原理基本上属于古典击实法。然而科 学研究、教学与生产实践需要的空心圆柱土样必须达到1.密度、含水量均匀；2.密度较大； 3.试样平整，4.易脱模的要求，现有的制样仪器却不能满足这些要求，从而大大限制了空 心圆柱扭剪仪这种土工仪器的推广应用。所以在岩土测试领域，制备满足要求的空心圆柱 试样已成为一个普遍性难题，急需攻克。

发明内容为制备出满足要求的空心圆柱试样，本实用新型提供了一种空心圆柱试样制样 仪，该试样制样仪不仅可制备出密度较大且密度、含水量均匀的土工试样，而且制样效率高。 实现本实用新型目的所采用的技术方案是一种空心圆柱试样制样仪，至少包括底 座和安装于底座上的加压装置，加压装置至少包括两块作相对平移运动的加压板，两块加 压板内侧上分别固定安装有作为模具的空心圆柱体，两块加压板的外侧分别与丝杆滑块机 构中对应的滑块连接，丝杆滑块机构中丝杆上设有两段螺旋方向相反的螺纹，两滑块分别 位于两螺纹段上，且两滑块上分别设有与丝杆上的两螺纹段相匹配的螺纹；丝杆与手柄摇 杆机构中的摇杆连接。 而且两滑块与对应的加压板之间均设有连动杆，两连动杆对称分布，连动杆包括 前、后两根平移杆和长、短两根连接杆，前、后平移杆平行分布，前平移杆一端与加压板的外 侧连接，另一端通过长连接杆与后平移杆的一端连接，后平移杆的另一端通过短连接杆与 对应滑块连接，且前平移杆、长连接杆、后平移杆、短连接杆和对应滑块连接为实质上的一 体，前、后平移杆分别通过套筒安装于底座上。套筒内设有滚珠，短连接杆的下部设有与丝 杆轴向垂直的指针。 而且两块加压板均为圆盘状，其中一块加压板内侧安装有两个直径不同的空心圆 柱体A和空心圆柱体B，空心圆柱体A套装于空心圆柱体B内，另一块加压板内侧则安装有 一个空心圆柱体C，空心圆柱体C嵌插于空心圆柱体A和空心圆柱体B之间，且空心圆柱体 A、空心圆柱体B和空心圆柱体C，以及两块圆盘状加压板的中心线重合。空心圆柱体A、空心圆柱体B和空心圆柱体C均通过螺纹安装于加压板内侧。 而且丝杆与摇杆之间设有齿轮传动机构，齿轮传动机构设有增速传动齿轮组和减 速传动齿轮组。丝杆滑块机构外设有轴向防护罩，轴向防护罩表面标有刻度，齿轮传动机构 外也设有防护罩。底座上方安装有模具固定装置，模具固定装置包括支撑板和支承座，以及 安装于支承座上的前固定板和后固定板，支撑板位于作为模具的空心圆柱体的下方，前固 定板位于模具的前方，后固定板则位于模具的后方。底座下方设有支座。底座上方设有水 平指示器。 由上述技术方案可知，本实用新型提供的空心圆柱试样制样仪通过手柄摇杆机构 带动具有两段螺旋方向相反的螺纹的丝杆转动，使与左螺纹段配合的左滑块和与右螺纹段 右滑块作相对的平移运动，同时又使分别与左或右滑块连接的两块加压板也作相对的平移 运动，而两块加压板内侧上分别固定安装有空心圆柱，因此可以制备出空心圆柱土工试样。 本实用新型提供的空心圆柱试样制样仪具有如下特点 (1)采用手摇双向机械式驱动，使试样达到两个方向均匀受力的效果，而不是传统
方法中采用的单向受力方式，因此可以较好的解决试验制样密度、含水量等指标普遍存在 的不均匀性问题，另外可以保证试样的平整度，可以制得密度很大的试样，容易脱模； (2)使用两组齿轮传动，可以在加压过程中实现连动杆移动速度的粗调与微调，便
于更加精细的控制加压过程，从而制出更均匀的试样； (3)采用手摇柄转动传动方式，可以增加力臂，有效达到省力的目的； (4)根据模具尺寸，可以制备不同尺寸的空心圆柱试样； (5)实现制样机械化，使制样效率得到大幅提高。

附图为本实用新型的结构示意图。 图中l.空心圆柱B，2.空心圆柱A，3.空心圆柱C，4.左加压板，5.右加压板， 6.前固定板，7.后固定板，8.支撑板，9.支撑座，IO.套筒，ll.连动杆，12.左滑块，13.右 滑块，14.轴承，15.销轴，16.丝杆，17.轴向防护罩，18.齿轮传动机构，19.摇杆，20.手柄， 21.水平指示器，22.支座，23.底座，24.指针
具体实施方式如附图所示，本实用新型提供的空心圆柱试样制样仪的底座23下方设有用于调 节底座23水平的支座22，底座23是否水平可通过观察设于底座23上方的水平指示器21 中的气泡获得。加压装置安装于底座23上方，加压装置的两块加压板内侧上分别固定安装 有作为模具的空心圆柱体，本实施例中两块加压板，即左加压板4和右加压板5均为圆盘 状，其中左加压板4内侧安装有两个直径不同的空心圆柱体A2和空心圆柱体B1，空心圆柱 体A2套装于空心圆柱体B1内，右加压板5内侧则安装有一个空心圆柱体C3，且空心圆柱 体A2、空心圆柱体B1和空心圆柱体C3，以及两块圆盘状加压板的中心线重合，当左加压板 4和右加压板5相对平移到空心圆柱体C3与空心圆柱体A2和空心圆柱体Bl重叠时，空心 圆柱体C3恰好嵌插于空心圆柱体A2和空心圆柱体B1之间，实际使用时，空心圆柱体A2、空 心圆柱体B1和空心圆柱体C3的大小可以根据重塑土试样的尺寸来确定。空心圆柱体A2、空心圆柱体Bl和空心圆柱体C3均通过螺纹安装于对应加压板的内侧。为保证空心圆柱体 A2、空心圆柱体B1和空心圆柱体C3，以及两块圆盘状加压板的中心线重合，底座23上方安 装有模具固定装置，模具固定装置包括支撑板8和支承座9，以及安装于支承座9上的前固 定板6和后固定板7，支撑板8位于作为模具的空心圆柱体的下方，前固定板6位于模具的 前方，后固定板7则位于模具的后方。调节前固定板6、后固定板7以及下支撑板8，可确保 三个空心圆柱体的中心线和左、右两个加压板4、5的中心线在同一直线上，模具固定装置 还可起到良好的支撑作用。左加压板4、右加压板5的外侧分别通过连动杆11与丝杆滑块 机构中对应的滑块连接，两连动杆11对称分布，连动杆11包括前、后两根平移杆和长、短两 根连接杆，前、后平移杆平行分布，前平移杆一端与加压板的外侧连接，另一端通过长连接 杆与后平移杆的一端连接，后平移杆的另一端通过短连接杆与对应滑块连接，且前平移杆、 长连接杆、后平移杆、短连接杆和对应滑块连接为实质上的一体，前、后平移杆分别通过内 设有滚珠的套筒10安装于底座23上，短连接杆的下部还可设置与丝杆轴向垂直的指针24 ; 丝杆滑块机构的丝杆16通过轴承14和销轴15安装在底座23上，丝杆16上设有两段螺旋 方向相反的螺纹，即左螺纹段和右螺纹段，与左螺纹段配合的滑块为左滑块12，与右螺纹段 配合的滑块为右滑块13，两滑块上分别设有与丝杆上的左、右螺纹段相匹配的螺纹，即左螺 纹段上刻有左旋螺纹、右螺纹段上刻有右旋螺纹时，左滑块12则刻有与左旋螺纹相吻合的 螺纹、右滑块13刻有与右旋螺纹相吻合的螺纹；或者左螺纹段上刻有右旋螺纹、右螺纹段 上刻有左旋螺纹时，左滑块12则刻有与右旋螺纹相吻合的螺纹、右滑块13刻有与左旋螺纹 相吻合的螺纹；两滑块沿丝杆作相对平移运动；丝杆16由手柄摇杆机构中的摇杆19带动， 为控制手柄摇杆机构与丝杆16间的传动，丝杆16与摇杆19之间设有齿轮传动机构18，本 实施例中齿轮传动机构同时设有一组增速传动齿轮组和一组减速传动齿轮组，减速传动齿 轮组脱离，增速传动齿轮组啮合时可使连动杆11以较快速度移动，增速传动齿轮组脱离， 减速传动齿轮组啮合时可使连动杆11以缓慢移动，以实现在加压过程中对连动杆11移动 速度的粗调与微调，便于更加精细的控制加压过程。为防止在土工实验过程中传动部件中 落入泥土及其他杂物，丝杆外设有轴向防护罩17，齿轮传动机构外也设有防护罩。轴向防护 罩17表面还标有刻度，通过该刻度和位于短连接杆下部的指针24可以实现对重塑土试样 加压程度的精确控制。 使用本空心圆柱试样制样仪时，将调制好试验样品分层均匀放在左加压板4、空心 圆柱体B1和空心圆柱体A2形成的内嵌空间中，略微振捣。均匀用力转动手柄摇杆机构的 手柄20，通过齿轮传动机构18带动丝杆16旋转，丝杆16再带动左、右滑块移动，左、右滑块 又通过连动杆使左、右加压板连同三个空心圆柱体在连动杆的带动下向中间部位移动，空 心圆柱体Bl和空心圆柱体A2内嵌空间内的试样样品，被加压板4、空心圆柱体C3逐渐压 縮，通过指针24所指示的轴向防护罩17表面刻度的位置控制试样加压程度，即可得到控制 在一定密度和含水率下的重塑土试样。当反方向转动手柄摇杆机构的手柄20，使空心圆柱 B1、空心圆柱A2与空心圆柱C3完全离开一段距离以后，可进行脱模。
权利要求一种空心圆柱试样制样仪，至少包括底座和安装于底座上的加压装置，其特征在于加压装置至少包括两块作相对平移运动的加压板，两块加压板内侧上分别固定安装有作为模具的空心圆柱体，两块加压板的外侧分别与丝杆滑块机构中对应的滑块连接，丝杆滑块机构中丝杆上设有两段螺旋方向相反的螺纹，两滑块分别位于两螺纹段上，且两滑块上分别设有与丝杆上的两螺纹段相匹配的螺纹；丝杆与手柄摇杆机构中的摇杆连接。
2. 根据权利要求1所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于两滑块与对应的加压板 之间均设有连动杆，两连动杆对称分布，连动杆包括前、后两根平移杆和长、短两根连接杆， 前、后平移杆平行分布，前平移杆一端与加压板的外侧连接，另一端通过长连接杆与后平移 杆的一端连接，后平移杆的另一端通过短连接杆与对应滑块连接，且前平移杆、长连接杆、 后平移杆、短连接杆和对应滑块连接为实质上的一体，前、后平移杆分别通过套筒安装于底 座上。
3. 根据权利要求2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于套筒内设有滚珠，短连接 杆的下部设有与丝杆轴向垂直的指针。
4. 根据权利要求1或2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于两块加压板均为圆盘状，其中一块加压板内侧安装有两个直径不同的空心圆柱体A和空心圆柱体B，空心圆柱 体A套装于空心圆柱体B内，另一块加压板内侧则安装有一个空心圆柱体C，空心圆柱体C 嵌插于空心圆柱体A和空心圆柱体B之间，且空心圆柱体A、空心圆柱体B和空心圆柱体C， 以及两块圆盘状加压板的中心线重合。
5. 根据权利要求4所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于空心圆柱体A、空心圆柱 体B和空心圆柱体C均通过螺纹安装于加压板内侧。
6. 根据权利要求1或2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于丝杆与摇杆之间设 有齿轮传动机构，齿轮传动机构设有一组增速传动齿轮组和一组减速传动齿轮组。
7. 根据权利要求6所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于丝杆滑块机构外设有轴 向防护罩，轴向防护罩表面标有刻度，齿轮传动机构外也设有防护罩。
8. 根据权利要求1或2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于底座上方安装有模具固定装置，模具固定装置包括支撑板和支承座，以及安装于支承座上的前固定板和后固 定板，支撑板位于作为模具的空心圆柱体的下方，前固定板位于模具的前方，后固定板则位 于模具的后方。
9. 根据权利要求1或2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于底座下方设有支座。
10. 根据权利要求1或2所述的空心圆柱试样制样仪，其特征在于底座上方设有水平指示器。
专利摘要本实用新型提供了一种空心圆柱试样制样仪，该制样仪至少包括底座和安装于底座上的加压装置，加压装置至少包括两块作相对平移运动的加压板，两块加压板内侧上分别固定安装有作为模具的空心圆柱体，两块加压板的外侧分别与丝杆滑块机构中对应的滑块连接，丝杆滑块机构中丝杆上设有两段螺旋方向相反的螺纹，两滑块分别位于两螺纹段上，且两滑块上分别设有与丝杆上的两螺纹段相匹配的螺纹；丝杆与手柄摇杆机构中的摇杆连接。这种空心圆柱试样制样仪不仅可制备出密度较大且密度、含水量均匀的土工试样，而且制样效率高。
文档编号G01N1/28GK201503366SQ20092022884
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者侯天梁, 侯天顺, 朱敏, 聂良佐 申请人:中国地质大学(武汉)