一种全自动残余直剪剪切仪及其操作方法技术

技术编号:15722007 阅读:87 留言:0更新日期:2017-06-29 03:44
本发明专利技术公开了一种全自动残余直剪剪切仪,它包括直剪剪切仪(1)和计算机(2),直剪剪切仪(1)通过航空插头(1‑28)分别与竖向荷重传感器(1‑19)、竖向位移传感器(1‑7)、水平荷重传感器(1‑21)和水平位移传感器(1‑12)相连接,所述的计算机(2)通过通讯协议与直剪剪切仪(1)相连接,通过计算机(2)或者控制面板(1‑14)向直剪剪切仪(1)发送命令,并将竖向荷重传感器(1‑19)和水平位移传感器(1‑12)反馈得到的竖向荷重F

Full automatic residual direct shear apparatus and operation method thereof

The invention discloses a full automatic residual shear shear apparatus, comprising a direct shear apparatus (1) and computer (2), direct shear apparatus (1) through the aviation plug (1 28) respectively with vertical load sensor (1 19), vertical displacement sensor (1, 7) the level of load sensor (1 21) and horizontal displacement sensor (1 12) connected to the computer (2) via the communication protocol and direct shear apparatus (1) connected by computer (2) or the control panel (1 14) to direct shear apparatus (1) sends commands, and the vertical load sensor (1 19) and horizontal displacement sensor (1 12) feedback load obtained F

【技术实现步骤摘要】
一种全自动残余直剪剪切仪及其操作方法
本专利技术涉及一种全自动残余直剪剪切仪,尤其涉及一种土工试验中能够测试土体的抗剪强度、摩擦角、粘聚力、残余强度、残余内摩擦角和残余粘聚力等物理力学参数的试验设备。
技术介绍
在岩土工程中,土体及其合成材料的抗剪强度可通过三轴试验系统和直剪试验系统进行测试得到,通常采用的直剪测试系统主要为残余直剪剪切仪,残余直剪剪切仪主要包括三种形式,即传统的手动或者半自动杠杆式直剪剪切仪、手动气压阀半自动式直剪剪切仪和全自动形式的直剪剪切仪。通常传统的杠杆式的手动或者半自动形式的直剪剪切仪由于砝码重量、杠杆比以及结构形式等的影响,在直剪试验中,轴向加载压力将受到限制,可控压力范围有限,且容易产生杠杆比和杠杆中心偏差,影响试验的精确度等等;相比杠杆式直剪剪切仪,手动气压阀半自动式直剪剪切仪将受到手动气压阀和压力表的影响,在剪切试验过程中,随着试样的压缩变形,气缸活塞将发生移动,施加在试样上的压力值将呈现下降的趋势,手动气压阀难以维持目标压力值,影响压力控制的稳定性,且采用压力表实现对压力的控制和读取,测量精度低,且易破损,维护成本高;而现有的全自动形式的直剪剪切仪在设计中多考虑试验功能的实现上,而忽略了仪器加工精度、工人装配误差以及试验操作中人为因素的影响,这将大大降低了试验的效率以及试验精确度。经过专利文献检索,现有技术在试验加载方式和试验自动化方面对直剪剪切仪做了一些有益的探索和改进,例如:一种全自动应变控制式直剪测试仪器及其用途(中国专利201210064583.5),改进了仪器的控制方式,实现了直剪试验的全过程自动化控制,但是该测试仪器为开环式控制系统,不能对仪器控制进行自动修正、调整,不能有效地避免加工误差和装配差别等不可抗因素的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题,本专利技术的目的是:提供一种全自动残余直剪剪切仪,通过水平位移传感器测量水平剪切量,可有效地避免部件加工、装配等不可抗因素造成的部件配合误差,提高试验控制、测量的精度,并通过对仪器部件的改造,提高试验操作的便易性和准确性,进而可大大的提高试验效率。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种全自动残余直剪剪切仪,它包括直剪剪切仪和计算机,所述的直剪剪切仪通过航空插头分别与竖向荷重传感器、竖向位移传感器、水平荷重传感器和水平位移传感器相连接,所述的计算机通过通讯协议与直剪剪切仪相连接,通过计算机或者控制面板向直剪剪切仪发送命令,并将竖向荷重传感器和水平位移传感器反馈得到的竖向荷重F1和水平剪切量s2与目标值相对比,进行伺服闭环控制。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的直剪剪切仪包括垂直伺服加载系统和水平剪切驱动系统,所述的垂直伺服加载系统包括上部加载横梁,下部加载横梁,连接在上部加载横梁和下部加载横梁之间的拉杆,安装在上部加载横梁上的竖向荷重传感器,和安装在下部加载横梁上的气动加载装置或者电机加载装置;所述的竖向荷重传感器通过第一加载接头固定在上部加载横梁的中间位置,所述的竖向荷重传感器通过安装在底部的子弹型传力接头与承压盖顶部的凹槽相接触;所述的气动加载装置或者电机加载装置的下部通过第二加载接头连接在下部加载横梁的中间位置,所述的气动加载装置或者电机加载装置的上部固定在固定挡板的中心位置;所述的上部加载横梁一端设有U型开口,开设有U型开口便于以上部加载横梁的固定端为中心,旋转上部加载横梁,方便试样的安装与拆卸,并保证在试验操作过程中上部加载横梁的水平度;所述的水平剪切驱动系统包括蜗轮蜗杆减速机、与蜗轮蜗杆减速机相连的电机、弓字型受力结构、水平荷重传感器和调节旋杆。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的拉杆穿过直线轴承固定于控制盒的顶部,在轴向加载过程中,通过直线轴承保证拉杆的垂直度和光滑度,提高试验控制和测量的精确度。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的气动加载装置通过活塞将气缸划分为两个密封区域,即下部密封区域E1和上部密封区域E2,通过向下部密封区域E1或上部密封区域E2施加气压力,依次带动下部加载横梁、拉杆和上部加载横梁进行向上或者向下移动,实现对试样的竖向卸荷和竖向加压操作。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的电机加载装置包括竖向电机和竖向蜗轮蜗杆减速机,所述的竖向电机安装在竖向蜗轮蜗杆减速机上,所述的竖向蜗轮蜗杆减速机的顶部和底部分别固定在固定挡板和下部加载横梁上,通过竖向电机运行带动竖向蜗轮蜗杆减速机进行上下移动,并依次带动下部加载横梁、拉杆和上部加载横梁进行向上或者向下移动,实现对试样的竖向卸荷和竖向加压操作。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,蜗轮蜗杆减速机的一端与电机相连接、蜗轮蜗杆减速机的另一端与连接杆的一端固定连接,连接杆的另一端通过固定螺母与剪切容器上的剪切推板相固定连接;所述的弓字型受力结构的两端分别固定在上剪切盒的侧壁和水平荷重传感器上,所述的水平荷重传感器的另一端固定有调节旋杆,所述的调节旋杆通过底座固定在控制盒的顶面,可通过调节旋杆调整水平荷重传感器的水平度,使水平荷重传感器和连接杆处于同一轴线上。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,直剪剪切仪的控制盒的顶面安装有轨道,所述的轨道的中心位置与上部加载横梁、下部加载横梁的中心位置处于同一竖向轴线上;所述的轨道凹槽内放置有钢珠,并与剪切容器底部的轨道相对应,下剪切盒固定于剪切容器的中心位置,上剪切盒通过定位销钉固定于下剪切盒上,并与下剪切盒保持竖向一致;在水平剪切方向上,所述的下剪切盒两侧壁上分别通过固定螺丝固定有上剪切盒导向片,上剪切盒导向片带有牛眼;在水平剪切方向上,所述的下剪切盒的上表面分别安装有两排牛眼,并与上剪切盒下表面的滑槽相对应。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的上剪切盒和下剪切盒可选择为方形试样上剪切盒和方形试样下剪切盒,用于进行方形试样的剪切固结试验,所述的方形试样下剪切盒的底部设置有环形排水通道,所述的环形排水通道与剪切容器底部的排水通道相契合形成一个排水通路。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的下剪切盒可更换为非饱和土下剪切盒,所述的非饱和土下剪切盒的底部安装有陶土板,并通过陶土板压片进行固定;所述的非饱和土下剪切盒位于剪切容器和上剪切盒之间,上剪切盒、非饱和土下剪切盒、剪切容器、轨道和固定座、水平位移传感器位于封闭腔的内部,所述的传力接头通过竖向直线轴承穿过封闭腔顶部中心与承压盖顶部凹槽相接触,所述的连接杆通过第一水平直线轴承穿过封闭腔侧壁与剪切容器相连接,所述的弓字型受力结构通过第二水平直线轴承穿过封闭腔侧壁与上剪切盒相连接;所述的封闭腔固定于控制盒顶面的中心位置。作为优选方案,以上所述的全自动残余直剪剪切仪,所述的竖向位移传感器通过传感器固定杆和传感器夹具固定于控制盒的顶面,竖向位移传感器的探头位于第一加载接头上,测量竖向荷重作用下试样的竖向变形量s1;所述的水平位移传感器通过固定座固定于控制盒的顶面,水平位移传感器的探头与剪切容器的侧壁相接触,测量剪切过程中试样的实时水平剪切量s2。本专利技术所述的全自动残余直剪剪切仪的工作方法为:将工作运行指令,包括竖向加载、水平剪切速率、剪切本文档来自技高网
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一种全自动残余直剪剪切仪及其操作方法

【技术保护点】
一种全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,它包括直剪剪切仪(1)和计算机(2),所述的直剪剪切仪(1)通过航空插头(1‑28)分别与竖向荷重传感器(1‑19)、竖向位移传感器(1‑7)、水平荷重传感器(1‑21)和水平位移传感器(1‑12)相连接,所述的计算机(2)通过通讯协议与直剪剪切仪(1)相连接,通过计算机(2)或者控制面板(1‑14)向直剪剪切仪(1)发送命令,并将竖向荷重传感器(1‑19)和水平位移传感器(1‑12)反馈得到的竖向荷重F

【技术特征摘要】
1.一种全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,它包括直剪剪切仪(1)和计算机(2),所述的直剪剪切仪(1)通过航空插头(1-28)分别与竖向荷重传感器(1-19)、竖向位移传感器(1-7)、水平荷重传感器(1-21)和水平位移传感器(1-12)相连接,所述的计算机(2)通过通讯协议与直剪剪切仪(1)相连接,通过计算机(2)或者控制面板(1-14)向直剪剪切仪(1)发送命令,并将竖向荷重传感器(1-19)和水平位移传感器(1-12)反馈得到的竖向荷重F1和水平剪切量s2与目标值相对比,进行伺服闭环控制。2.根据权利要求1所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的直剪剪切仪(1)包括垂直伺服加载系统和水平剪切驱动系统,所述的垂直伺服加载系统包括上部加载横梁(1-8)、下部加载横梁(1-44),连接在上部加载横梁(1-8)和下部加载横梁(1-44)之间的拉杆(1-9),安装在上部加载横梁(1-8)上的竖向荷重传感器(1-19),和安装在下部加载横梁(1-44)上的气动加载装置(E)或者电机加载装置(F);所述的竖向荷重传感器(1-19)通过第一加载接头(1-38)固定在上部加载横梁(1-8)的中间位置,所述的竖向荷重传感器(1-19)通过安装在底部的子弹型传力接头(1-20)与承压盖(1-39)顶部的凹槽相接触;所述的气动加载装置(E)或者电机加载装置(F)的下部通过第二加载接头(1-45)连接在下部加载横梁(1-44)的中间位置,所述的气动加载装置(E)或者电机加载装置(F)的上部固定在固定挡板(1-25)的中心位置;所述的上部加载横梁(1-8)一端设有U型开口;所述的水平剪切驱动系统包括蜗轮蜗杆减速机(1-2)、与蜗轮蜗杆减速机(1-2)相连的电机(1-16)、弓字型受力结构(1-10)、水平荷重传感器(1-21)和调节旋杆(1-22)。3.根据权利要求2所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的拉杆(1-9)穿过直线轴承(1-43)固定于控制盒(1-1)的顶部,在轴向加载过程中,通过直线轴承(1-43)保证拉杆(1-9)的垂直度和光滑度,提高试验控制和测量的精确度。4.根据权利要求2所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的气动加载装置(E)通过活塞(1-46)将气缸(1-36)划分为两个密封区域,即下部密封区域E1和上部密封区域E2,通过向下部密封区域E1或上部密封区域E2施加气压力,依次带动下部加载横梁(1-44)、拉杆(1-9)和上部加载横梁(1-8)进行向上或者向下移动,实现对试样的竖向卸荷和竖向加压操作。5.根据权利要求2所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的电机加载装置(F)包括竖向电机(1-42)和竖向蜗轮蜗杆减速机(1-47),所述的竖向电机(1-42)安装在竖向蜗轮蜗杆减速机(1-47)上,所述的竖向蜗轮蜗杆减速机(1-47)的顶部和底部分别固定在固定挡板(1-25)和下部加载横梁(1-44)上,通过竖向电机(1-42)运行带动竖向蜗轮蜗杆减速机(1-47)进行上下移动,并依次带动下部加载横梁(1-44)、拉杆(1-9)和上部加载横梁(1-8)进行向上或者向下移动,实现对试样的竖向卸荷和竖向加压操作。6.根据权利要求2所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,蜗轮蜗杆减速机(1-2)的一端与电机(1-16)相连接、蜗轮蜗杆减速机(1-2)的另一端与连接杆(1-3)的一端固定连接,连接杆(1-3)的另一端通过固定螺母(1-17)与剪切容器(1-4)上的剪切推板(1-18)相固定连接;所述的弓字型受力结构(1-10)的两端分别固定在上剪切盒(1-26)的侧壁和水平荷重传感器(1-21)上,所述的水平荷重传感器(1-21)的另一端固定有调节旋杆(1-22),所述的调节旋杆(1-22)通过底座(1-13)固定在控制盒(1-1)的顶面,可通过调节旋杆(1-22)调整水平荷重传感器(1-21)的水平度,使水平荷重传感器(1-21)和连接杆(1-3)处于同一轴线上。7.根据权利要求1所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,直剪剪切仪(1)的控制盒(1-1)的顶面安装有轨道(1-27),所述的轨道(1-27)的中心位置与上部加载横梁(1-8)、下部加载横梁(1-44)的中心位置处于同一竖向轴线上;所述的轨道(1-27)凹槽内放置有钢珠(1-29),并与剪切容器(1-4)底部的轨道相对应,下剪切盒(1-34)固定于剪切容器(1-4)的中心位置,上剪切盒(1-26)通过定位销钉(1-33)固定于下剪切盒(1-34)上,并与下剪切盒(1-34)保持竖向一致;在水平剪切方向上,所述的下剪切盒(1-34)两侧壁上分别通过固定螺丝(1-32)固定有上剪切盒导向片(1-30),上剪切盒导向片(1-30)带有牛眼(1-31);在水平剪切方向上,所述的下剪切盒(1-34)的上表面分别安装有两排牛眼(1-31),并与上剪切盒(1-26)下表面的滑槽(1-37)相对应。8.根据权利要求1所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的上剪切盒(1-26)和下剪切盒(1-34)可选择为方形试样上剪切盒(1-49)和方形试样下剪切盒(1-48),用于进行方形试样的剪切固结试验,所述的方形试样下剪切盒(1-48)的底部设置有环形排水通道(1-54),所述的环形排水通道(1-54)与剪切容器(1-4)底部的排水通道(1-35)相契合形成一个排水通路。9.根据权利要求1所述的全自动残余直剪剪切仪,其特征在于,所述的下剪切盒(1-34)可更换为非饱和土下剪切盒(1-...

【专利技术属性】
技术研发人员:季李通
申请(专利权)人:南京泰克奥科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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