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原文传递一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法

专利名称：	一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法
摘要：	本发明公开了一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法，制样模具固定于模具支撑板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，可多次将滑块、模具支撑板和制样模具整体从导轨上装卸，以分次往制样模具中装入各层土样。升降板与杠杆组件的推杆连接，杠杆组件的加力臂旋转实现冲头的升降，使冲头将制样模具中的各层土样压实至设定厚度，操作时只需人工将加力臂向下压即可。一次可压制多个试样，冲头的冲压深度通过定位架对加力臂不同高度的限位控制，定位架不同高度的限位可结合加力臂的尺寸和制样时的运动轨迹来计算确定。升降板运动时有立杆导向。具有能精确控制分层压样厚度和平整度、制样效率高且制模和脱模操作简单的优势。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	阮波;马超;邓威;郑世龙;丁茴;阮霄睿;阮晨希;聂如松;张向京;张佩知;杜少华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910318625.5
公开号：	CN109916688A
代理机构：	长沙永星专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	邓淑红
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：它包括底板、直线导轨、模具支撑板、制样模具、立杆、升降板、冲头、定位架和杠杆组件；直线导轨的导轨固定于底板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，制样模具固定于模具支撑板上，立杆对称分置于底板上对应直线导轨的两侧，冲头连接于升降板的下侧，升降板可滑动的穿套于立杆上，冲头和制样模具的数量、位置对应，定位架沿竖向连接于底板上的同侧立杆之间；杠杆组件包括支座、加力臂和推杆，支座水平布置于升降板的上方对应定位架的对侧，通过竖向支撑件支撑于底板上，加力臂的下端铰接于支座上，加力臂的旋转角度通过定位架限定，推杆的上端可滑动的连接于加力臂上，推杆的下端连接于升降板上；加力臂的上端伸出于定位架外。 2.如权利要求1所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述直线导轨为SBR直线导轨，其导轨上配置有两个滑块，导轨的底托上对应其中一个滑块的外侧连接有沿竖向的磁性限位杆。 3.如权利要求2所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述底板和模具支撑板均为矩形钢板，模具支撑板的平面尺寸小于底板的平面尺寸，模具支撑板固定于所述滑块上，模具支撑板和底板共宽度方向中心面。 4.如权利要求3所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述制样模具包括圆柱筒、箍环和护筒，圆柱筒的两端外壁均有内收锥度，圆柱筒由多瓣弧形钢板拼成，箍环套于圆柱筒外使圆柱筒定形，护套套于圆柱筒的上端；所述模具支撑板的上侧设置有圆环，圆柱筒的下端插入圆环中。 5.如权利要求1所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述升降板为矩形板，冲头包括拉杆和其下端的压盘，拉杆的上端焊接于升降板的下侧，升降板的四个角部固定有直线轴承，直线轴承的两端均伸出于升降板外，升降板通过直线轴承套于所述立杆上。 6.如权利要求4所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述定位架为竖向的矩形架，其高度方向的顶部有一对沿水平方向的定位孔且该定位孔中配套有卡位插销、上部均布有若干沿水平方向的定位孔且定位孔中配套有定位插销。 7.如权利要求3所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述支座包括T型板和连接于其腹板上的竖向耳板，竖向耳板的顶部有铰接孔，腹板上对应竖向耳板的外侧有圆孔；所述竖向支撑件为支撑板，其上端连接于T型板翼板外沿的中间位置处、下端连接于所述底板的上侧；所述加力臂的下端通过销轴铰接于竖向耳板的顶部，所述推杆的上端可滑动的连接于加力臂上。 8.如权利要求7所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述推杆为圆柱杆，其上端为球形，上部段的外壁加工有关于推杆轴向中心面对称的两平面；所述加力臂的中部有推杆安装槽、底部有竖向耳板安装槽，推杆安装槽的两端为球形，中间段形状与推杆端头和上部段的组合形状匹配，竖向耳板安装槽的形状与矩形铰接段的转动轨迹匹配，推杆从推杆安装槽的上端插入安装后，其下端穿过所述T型板腹板外侧的圆孔后连接于所述升降板的上侧。 9.如权利要求8所述的扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，其特征在于：所述加力臂包括铰接段和加力段，所述推杆安装槽位于铰接段中部，加力段螺纹连接于铰接段的上端。 10.一种扰动土土柱制样方法，包括土样制备、制模和脱模三个步骤，制模和脱模采用权利要求1所述的制样机，具体如下：一、土样制备 (1)团、块状扰动土样风干后，在橡皮板上在不破坏土粒天然结构的前提下碾散； (2)根据试验所需土样量，将碾散后的土样过筛，筛下土样充分拌匀后，用四分对角取样法取出试验用的土样，则为制得供制作试样的扰动散状土样； (3)配制一定含水率的试样，取过筛后的风干土1～2kg，将试样平铺于不吸水的盘内，用喷雾器喷洒所需加水量充分拌匀，然后装入保湿器内浸润一昼夜备用，所需加水量按如下公式计算：式中：mw—试样所需加水量(g)， w1—试样所要求的含水率(％)， m0—风干土质量(g)， w0—风干土含水率(％)； (4)测定浸润后试样的含水率，合格土样与要求的含水率差值不得大于±1％； (5)将合格土样等质量称取若干份以备制样使用，每份的质量为制样时每层土样的质量，每层土样的质量按如下公式计算：式中：me—每层土样的质量(g)， ρd—试样干密度(g/cm3)， V—试样体积(cm3)， n—分层制样的层数；二、制模 (1)通过定位架的最高限位处使杠杆组件的加力臂处于上向最大角度处，使升降板处于最高位置； (2)将滑块、模具支撑板和制样模具整体沿导轨抽出，往制样模具的圆柱筒中装入第一层土样，然后整体装回导轨上，直至制样模具与冲头位置对应； (3)解除加力臂的限位后给其上端段施加下向力，使加力臂绕其下端的铰接处下向转动，使推杆带着升降板和其上的冲头一起向下运动，直至加力臂的上端段运动至定位架最低限位处，此时第一层土样压实至设定厚度； (5)给加力臂施加反向力，直至加力臂回到步骤(1)的状态； (6)将制样模具内压实的土样表面刨毛； (7)参照上述步骤进行后续各层土样的压实，但往制样模具中装入最后一层土样时，在圆柱筒的顶部套上护筒，且压实后表面不进行刨毛处理；三、脱模 (1)将滑块、模具支撑板和制样模具整体沿导轨抽出，将制样模具从模具支撑板上取下； (2)将制样模具拆下。
所属类别：	发明专利