[實(shí)用新型]電動(dòng)大型應(yīng)變控制式環(huán)剪儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120504708.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202453254U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺曉燕;張常亮;李萍;李同錄;趙紀(jì)飛;邢鮮麗;王昌業(yè);李振江;黃麗娟;李萍;王阿丹;張亞國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/24
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)剪儀，特別是一種電動(dòng)大型高速應(yīng)變控制式環(huán)剪儀。

背景技術(shù)

環(huán)剪儀是巖土工程領(lǐng)域室內(nèi)實(shí)驗(yàn)儀器的一種，主要用于巖土運(yùn)動(dòng)剪切強(qiáng)度參數(shù)的測(cè)定。對(duì)于天然滑坡的滑動(dòng)面，土體會(huì)因多次滑動(dòng)而產(chǎn)生相當(dāng)大的變形，在分析滑坡的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)采用殘余強(qiáng)度。環(huán)剪儀則可以測(cè)定巖土的抗剪強(qiáng)度隨位移增長(zhǎng)的變化規(guī)律，特別適用于量測(cè)大位移后土的殘余強(qiáng)度。

環(huán)剪實(shí)驗(yàn)是將土樣裝入環(huán)形試樣盒中，通過(guò)上部加壓板對(duì)試樣施加垂直壓力，在此基礎(chǔ)上給土樣施加一定的扭轉(zhuǎn)剪力使其發(fā)生破壞的過(guò)程。環(huán)剪儀按其結(jié)構(gòu)特征分為兩種類(lèi)型，即單環(huán)式環(huán)剪儀和雙環(huán)式環(huán)剪儀。其中，單環(huán)式環(huán)剪儀是將土樣裝入整體式單環(huán)圓筒形剪切盒中，通過(guò)加壓板對(duì)土樣施加垂直壓力的同時(shí)加以一定的扭轉(zhuǎn)剪力，使用此種環(huán)剪儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的土樣其剪切破壞不是發(fā)生在土樣內(nèi)部，而是出現(xiàn)于接近旋轉(zhuǎn)加壓板處，因此所測(cè)得的數(shù)據(jù)并不能反映土樣的真實(shí)力學(xué)指標(biāo)。雙環(huán)式環(huán)剪儀是將整體式單環(huán)剪切盒設(shè)計(jì)成為上下分離的兩個(gè)環(huán)形剪切盒，使用此種環(huán)剪儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的土樣沿上下環(huán)形盒接觸的預(yù)設(shè)面進(jìn)行剪切，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的環(huán)剪，但此種環(huán)剪儀上下剪切盒的間距較難控制，土樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)擠出現(xiàn)象。

目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)環(huán)剪儀研制與開(kāi)發(fā)的成果尚少，所研制的環(huán)剪儀也多為小型環(huán)剪儀，此種環(huán)剪儀剪切盒尺寸偏小，由此產(chǎn)生的應(yīng)力集中效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響比較大，其加載較小，剪切速度也較低，最大速度一般只能達(dá)到1r/min，因此其應(yīng)用范圍非常有限，不能滿(mǎn)足科研以及工程實(shí)際的需要。相形之下，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)環(huán)剪儀的研制已經(jīng)進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，大型環(huán)剪儀和高自動(dòng)化環(huán)剪儀也相繼問(wèn)世，但國(guó)外環(huán)剪儀的加壓系統(tǒng)和升降系統(tǒng)均采用液壓裝置，這種液壓裝置的工作性能穩(wěn)定，可靠性較好，但其在使用過(guò)程中存在幾大缺陷，如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中易產(chǎn)生滲漏，存在污染；不利于日常維護(hù)，且維護(hù)費(fèi)用較高；安裝程序特別繁瑣，需要布設(shè)大量的管路，這些管路會(huì)給實(shí)驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)諸多不便，需要配備液壓源及相關(guān)配件，如液壓泵等。除此之外，國(guó)外環(huán)剪儀價(jià)格昂貴，其推廣應(yīng)用也是舉步維艱，國(guó)內(nèi)使用的寥寥無(wú)幾。

綜合上述情況可知，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)適合工程需要的大型高速環(huán)剪儀的自主研制與開(kāi)發(fā)還屬空白，儀器的缺乏大大限制了相關(guān)參數(shù)的測(cè)定，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的深入研究造成了極大影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種電動(dòng)大型高速應(yīng)變控制式環(huán)剪儀，該環(huán)剪儀在上剪切盒、下剪切盒之間設(shè)置間隙控制結(jié)構(gòu)，保證上下剪切盒的密封性，有效防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樣滲漏；通過(guò)齒輪傳動(dòng)及控制器實(shí)現(xiàn)速度控制，其最大剪切速度能達(dá)到588cm/s，相比國(guó)內(nèi)1r/min的環(huán)剪速度，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的高速環(huán)形剪切；通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)剪切破壞，下剪切盒進(jìn)行的是環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)試樣在連續(xù)的位移條件下進(jìn)行剪切，即實(shí)現(xiàn)剪切位移不限。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)結(jié)局的方案：

一種電動(dòng)大型應(yīng)變控制式環(huán)剪儀，其特征在于，包括基礎(chǔ)底座和平臺(tái)；所述平臺(tái)通過(guò)支撐桿安裝在所述基礎(chǔ)底座上方；在平臺(tái)和基礎(chǔ)底座之間設(shè)置有控制器、剪切小齒輪控制單元和剪切盒間隙控制單元；在平臺(tái)上安裝有剪切單元和豎直單元；

所述剪切小齒輪控制單元包括減速箱、剪切小齒輪軸、剪切力矩傳感器、剪切小齒輪軸前端支承軸承、剪切小齒輪軸末端支承軸承、剪切錐齒輪副和剪切伺服電機(jī)；其中，剪切伺服電機(jī)固定在所述基礎(chǔ)底座上，剪切伺服電機(jī)的輸出端連接減速箱，減速箱的輸出端連接剪切錐齒輪副的一個(gè)齒輪，剪切錐齒輪副的另一個(gè)齒輪通過(guò)剪切小齒輪軸末端支承軸承安裝在基礎(chǔ)底座上；剪切錐齒輪副的上方依次安裝剪切小齒輪軸和剪切力矩傳感器；其中，剪切力矩傳感器上端的軸承向上穿過(guò)平臺(tái)與剪切小齒輪軸前端支承軸承相連接；

所述剪切盒間隙控制單元包括間隙傳感器、間隙控制伺服電機(jī)、間隙調(diào)整錐齒輪副和中軸，其中，中軸穿過(guò)平臺(tái)，中軸的下端依次安裝間歇傳感器、間隙調(diào)整錐齒輪副；基礎(chǔ)底座上還安裝有間隙控制伺服電機(jī)，該間隙控制伺服電機(jī)的輸出端和間隙調(diào)整錐齒輪副連接；

所述剪切單元包括上剪切盒、下剪切盒、上剪切盒安裝盤(pán)、下剪切盒安裝盤(pán)、剪切大齒輪、剪切小齒輪；其中，剪切大齒輪位于平臺(tái)中央，剪切大齒輪兩側(cè)的平臺(tái)上對(duì)稱(chēng)安裝兩個(gè)固定桿，下剪切盒安裝盤(pán)固定在剪切大齒輪上，下剪切盒安裝盤(pán)的上方依次同軸安裝下剪切盒、上剪切盒和上剪切盒安裝盤(pán)；其中，下剪切盒安裝盤(pán)與下剪切盒之間通過(guò)螺栓相連接，上剪切盒與上剪切盒安裝盤(pán)之間也通過(guò)螺栓相連接；剪切小齒輪安裝在剪切小齒輪軸前端支承軸承上，且剪切小齒輪與剪切大齒輪嚙合；