[發(fā)明專利]一種全自動任意直徑三軸土樣切削裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711489201.2
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN107991157B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)祢?/a>;周建;劉升升
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種全自動任意直徑三軸土樣切削裝置，屬于巖土工程中土體力學(xué)性能測試相關(guān)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑不斷拔地而起，以及城市的地下空間也不斷得到開發(fā)利用，無論是高層建筑的修建，還是地下空間的開發(fā)，都不開巖土工程，而在巖土工程中，為了獲取土體的強度參數(shù)，很多情況下要在室內(nèi)對土體力學(xué)性能進行測試，三軸試驗是非常常見的室內(nèi)試驗，可以用來測算土體的抗剪強度指標(biāo)，從而應(yīng)用到巖土工程的設(shè)計與施工當(dāng)中。然而土樣制備質(zhì)量的好壞決定了三軸試驗?zāi)芊耥樌亻_展，如何簡便快捷地制作出高質(zhì)量的三軸土樣具有重要的研究意義。

目前進行三軸土樣的切削絕大多數(shù)都是人工切削，需要花費一定的時間以及精力，其中還有人為因素對土樣質(zhì)量的影響，從而影響了土樣的制作質(zhì)量且效率較低。因此，利用自動化程度高的實驗裝置進行土樣的切削成為迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種全自動任意直徑三軸土樣切削裝置，實現(xiàn)了精度高，可以節(jié)省實驗人員人工切削的時間以及精力的自動化任意直徑土樣的切削。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種全自動任意直徑三軸土樣切削裝置，包括切土鐵絲，底板、切土鐵絲刀架，托盤，第一步進電機，第二步進電機，第三步進電機，控制器；第一步進電機，第二步進電機，第三步進電機分別與控制器相連；所述底板兩側(cè)開有兩條平行的第一滑槽，第一滑槽的側(cè)壁具有齒條結(jié)構(gòu)；切土鐵絲刀架由包括兩個支架，支架下端水平安裝有齒輪，所述齒輪位于第一滑槽內(nèi)，且與側(cè)壁的齒條結(jié)構(gòu)嚙合；所述支架內(nèi)具有一個豎直的第二滑槽，第二滑槽的一側(cè)具有與第二滑槽相通的槽口；第一步進電機和第二步進電機均嵌入式安裝在支架內(nèi)，第二滑槽內(nèi)安裝有豎直的絲杠，絲杠上安裝有滑塊，第一步進電機的輸出端與絲杠相連；第二步進電機位于所述支架的下端，輸出端與齒輪相連；所述切土鐵絲的兩端與滑塊相連；第三步進電機嵌入式安裝在底板中心，所述托盤水平安裝在底板上，中心軸與所述第三步進電機的輸出軸相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明由于裝置為全自動，且一鍵啟動，可以大大節(jié)省實驗操作人員的精力與時間。

2、本發(fā)明由于為機械切削，切削精度高，大大降低了人為因素對土樣制作質(zhì)量的影響。

3、本發(fā)明由于切削土樣為分層逐步切削，切土鐵絲的運動速度與每一次的切削量都經(jīng)嚴(yán)格的控制，大大降低了對土樣的擾動。

附圖說明

圖1為裝置主視圖：

圖2為支架的示意圖；

圖3為PLC控制器程序流程圖；

圖中，支架1、滑塊2、切土鐵絲3、第一步進電機4、土樣5、第二步進電機6、齒條結(jié)構(gòu)7、托盤8、底板9、齒輪10、第一滑槽11、絲杠12、第二滑槽13。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

如圖1所示，一種全自動任意直徑三軸土樣切削裝置，包括切土鐵絲3，底板9、切土鐵絲刀架，托盤8，第一步進電機4，第二步進電機6，第三步進電機，控制器；第一步進電機4，第二步進電機6，第三步進電機分別與控制器相連。

所述底板9兩側(cè)開有兩條平行的第一滑槽11，滑槽11的側(cè)壁具有齒條結(jié)構(gòu)7；切土鐵絲刀架由包括兩個支架1，支架1下端水平安裝有齒輪10，所述齒輪10位于第一滑槽11內(nèi)，且與側(cè)壁的齒條結(jié)構(gòu)7嚙合；

所述支架1內(nèi)具有一個豎直的第二滑槽13，第二滑槽的一側(cè)具有與第二滑槽相通的槽口；第一步進電機4和第二步進電機6均嵌入式安裝在支架1內(nèi)，滑槽內(nèi)安裝有豎直的絲杠12，絲杠12上安裝有滑塊2，第一步進電機4的輸出端與絲杠12相連，第一步進電機4用于驅(qū)動滑塊2上下運動，從而帶動切土鐵絲3進行切割；第二步進電機6位于所述支架1的下端，輸出端與齒輪10相連；第二步進電機6用于帶動刀架在滑槽內(nèi)移動。

所述切土鐵絲3的兩端穿過所述槽口，與位于滑槽內(nèi)的滑塊2相連；切土鐵絲3在滑塊2的帶動下可以上下運動，進行土樣切割。

第三步進電機嵌入式安裝在底板中心，所述托盤8水平安裝在底板9上，中心軸與所述第三步進電機的輸出軸相連。第三步進電機用于帶動托盤轉(zhuǎn)動，托盤用于放置土樣以及帶動土樣進行轉(zhuǎn)動。

作為優(yōu)選的方案，托盤8上可以具有刻度，方面對準(zhǔn)。

對于直徑為a的圖樣，切割過程如圖3所示，包括以下步驟：