專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)及制樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)及制樣方法，屬于土工試驗(yàn)土樣制作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在很多土木類(lèi)科研院所都有空心圓柱扭剪儀，三軸儀，共振柱，需要用土重塑成試樣來(lái)研究土的各種性質(zhì)。土的成樣質(zhì)量對(duì)于能否做出準(zhǔn)確的土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常重要。因此，土樣的制作成了能否使試驗(yàn)成功的一項(xiàng)關(guān)鍵的因素。如今大多數(shù)土工試驗(yàn)的重塑制樣基本都是手動(dòng)制樣，手動(dòng)制樣耗時(shí)耗力，不同的人制的土樣可能差別很大，同一個(gè)人不同時(shí)候做的土樣可能質(zhì)量也會(huì)有很大的差別。而且手動(dòng)制樣中存在很多不規(guī)范或者不可避免的技術(shù)缺陷。例如，制樣都會(huì)分層來(lái)放土料，假設(shè)分四層放置，放料時(shí)由于手動(dòng)，難免每層放料時(shí)的分布的土不均勻，這就造成壓實(shí)時(shí)土樣出現(xiàn)局部質(zhì)量過(guò)大現(xiàn)象，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不理想。在砸樣過(guò)程中由于手扶砸樣器，難免會(huì)出現(xiàn)砸樣時(shí)偏離軸心位置，造成土樣的局部密實(shí)度差別很大。在手動(dòng)砸樣時(shí)由于力道控制不夠精確，會(huì)出現(xiàn)過(guò)砸或者少砸的現(xiàn)象，如果過(guò)砸，那么土樣就要重新制作，浪費(fèi)時(shí)間與體力。在層與層之間掃毛過(guò)程當(dāng)中，常常也出現(xiàn)銜接不均勻的現(xiàn)象，使得在試驗(yàn)過(guò)程中造成數(shù)據(jù)不理想或者試驗(yàn)失敗。如今即使有使用制樣機(jī)來(lái)制樣的，也是自動(dòng)化程度很低，夾雜著很多人力，而且制樣設(shè)備只能制作某種土、某種大小的土樣。為了提高制樣的質(zhì)量，提高工作效率、降低勞動(dòng)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，迫切需要科學(xué)、自動(dòng)化的制樣儀器。但是，如今國(guó)內(nèi)尚未有這種自動(dòng)化制樣儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)及制樣方法，本發(fā)明科學(xué)合理，自動(dòng)化程度較高的制樣機(jī)，適用于多種土，多種尺寸土樣的制樣需求，而且儀器簡(jiǎn)單易操作。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)，其特征在于包括壓實(shí)器、掃毛器、伸縮器、轉(zhuǎn)盤(pán)、激振器、漏斗、土樣模具、轉(zhuǎn)盤(pán)底座、支架、放料槽和模具底座，其中伸縮器設(shè)置于支架上部，壓實(shí)器和掃毛器分別通過(guò)伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿與伸縮器連接，轉(zhuǎn)盤(pán)底座設(shè)置支架底部，轉(zhuǎn)盤(pán)底座的上部設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)，土樣模具通過(guò)模具底座設(shè)置于轉(zhuǎn)盤(pán)上部，放料槽的一端與土樣模具對(duì)應(yīng)設(shè)置，放料槽的另一端與漏斗的出料口對(duì)應(yīng)設(shè)置并設(shè)置激振器；激振器將漏斗內(nèi)的物料通過(guò)放料槽抖入土樣模具，伸縮器將壓實(shí)器或掃毛器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器或掃毛器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)或轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛。所述漏斗上還設(shè)置漏斗閥門(mén)開(kāi)關(guān)和電子稱(chēng)。所述壓實(shí)器為實(shí)心壓實(shí)器或者空心壓實(shí)器。所述掃毛器為實(shí)心掃毛器或者空心掃毛器。
—種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)的制樣方法如下將料放入漏斗中，打開(kāi)漏斗閥門(mén)開(kāi)關(guān)，料由漏斗放入放料槽，采用電子秤計(jì)重料達(dá)到預(yù)設(shè)的重量時(shí)漏斗閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉；由激振器將料抖入土樣模具；由伸縮器將壓實(shí)器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器將土樣模具內(nèi)的料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)至指定高度；再提出壓實(shí)器，由伸縮器將掃毛器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿推動(dòng)掃毛器至土樣模具內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛，然后提出掃毛器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于1.由于可控伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿可伸縮任意長(zhǎng)度，因此制樣時(shí)不局限于分層的層數(shù)，理論上可以分無(wú)數(shù)層，這樣可以使層與層之間盡量均勻，又因?yàn)檎駥?shí)過(guò)程中有旋轉(zhuǎn)功能，可以使土體在每層分布上均勻分布。2.由于可控伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿的可控性，避免了在砸試樣是出現(xiàn)的過(guò)砸或者少砸現(xiàn)象。3.由于每層放料時(shí)可以分很多次放料，同樣不局限于放料次數(shù)，模具底部有轉(zhuǎn)盤(pán)同樣可以根據(jù)放料的次數(shù)設(shè)定轉(zhuǎn)一圈的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，保證的每層放料時(shí)盡可能的均勻。4.由于壓實(shí)器和掃毛器垂直于模具，因此在壓實(shí)或者掃毛的過(guò)程中克服了出現(xiàn)偏離軸線的現(xiàn)象。5.由于壓實(shí)器、掃毛器和模具的可替換性，不局限于制作一種類(lèi)型的土樣，只需換不同的型號(hào)，即可制作不同型號(hào)的土樣，這樣節(jié)省了空間和制作成本。6.由于掃毛器的設(shè)置，有效的解決了分層制樣時(shí)出現(xiàn)的層與層有效接觸不良的問(wèn)題。


圖1——本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2—空心壓實(shí)器套裝和空心掃毛器套裝；圖3—實(shí)心壓實(shí)器套裝和實(shí)心掃毛器套裝；圖4——制樣模具套裝；圖5——模具底座。圖中標(biāo)號(hào)1_空心壓實(shí)器；2_空心掃毛器；3_實(shí)心壓實(shí)器；4_實(shí)心掃毛器；5_自動(dòng)伸縮器；6_轉(zhuǎn)盤(pán)-J, 16-可控伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿；8_激振器；9_漏斗；10_ 土樣模具；11_漏斗閥門(mén)開(kāi)關(guān)；12-模具底座；13_支架；14-放料槽；15_電子秤；17-模具底座。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖5所示，本發(fā)明一種自動(dòng)制樣機(jī)，包括機(jī)器的土樣壓實(shí)器1、3 ;土樣的掃毛器2、4 ;土樣模具10 ;模具底座17 ;轉(zhuǎn)盤(pán)6、壓實(shí)器1、3和掃毛器2、4的控制裝置。伸縮器5設(shè)置于支架13的上部，12-模具底座設(shè)置于支架13的底部，壓實(shí)器上面由電腦設(shè)定能伸縮振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿7、16，旁邊是每層壓實(shí)以后的掃毛器，連接伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿的是伸縮器5，它可以把壓實(shí)器和掃毛器推至制樣模具的正上方，土樣模具10下為能放置不同型號(hào)模具的模具底座17，模具底座下是能旋轉(zhuǎn)任意固定角度的旋轉(zhuǎn)羅盤(pán)即轉(zhuǎn)盤(pán)6，能夠帶動(dòng)模具自由轉(zhuǎn)動(dòng)，土料由放料槽14放入，其端部由激振器8連接，使料能夠完全抵達(dá)模具，放料槽上部為帶有自動(dòng)開(kāi)閉功能的稱(chēng)料漏斗9，附有閥門(mén)開(kāi)關(guān)11和電子秤15。
—種自動(dòng)制樣機(jī)的制樣方法，包括以下技術(shù)步驟(I)將需要的土料計(jì)算好，放入漏斗中。根據(jù)需要設(shè)定制樣時(shí)需分幾層，每層又需分幾次放料。(2)由電子秤稱(chēng)好設(shè)定的每次放料重量時(shí)，漏斗開(kāi)關(guān)自動(dòng)打開(kāi)，將每次的料倒入放料槽。(3)由激振器帶動(dòng)放料槽抖動(dòng)，保證料全部倒入模具中。(4)由轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定好的角度，重復(fù)步驟(2) (4)，直至該層放料結(jié)束。(5)由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器對(duì)該層土進(jìn)行壓實(shí)，再由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)掃毛器對(duì)該層土進(jìn)行掃毛。(6)重復(fù)步驟(2) (5)，直到最后一層土壓實(shí)結(jié)束。實(shí)施例加入制作樣干重為IOOOg的空心樣(樣重視不同規(guī)格而定)，分10層壓實(shí)，每層又分10次放料，每次10g。例如放第一層時(shí)，將料放入漏斗I中，打開(kāi)漏斗閥門(mén)開(kāi)關(guān)11，料放入放料槽14，由電子秤15計(jì)重，當(dāng)正好放入IOg時(shí)漏斗閥門(mén)11自動(dòng)關(guān)閉，由激振器8將料抖入制樣模具10，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)36°，重復(fù)以上步驟十次，第一層放料結(jié)束；由伸縮器5將壓實(shí)器I推至模具10正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿7帶動(dòng)壓實(shí)器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)至指定高度；再提出壓實(shí)器，由伸縮器5將掃毛器2推至模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿16推至需要位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛，然后提出掃毛器；接著重復(fù)做第二層，直至第十層結(jié)束。如果做實(shí)心樣，將實(shí)心壓實(shí)器3和實(shí)心掃毛器4分布替換空心壓實(shí)器I和空心掃毛器2即可。如果需要制作不同尺寸的土樣，只需要替換相應(yīng)模具10、壓實(shí)和掃毛器尺寸即可。采用此發(fā)明的制樣機(jī)和方法以后，發(fā)現(xiàn)對(duì)制成的土樣的質(zhì)量和性能有明顯的提升。與傳統(tǒng)的手工制樣和方法比較以后發(fā)現(xiàn)，以前制成的土樣都會(huì)出現(xiàn)土樣質(zhì)量的不精確導(dǎo)致的誤差，一般誤差值在5%以上，而采用此發(fā)明的制樣機(jī)和方法以后，土樣質(zhì)量的誤差值在O. 1%以下；以前制成的樣不均勻度很高，如果用標(biāo)準(zhǔn)差反應(yīng)不均勻度的話，以前的土樣不均勻度在28以上，而采用此發(fā)明的制樣機(jī)和方法以后，土樣的不均勻度降低到5以下；在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中由于土樣的質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)的失敗率在1. 3%以上，而采用此發(fā)明的制樣機(jī)和方法以后實(shí)驗(yàn)失敗率降低為O. 1%以下。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)，其特征在于包括壓實(shí)器、掃毛器、伸縮器、轉(zhuǎn)盤(pán)、激振器、漏斗、土樣模具、轉(zhuǎn)盤(pán)底座、支架、放料槽和模具底座，其中伸縮器設(shè)置于支架上部，壓實(shí)器和掃毛器分別通過(guò)伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿與伸縮器連接，轉(zhuǎn)盤(pán)底座設(shè)置支架底部，轉(zhuǎn)盤(pán)底座的上部設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)，土樣模具通過(guò)模具底座設(shè)置于轉(zhuǎn)盤(pán)上部，放料槽的一端與土樣模具對(duì)應(yīng)設(shè)置，放料槽的另一端與漏斗的出料口對(duì)應(yīng)設(shè)置并設(shè)置激振器；激振器將漏斗內(nèi)的物料通過(guò)放料槽抖入土樣模具，伸縮器將壓實(shí)器或掃毛器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器或掃毛器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)或轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)，其特征在于所述漏斗上還設(shè)置漏斗閥門(mén)開(kāi)關(guān)和電子稱(chēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)，其特征在于所述壓實(shí)器為實(shí)心壓實(shí)器或者空心壓實(shí)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)，其特征在于所述掃毛器為實(shí)心掃毛器或者空心掃毛器。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)的制樣方法，其特征在于所述方法如下: 將料放入漏斗中，打開(kāi)漏斗 閥門(mén)開(kāi)關(guān)，料由漏斗放入放料槽，采用電子秤計(jì)重料達(dá)到預(yù)設(shè)的重量時(shí)漏斗閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉；由激振器將料抖入土樣模具；由伸縮器將壓實(shí)器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器將土樣模具內(nèi)的料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)至指定高度；再提出壓實(shí)器，由伸縮器將掃毛器推至土樣模具正上方，由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿推動(dòng)掃毛器至土樣模具內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛，然后提出掃毛器。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種自動(dòng)土工試驗(yàn)制樣機(jī)及制樣方法，所述制樣機(jī)包括壓實(shí)器、掃毛器、伸縮器、轉(zhuǎn)盤(pán)、激振器、漏斗、土樣模具、轉(zhuǎn)盤(pán)底座、支架、放料槽和模具底座。所述方法如下將料放入漏斗中，料由漏斗放入放料槽，采用電子秤計(jì)重；由激振器將料抖入土樣模具；由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)壓實(shí)器將土樣模具內(nèi)的料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)至指定高度；由伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)桿推動(dòng)掃毛器至土樣模具內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)掃毛。本發(fā)明不僅有效降低了制樣時(shí)每層土分布不均勻程度，降低了層與層分布不均勻程度，還克服了制樣壓實(shí)時(shí)軸向出現(xiàn)偏離現(xiàn)象，和砸樣壓實(shí)時(shí)出現(xiàn)過(guò)砸或少砸現(xiàn)象。有效提高了土樣的成樣質(zhì)量，有效的提高工作效率和降低了工作成本，制成的樣符合土工試驗(yàn)的要求。
文檔編號(hào)G01N1/28GK103076219SQ201310031768
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者阮濱, 陳國(guó)興, 王志華, 王炳輝 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)