一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)由升降移動(dòng)架、剪切力傳感器及球座式壓頭構(gòu)成，升降移動(dòng)架升降式導(dǎo)向安裝于機(jī)架上，在該升降移動(dòng)架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測(cè)試端連接球座式壓頭；圍壓施加機(jī)構(gòu)包括固定套筒、活動(dòng)套筒、圍壓頂桿機(jī)構(gòu)及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機(jī)座的工作平臺(tái)上，活動(dòng)套筒與固定套筒相對(duì)設(shè)置，活動(dòng)套筒由圍壓頂桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行水平移動(dòng)，在活動(dòng)套筒的內(nèi)壁設(shè)置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對(duì)應(yīng)于活動(dòng)套筒與固定套筒相閉合時(shí)的活動(dòng)套筒上方位置。本實(shí)用新型可自動(dòng)測(cè)定并自動(dòng)采集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路面散體材料的抗剪切變形能力的評(píng)價(jià)。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及路面散體材料特性測(cè)定儀器，特別是一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層在使用過(guò)程中主要承受由面層傳遞來(lái)的車輪豎向荷載作用，當(dāng)荷載作用超過(guò)各種粒徑粒料之間相互嵌擠作用形成的抗變形能力時(shí)，粒料會(huì)產(chǎn)生一定程度的重排，導(dǎo)致塑性變形的產(chǎn)生，這種塑性變形的本質(zhì)是粒料之間的剪切變形。
[0003]開(kāi)展級(jí)配碎石的抗剪切性能試驗(yàn)研究，主要基于兩個(gè)方面的因素，一是考慮路面水平方向的作用力，隨著行車速度的不斷提高、車輛載重的不斷增加等交通條件的改變，路面表層水平方向的作用力可能會(huì)在級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層中產(chǎn)生水平剪力。二是考慮路面豎向不均勻變形，特別是對(duì)于沿海地區(qū)軟土地基，由于軟土地基引起路基路面的不均勻沉降，路面結(jié)構(gòu)層中將出現(xiàn)豎向剪切應(yīng)力和變形。
[0004]關(guān)于級(jí)配碎石這種散體材料的剪切性能，我國(guó)相關(guān)規(guī)范中目前還沒(méi)有要求，也沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)備。目前，測(cè)定浙青混合料剪切性能試驗(yàn)儀器并不完全適用于級(jí)配碎石材料。這就需要設(shè)計(jì)一套專門測(cè)定級(jí)配碎石散體材料剪切性能的試驗(yàn)儀器，且體積小巧、安全操作簡(jiǎn)單、并且能夠在一定可調(diào)范圍內(nèi)準(zhǔn)確施加圍壓，測(cè)定并自動(dòng)采集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，用來(lái)評(píng)價(jià)路面散體材料的抗剪切變形能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其能夠在一定可調(diào)范圍內(nèi)準(zhǔn)確施加圍壓，測(cè)定并自動(dòng)采集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，用來(lái)評(píng)價(jià)路面散體材料的抗剪切變形能力。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:主要由機(jī)座、機(jī)架、豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)及圍壓施加機(jī)構(gòu)構(gòu)成，豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)由升降移動(dòng)架、剪切力傳感器及球座式壓頭構(gòu)成，升降移動(dòng)架升降式導(dǎo)向安裝于機(jī)架上，在該升降移動(dòng)架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測(cè)試端連接安裝所述球座式壓頭；所述圍壓施加機(jī)構(gòu)包括固定套筒、活動(dòng)套筒、圍壓頂桿機(jī)構(gòu)及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機(jī)座的工作平臺(tái)上，活動(dòng)套筒與固定套筒相對(duì)設(shè)置，活動(dòng)套筒由圍壓頂桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行水平移動(dòng)，在活動(dòng)套筒的內(nèi)壁設(shè)置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對(duì)應(yīng)于活動(dòng)套筒與固定套筒相閉合時(shí)的活動(dòng)套筒上方位置。
[0008]而且，所述的升降移動(dòng)架的兩端安裝于機(jī)架兩側(cè)的絲杠上，該絲杠由位于機(jī)座下的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0009]而且，所述的圍壓頂桿機(jī)構(gòu)由圍壓頂桿、頂桿安裝座、手輪、滾輪構(gòu)成，頂桿安裝座固裝于機(jī)座的工作平臺(tái)上，在頂桿安裝座上水平安裝圍壓頂桿，該圍壓頂桿后端安裝手輪，圍壓頂桿的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動(dòng)嵌裝在活動(dòng)套筒背面所固裝的縱向?qū)к墐?nèi)。
[0010]而且，所述的固定套筒上頂面通過(guò)螺絲固定安裝一半圓壓板。
[0011]而且，所述的活動(dòng)套筒上頂面通過(guò)螺絲固定安裝一半圓壓板。
[0012]而且，所述的剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集儀表。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0014]1.本測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，首先通過(guò)圍壓施加機(jī)構(gòu)對(duì)圓柱形的試件按照規(guī)定要求施加一定的圍壓力，再通過(guò)豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)對(duì)活動(dòng)套筒一側(cè)的試件施加縱向剪切力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件剪切力的采集，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析，測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
[0015]2.本測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，圍壓頂桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可手動(dòng)施加圍壓力，保證試驗(yàn)所需的圍壓力的穩(wěn)定與準(zhǔn)確；圍壓力傳感器是輸出每個(gè)時(shí)刻的圍壓力值大小的裝置；滾輪作用在活動(dòng)試筒的前方導(dǎo)軌上，使圍壓力均勻的分布在試件上，保證圍壓力大小的準(zhǔn)確。
[0016]3.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，具有圍壓施加準(zhǔn)確且可調(diào)，自動(dòng)測(cè)定并自動(dòng)采集豎向施加給材料的荷載與剪切位移，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路面散體材料的抗剪切變形能力的評(píng)價(jià)，具有精度高，可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1的A向視圖；
[0019]圖3為圖2的俯視圖。
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]1-剪切力傳感器、2-球座式壓頭、3-機(jī)架、4-升降移動(dòng)架、5-絲杠、6_手輪、7_頂桿安裝座、8-工作平臺(tái)、9-伺服電機(jī)、10-機(jī)座、11-安裝座、12-固定套筒、13-螺絲、14-半圓壓板、15-半圓壓板、16-活動(dòng)套筒、17-縱向?qū)к墶?8-滾輪、19-圍壓頂桿、20-圍壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0023]一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其主要由機(jī)座10、機(jī)架3、豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)及圍壓施加機(jī)構(gòu)構(gòu)成，豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)由升降移動(dòng)架4、剪切力傳感器I及球座式壓頭2構(gòu)成，升降移動(dòng)架升降式導(dǎo)向安裝于機(jī)架上，升降移動(dòng)架的兩端安裝于機(jī)架兩側(cè)的絲杠5上，該絲杠由位于機(jī)座下的伺服電機(jī)9驅(qū)動(dòng)。在該升降移動(dòng)架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測(cè)試端連接安裝所述球座式壓頭；圍壓施加機(jī)構(gòu)包括固定套筒12、活動(dòng)套筒16、圍壓頂桿機(jī)構(gòu)及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機(jī)座的工作平臺(tái)8上，為保證下部一定的剪切下壓空間，固定套筒固定在安裝座11上。活動(dòng)套筒與固定套筒相對(duì)設(shè)置，活動(dòng)套筒由圍壓頂桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行水平移動(dòng)，在活動(dòng)套筒的內(nèi)壁設(shè)置圍壓力傳感器20。球座式壓頭對(duì)應(yīng)于活動(dòng)套筒與固定套筒相閉合時(shí)的活動(dòng)套筒上方位置。固定套筒及活動(dòng)套筒對(duì)稱相向設(shè)置，為半圓形。
[0024]圍壓頂桿機(jī)構(gòu)由圍壓頂桿19、頂桿安裝座7、手輪6、滾輪18構(gòu)成，頂桿安裝座固裝于機(jī)座的工作平臺(tái)上，在頂桿安裝座上水平安裝圍壓頂桿，該圍壓頂桿后端安裝手輪，圍壓頂桿的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動(dòng)嵌裝在活動(dòng)套筒背面所固裝的縱向?qū)к?7內(nèi)。
[0025]固定套筒上頂面通過(guò)螺絲13固定安裝一半圓壓板14?；顒?dòng)套筒上頂面通過(guò)螺絲固定安裝一半圓壓板15。剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集儀表。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0027]將己成型好的試件放到固定套筒中至試件的一半恰好沒(méi)入固定套筒，并通過(guò)半圓壓板和固定螺栓將固定套筒及試件牢牢固定在儀器平臺(tái)上，使其處于約束狀態(tài)。然后在裸露試件半圓的上方同樣加一半圓壓板，使試件上方處于同一水平面上，接著把前方的活動(dòng)套筒圍繞住試件裸露的部分并夾緊，使其與固定試筒處于同一水平面上。
[0028]試驗(yàn)之前，先通過(guò)水平圍壓裝置給試樣施加了一定要求的圍壓，然后啟動(dòng)豎向剪切裝置，使壓頭向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按照每次試驗(yàn)所需要得速度調(diào)節(jié)到相應(yīng)的速度后使之勻速下降，當(dāng)壓頭快要接觸到試筒頂部且還沒(méi)接觸到時(shí)，迅速按下暫停按鈕使之停止，待試驗(yàn)時(shí)使用。剪切試驗(yàn)就是使整個(gè)試筒和試樣通過(guò)向下的力產(chǎn)生一定的位移而進(jìn)行試樣的剪切試驗(yàn)。
[0029]隨著剪切的進(jìn)行，顆粒之間將產(chǎn)生位移，由于剪切速率相對(duì)較慢,剪切面上及其附近的顆粒有一定的時(shí)間來(lái)重新調(diào)整位置，這時(shí)部分應(yīng)力將互相消減，而當(dāng)速度提高一些后，這些顆粒還來(lái)不及互相抵消一部分力便進(jìn)入下一步的剪切，因此剪切強(qiáng)度會(huì)有所增大。
[0030]盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)的本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本實(shí)用新型及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此本實(shí)用新型的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:主要由機(jī)座、機(jī)架、豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)及圍壓施加機(jī)構(gòu)構(gòu)成，豎向剪切力施加機(jī)構(gòu)由升降移動(dòng)架、剪切力傳感器及球座式壓頭構(gòu)成，升降移動(dòng)架升降式導(dǎo)向安裝于機(jī)架上，在該升降移動(dòng)架的下部固定安裝剪切力傳感器，該剪切力傳感器的測(cè)試端連接安裝所述球座式壓頭；所述圍壓施加機(jī)構(gòu)包括固定套筒、活動(dòng)套筒、圍壓頂桿機(jī)構(gòu)及圍壓力傳感器，固定套筒固定安裝在機(jī)座的工作平臺(tái)上，活動(dòng)套筒與固定套筒相對(duì)設(shè)置，活動(dòng)套筒由圍壓頂桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行水平移動(dòng)，在活動(dòng)套筒的內(nèi)壁設(shè)置圍壓力傳感器；所述球座式壓頭對(duì)應(yīng)于活動(dòng)套筒與固定套筒相閉合時(shí)的活動(dòng)套筒上方位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的升降移動(dòng)架的兩端安裝于機(jī)架兩側(cè)的絲杠上，該絲杠由位于機(jī)座下的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的圍壓頂桿機(jī)構(gòu)由圍壓頂桿、頂桿安裝座、手輪、滾輪構(gòu)成，頂桿安裝座固裝于機(jī)座的工作平臺(tái)上，在頂桿安裝座上水平安裝圍壓頂桿，該圍壓頂桿后端安裝手輪，圍壓頂桿的前端安裝一滾輪，該滾輪滾動(dòng)嵌裝在活動(dòng)套筒背面所固裝的縱向?qū)к墐?nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的固定套筒上頂面通過(guò)螺絲固定安裝一半圓壓板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的活動(dòng)套筒上頂面通過(guò)螺絲固定安裝一半圓壓板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定散體材料剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的剪切力傳感器及圍壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集儀表。
【文檔編號(hào)】G01N3/24GK203587450SQ201320813097
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】周衛(wèi)峰, 宋曉燕, 苗乾, 李鑫, 蔣應(yīng)軍, 魏玉國(guó), 張珺, 王茂偉, 任亮, 杜敏山, 徐鳴, 朱金標(biāo), 郭亮亮, 郭太明 申請(qǐng)人:天津市建達(dá)科技發(fā)展有限公司