(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910790312.X
(22)申请日 2019.08.26
(71)申请人 常熟市徐润机电有限公司
地址 215500 江苏省苏州市常熟市白茆镇
紫霞村204国道边
申请人 南京智龙科技开发有限公司
(72)发明人 方舜祥 袁龙 徐国强 沈红军
(74)专利代理机构 苏州诚逸知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 32313
代理人 王卫婷
(51)Int.Cl.
G01N 3/24(2006.01)
G01N 3/08(2006.01)
(54)发明名称
全自动四联应变控制式直剪仪
(57)摘要
本发明公开了一种全自动四联应变控制式
直剪仪，包括立柱，所述立柱的顶端与横梁的两
个端部螺栓固定，其底端通过滑动机构滑动设置
在工作台上；加压步进电机固定在横梁的顶部，
机构内；导柱以滚珠丝杆为中心对称分布，其顶
端竖直固定在横梁上，联动机构套置在导柱上，
传感器固定在联动机构的底端，并与滚珠丝杆的
中心共直线。本发明采用机电一体化设计，通过
加压步进电机、滚珠丝杆和压力传感器的设计，
实现自动加压及力的测量；水平方向采用高精度
阻力小，降低摩擦系数、增强平行移动直线性和
平移性。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110530739 A 2019.12.03
C N 110530739
A
1.一种全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，包括：立柱、横梁、加压步进电机、滚珠丝杆、导向装置和传感器；所述立柱的顶端与所述横梁的两个端部螺栓固定，其底端通过滑动机构滑动设置在工作台上；所述加压步进电机固定在所述横梁的顶部，所述滚珠丝杆位于所述横梁的底部，其一端贯穿所述横梁与所述加压步进电机的动力输出端固定连接，其另一端螺纹连接于所述联动机构内；所述导柱以所述滚珠丝杆为中心对称分布，其顶端竖直固定在所述横梁上，所述联动机构套置在所述导柱上，所述传感器固定在所述联动机构的底端，并与所述滚珠丝杆的中心共直线。
2.根据权利要求1所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述传感器的底端安装有传感器顶头，所述传感器顶头的中心所在的直线与所述滚珠丝杆的中心所在的直线共直线。
3.根据权利要求2所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述联动机构包括上、下固定连接的滚珠螺牙套和托块，其中，所述滚珠螺牙套为倒立的T型结构，其底部外缘与所述导柱滑动连接，所述滚珠丝杆螺纹贯穿所述滚珠螺牙套。
4.根据权利要求3所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述全自动四联应变控制式直剪仪还包括动力装置、剪切盒、感应器和固定座；其中，所述剪切盒放置在所述立柱之间的工作台上，并位于所述传感器的正下方；所述动力装置和固定座以垂直于所述立柱连线的方向固定在所述剪切盒两侧的工作台上，其中，所述动力装置的动力输出轴与所述剪切盒的一侧连接；所述感应器的一端与所述剪切盒的另一侧连接，所述感应器的另一端与所述固定座连接。
5.根据权利要求4所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述剪切盒包括上、下叠放的上剪切盒和下剪切盒；其中，所述上剪切盒朝向所述固定座的一侧固定连接有上顶头；所述下剪切盒朝向所述动力装置的一侧固定连接有下顶头，所述上顶头与所述感应器连接，所述下顶头与所述动力装置的动力输出轴连接。
6.根据权利要求5所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述感应器与所述上顶头连接的一端通过支柱支撑，其另一端通过螺栓固定在所述固定座上。
7.根据权利要求5所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述动力装置为电机。
8.根据权利要求1所述的全自动四联应变控制式直剪仪，其特征在于，所述滑动机构包括固定块、导轨和滚珠直线滑轨；其中，所述固定块固定安装在所述立柱的底端，所述导轨固定在所述固定块的下表面，所述滚珠直线滑轨固定在所述工作台上，所述导轨沿所述滚珠直线滑轨移动。
权 利 要 求 书1/1页CN 110530739 A
全自动四联应变控制式直剪仪
技术领域
[0001]本发明涉及土木工程设备领域，特别是涉及一种全自动四联应变控制式直剪仪。
背景技术
[0002]现国内所有土工试验仪器应变控制式直剪仪（四联剪）是测试土的抗剪强度的仪器，该仪器同时可将四个土样的测力要求分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切作用，然后根据《库伦定律》计算确定该土的抗剪强度系数，内摩擦角和凝聚力。现仪器目前所采用的垂直压力是通过机械杠杆的比例结构装置，并连接使用垂直压力结构一体，通过人工操作砝码作为垂直压力转换，来达到所要的压力值，完成物理数据要求。
[0003]现有仪器结构从50年代至今，一直脱离不了人工操作，具有如下缺点：1、采用人工根据垂直压力要求进行砝码加量，操作劳动强度大，砝码的累积误差大；2、因仪器结构原因所至，在平行剪切移动时，杠杆结构组件和连接杠杆垂直压力结构件负重较大，所以摩擦系数也随之增大；3、仪器在平行位移测得土样的抗剪强度系数，利用定制钢环的变形量系数计算得出结构，这也需要人工操作，所以现有
仪器的操作脱离不了人工操作，劳动强度大、效率低、精度差。
发明内容
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种全自动四联应变控制式直剪仪，能够解决现有仪器存在的上述问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种全自动四联应变控制式直剪仪，包括：立柱、横梁、加压步进电机、滚珠丝杆、导向装置和传感器；所述立柱的顶端与所述横梁的两个端部螺栓固定，其底端通过滑动机构滑动设置在工作台上；所述加压步进电机固定在所述横梁的顶部，所述滚珠丝杆位于所述横梁的底部，其一端贯穿所述横梁与所述加压步进电机的动力输出端固定连接，其另一端螺纹连接于所述联动机构内；所述导柱以所述滚珠丝杆为中心对称分布，其顶端竖直固定在所述横梁上，所述联动机构套置在所述导柱上，所述传感器固定在所述联动机构的底端，并与所述滚珠丝杆的中心共直线。
[0006]在本发明一个较佳实施例中，所述传感器的底端安装有传感器顶头，所述传感器顶头的中心所在的直线与所述滚珠丝杆的中心所在的直线共直线。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述联动机构包括上、下固定连接的滚珠螺牙套和托块，其中，所
述滚珠螺牙套为倒立的T型结构，其底部外缘与所述导柱滑动连接，所述滚珠丝杆螺纹贯穿所述滚珠螺牙套。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述全自动四联应变控制式直剪仪还包括动力装置、剪切盒、感应器和固定座；其中，所述剪切盒放置在所述立柱之间的工作台上，并位于所述传感器的正下方；所述动力装置和固定座以垂直于所述立柱连线的方向固定在所述剪切盒两侧的工作台上，其中，所述动力装置的动力输出轴与所述剪切盒的一侧连接；所述感应
器的一端与所述剪切盒的另一侧连接，所述感应器的另一端与所述固定座连接。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述剪切盒包括上、下叠放的上剪切盒和下剪切盒；其中，所述上剪切盒朝向所述固定座的一侧固定连接有上顶头；所述下剪切盒朝向所述动力装置的一侧固定连接有下顶头，所述上顶头与所述感应器连接，所述下顶头与所述动力装置的动力输出轴连接。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述感应器与所述上顶头连接的一端通过支柱支撑，其另一端通过螺栓固定在所述固定座上。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述动力装置为电机。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述滑动机构包括固定块、导轨和滚珠直线滑轨；其中，所述固定
块固定安装在所述立柱的底端，所述导轨固定在所述固定块的下表面，所述滚珠直线滑轨固定在所述工作台上，所述导轨沿所述滚珠直线滑轨移动。
[0013]本发明的有益效果是：本发明一种全自动四联应变控制式直剪仪，采用机电一体化设计，垂直方向通过加压步进电机、滚珠丝杆和压力传感器的设计，实现自动加压及力的测量；水平方向采用高精度双向滚珠滑轨做剪切力的相对运动，灵敏度高，阻力小，互不影响，降低摩擦系数、增强平行移动直线性和平移性。
附图说明
[0014]图1是本发明一种全自动四联应变控制式直剪仪一较佳实施例的正视示意图；
图2是所示全自动四联应变控制式直剪仪的侧截面结构示意图；
图3是所示全自动四联应变控制式直剪仪的俯视结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1.加压步进电机，2.横梁，3.立柱，4.导轨，5.导柱，6.固定块，7.滚珠丝杆，8.滚珠螺牙套，9.托块，10.传感器，11.传感器顶头，12.滚珠直线导轨，13.上顶头，14.感应器，15.下顶头，16.工作台，17.上剪切盒，18.下剪切盒，19.固定座，20.动力装置，21.限位开关，22.电脑。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。[0016]请参阅图1-3，本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种全自动四联应变控制式直剪仪，包括：加压步进电机1、横梁2、立柱3、导轨4、导柱5、固定块6、滚珠丝杆7、滚珠螺牙套8、托块9、传感器10、剪切盒（上剪切盒17、下剪切盒18）、滚珠直线导轨12、上顶头13、下顶头15、感应器14、固定座19、动力装置20（电机）。
[0017]其中，所述立柱3有两个，立式对称固定在工作台16的两边，其顶端与所述横梁2的两个端部螺栓固定，其底端通过滑动机构滑动设置在工作台16上。
[0018]所述加压步进电机1固定在所述横梁2的顶部，所述滚珠丝杆7位于所述横梁2的底部，其一端贯穿所述横梁2与所述加压步进电机1的动力输出端固定连接，其另一端螺纹连接于所述联动机构内。所述导柱5以所述滚珠丝杆7为中心对称分布，其顶端竖直固定在所
述横梁2上，所述联动机构（滚珠螺牙套8和托块9）套置在所述导柱上。具体地，所述滚珠螺牙套8和托
块9上、下固定连接，其中，所述滚珠螺牙套8为倒立的T型结构，其底部外缘与所述导柱5滑动连接，所述滚珠丝杆7螺纹贯穿所述滚珠螺牙套8。所述传感器10固定连接在所述托块9的底端，并通过托块9的上下移动而移动。所述传感器10的底端安装有传感器顶头11，所述传感器顶头11的中心所在的直线与所述滚珠丝杆7的中心所在的直线共直线，使得加压步进电机的压力能够完全施加于待测土样上。由于滚珠丝杆7与滚珠螺牙套8螺纹连接，滚珠螺牙套8与托块9固定连接，当加压步进电机1工作带动所述滚珠丝杆7转动时，使滚珠螺牙套8和托块9沿导柱5向下移动，其中导柱5使得滚珠螺牙套8和托块9的移动更加平稳。
[0019]所述剪切盒（包括上、下叠放的上剪切盒17和下剪切盒18）放置在所述立柱3之间的工作台16上，并位于所述传感器10的正下方，所述动力装置20和固定座19以垂直于所述立柱3连线的方向固定在所述剪切盒两侧的工作台16上。
[0020]具体地，所述上剪切盒17朝向所述固定座19的一侧固定连接有上顶头13；所述下剪切盒18朝向所述动力装置20的一侧固定连接有下顶头15，所述上顶头13与所述感应器14连接，所述感应器14再与所述固定座19连接，所述下顶头15与所述动力装置20的动力输出轴连接。
[0021]另外，所述立柱3的底端固定连接所述固定块6，所述固定块6的下表面安装有导轨4，所述工作台16上位于所述导轨4的下方安装有滚珠直线导轨12，所述导轨4沿所述滚珠直线滑轨12移动。通过滑动机构的设计，有助于减小全自动四联应变控制式直剪仪在工作过程中的摩擦力。
[0022]本发明的所有机械结构件材料均采用304不锈钢和有较高强度的航空钢（6016 t6），大大提高了一起的防腐性。
[0023]所述上剪切盒17和下剪切盒18采用304不锈钢，防腐性能更强，并提高了剪切刀口的刚性强度和耐用性，使用寿命长。
[0024]本发明的全自动四联应变控制式直剪仪把四个应变控制式直剪仪串联为一体运行，可同时测试不同剪切力值的四个土样。该全自动四联应变控制式直剪仪采用机电一体化控制，通过电脑数据控制，且所有压力部位均采用传感器测试压力值。其中，垂直部位采用独立设计的加压步进电解连接滚珠丝杆进行力的传动，并通过限位开关限制滚珠丝杆的形成，实现位移的控制和力的控制，自动化程度高。水平剪切方向采用独立设计的高精度双向滚珠滑轨做剪切力的相对运动，灵敏度高，阻力小，有效降低了摩擦系数，增强平行移动的直线性和平稳性。
[0025]本发明的工作原理为：
当电脑控制加压步进电机1工作时，其动力输出端带动滚珠丝杆7旋转，滚珠丝杆7与滚珠螺牙套8之间通过螺纹旋转作用旋出，从而使滚珠螺牙套8向下移动，带动托块及其上的传感器沿导柱5向下平稳移动，此时动力输出轴运行至限位开关处，停止继续向下运行，传感器顶头11对待测土样施加了垂直方向的作用力，传感器10将测得的力值传输给电脑，实现对压力的自动加压控制。
[0026]与此同时，电机20旋转给下剪切盒18一个水平方向的法向力F，法向力F推动下剪切盒15向前移动，实现对土样的剪切，在该过程中，导轨4相对于滚珠直线导辊12滑动，通过
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议