专利名称：一种自动土工试验制样机及制样方法
技术领域：
本发明涉及一种自动土工试验制样机及制样方法，属于土工试验土样制作技术领域。
背景技术：
目前，在很多土木类科研院所都有空心圆柱扭剪仪，三轴仪，共振柱，需要用土重塑成试样来研究土的各种性质。土的成样质量对于能否做出准确的土工实验数据非常重要。因此，土样的制作成了能否使试验成功的一项关键的因素。如今大多数土工试验的重塑制样基本都是手动制样，手动制样耗时耗力，不同的人制的土样可能差别很大，同一个人不同时候做的土样可能质量也会有很大的差别。而且手动制样中存在很多不规范或者不可避免的技术缺陷。例如，制样都会分层来放土料，假设分四层放置，放料时由于手动，难免每层放料时的分布的土不均匀，这就造成压实时土样出现局部质量过大现象，造成实验数据的不理想。在砸样过程中由于手扶砸样器，难免会出现砸样时偏离轴心位置，造成土样的局部密实度差别很大。在手动砸样时由于力道控制不够精确，会出现过砸或者少砸的现象，如果过砸，那么土样就要重新制作，浪费时间与体力。在层与层之间扫毛过程当中，常常也出现衔接不均匀的现象，使得在试验过程中造成数据不理想或者试验失败。如今即使有使用制样机来制样的，也是自动化程度很低，夹杂着很多人力，而且制样设备只能制作某种土、某种大小的土样。为了提高制样的质量，提高工作效率、降低劳动成本和劳动强度，迫切需要科学、自动化的制样仪器。但是，如今国内尚未有这种自动化制样仪器。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种自动土工试验制样机及制样方法，本发明科学合理，自动化程度较高的制样机，适用于多种土，多种尺寸土样的制样需求，而且仪器简单易操作。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案本发明一种自动土工试验制样机，其特征在于包括压实器、扫毛器、伸缩器、转盘、激振器、漏斗、土样模具、转盘底座、支架、放料槽和模具底座，其中伸缩器设置于支架上部，压实器和扫毛器分别通过伸缩转动杆与伸缩器连接，转盘底座设置支架底部，转盘底座的上部设置转盘，土样模具通过模具底座设置于转盘上部，放料槽的一端与土样模具对应设置，放料槽的另一端与漏斗的出料口对应设置并设置激振器；激振器将漏斗内的物料通过放料槽抖入土样模具，伸缩器将压实器或扫毛器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆带动压实器或扫毛器进行旋转压实或转动扫毛。所述漏斗上还设置漏斗阀门开关和电子称。所述压实器为实心压实器或者空心压实器。所述扫毛器为实心扫毛器或者空心扫毛器。
—种自动土工试验制样机的制样方法如下将料放入漏斗中，打开漏斗阀门开关，料由漏斗放入放料槽，采用电子秤计重料达到预设的重量时漏斗阀门自动关闭；由激振器将料抖入土样模具；由伸缩器将压实器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆带动压实器将土样模具内的料进行旋转压实至指定高度；再提出压实器，由伸缩器将扫毛器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆推动扫毛器至土样模具内进行转动扫毛，然后提出扫毛器。本发明的优点和效果在于1.由于可控伸缩转动杆可伸缩任意长度，因此制样时不局限于分层的层数，理论上可以分无数层，这样可以使层与层之间尽量均匀，又因为振实过程中有旋转功能，可以使土体在每层分布上均匀分布。2.由于可控伸缩转动杆的可控性，避免了在砸试样是出现的过砸或者少砸现象。3.由于每层放料时可以分很多次放料，同样不局限于放料次数，模具底部有转盘同样可以根据放料的次数设定转一圈的转动次数，保证的每层放料时尽可能的均匀。4.由于压实器和扫毛器垂直于模具，因此在压实或者扫毛的过程中克服了出现偏离轴线的现象。5.由于压实器、扫毛器和模具的可替换性，不局限于制作一种类型的土样，只需换不同的型号，即可制作不同型号的土样，这样节省了空间和制作成本。6.由于扫毛器的设置，有效的解决了分层制样时出现的层与层有效接触不良的问题。
图1——本发明的结构示意图；图2—空心压实器套装和空心扫毛器套装；图3—实心压实器套装和实心扫毛器套装；图4——制样模具套装；图5——模具底座。图中标号1_空心压实器；2_空心扫毛器；3_实心压实器；4_实心扫毛器；5_自动伸缩器；6_转盘-J, 16-可控伸缩转动杆；8_激振器；9_漏斗；10_ 土样模具；11_漏斗阀门开关；12-模具底座；13_支架；14-放料槽；15_电子秤；17-模具底座。
具体实施例方式如图1至图5所示，本发明一种自动制样机，包括机器的土样压实器1、3 ;土样的扫毛器2、4 ;土样模具10 ;模具底座17 ;转盘6、压实器1、3和扫毛器2、4的控制装置。伸缩器5设置于支架13的上部，12-模具底座设置于支架13的底部，压实器上面由电脑设定能伸缩振动和旋转的伸缩转动杆7、16，旁边是每层压实以后的扫毛器，连接伸缩转动杆的是伸缩器5，它可以把压实器和扫毛器推至制样模具的正上方，土样模具10下为能放置不同型号模具的模具底座17，模具底座下是能旋转任意固定角度的旋转罗盘即转盘6，能够带动模具自由转动，土料由放料槽14放入，其端部由激振器8连接，使料能够完全抵达模具，放料槽上部为带有自动开闭功能的称料漏斗9，附有阀门开关11和电子秤15。
—种自动制样机的制样方法，包括以下技术步骤(I)将需要的土料计算好，放入漏斗中。根据需要设定制样时需分几层，每层又需分几次放料。(2)由电子秤称好设定的每次放料重量时，漏斗开关自动打开，将每次的料倒入放料槽。(3)由激振器带动放料槽抖动，保证料全部倒入模具中。(4)由转盘转动设定好的角度，重复步骤(2) (4)，直至该层放料结束。(5)由伸缩转动杆带动压实器对该层土进行压实，再由伸缩转动杆带动扫毛器对该层土进行扫毛。(6)重复步骤(2) (5)，直到最后一层土压实结束。实施例加入制作样干重为IOOOg的空心样(样重视不同规格而定)，分10层压实，每层又分10次放料，每次10g。例如放第一层时，将料放入漏斗I中，打开漏斗阀门开关11，料放入放料槽14，由电子秤15计重，当正好放入IOg时漏斗阀门11自动关闭，由激振器8将料抖入制样模具10，转盘转36°，重复以上步骤十次，第一层放料结束；由伸缩器5将压实器I推至模具10正上方，由伸缩转动杆7带动压实器进行旋转压实至指定高度；再提出压实器，由伸缩器5将扫毛器2推至模具正上方，由伸缩转动杆16推至需要位置进行转动扫毛，然后提出扫毛器；接着重复做第二层，直至第十层结束。如果做实心样，将实心压实器3和实心扫毛器4分布替换空心压实器I和空心扫毛器2即可。如果需要制作不同尺寸的土样，只需要替换相应模具10、压实和扫毛器尺寸即可。采用此发明的制样机和方法以后，发现对制成的土样的质量和性能有明显的提升。与传统的手工制样和方法比较以后发现，以前制成的土样都会出现土样质量的不精确导致的误差，一般误差值在5%以上，而采用此发明的制样机和方法以后，土样质量的误差值在O. 1%以下；以前制成的样不均匀度很高，如果用标准差反应不均匀度的话，以前的土样不均匀度在28以上，而采用此发明的制样机和方法以后，土样的不均匀度降低到5以下；在做实验的过程中由于土样的质量问题出现的失败率在1. 3%以上，而采用此发明的制样机和方法以后实验失败率降低为O. 1%以下。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种自动土工试验制样机，其特征在于包括压实器、扫毛器、伸缩器、转盘、激振器、漏斗、土样模具、转盘底座、支架、放料槽和模具底座，其中伸缩器设置于支架上部，压实器和扫毛器分别通过伸缩转动杆与伸缩器连接，转盘底座设置支架底部，转盘底座的上部设置转盘，土样模具通过模具底座设置于转盘上部，放料槽的一端与土样模具对应设置，放料槽的另一端与漏斗的出料口对应设置并设置激振器；激振器将漏斗内的物料通过放料槽抖入土样模具，伸缩器将压实器或扫毛器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆带动压实器或扫毛器进行旋转压实或转动扫毛。
2.根据权利要求1所述的一种自动土工试验制样机，其特征在于所述漏斗上还设置漏斗阀门开关和电子称。
3.根据权利要求1所述的一种自动土工试验制样机，其特征在于所述压实器为实心压实器或者空心压实器。
4.根据权利要求1或3所述的一种自动土工试验制样机，其特征在于所述扫毛器为实心扫毛器或者空心扫毛器。
5.一种基于权利要求1所述的一种自动土工试验制样机的制样方法，其特征在于所述方法如下: 将料放入漏斗中，打开漏斗 阀门开关，料由漏斗放入放料槽，采用电子秤计重料达到预设的重量时漏斗阀门自动关闭；由激振器将料抖入土样模具；由伸缩器将压实器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆带动压实器将土样模具内的料进行旋转压实至指定高度；再提出压实器，由伸缩器将扫毛器推至土样模具正上方，由伸缩转动杆推动扫毛器至土样模具内进行转动扫毛，然后提出扫毛器。
全文摘要
本发明公布了一种自动土工试验制样机及制样方法，所述制样机包括压实器、扫毛器、伸缩器、转盘、激振器、漏斗、土样模具、转盘底座、支架、放料槽和模具底座。所述方法如下将料放入漏斗中，料由漏斗放入放料槽，采用电子秤计重；由激振器将料抖入土样模具；由伸缩转动杆带动压实器将土样模具内的料进行旋转压实至指定高度；由伸缩转动杆推动扫毛器至土样模具内进行转动扫毛。本发明不仅有效降低了制样时每层土分布不均匀程度，降低了层与层分布不均匀程度，还克服了制样压实时轴向出现偏离现象，和砸样压实时出现过砸或少砸现象。有效提高了土样的成样质量，有效的提高工作效率和降低了工作成本，制成的样符合土工试验的要求。
文档编号G01N1/28GK103076219SQ201310031768
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者阮滨, 陈国兴, 王志华, 王炳辉 申请人:南京工业大学