一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置的制作方法

本发明涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置。

背景技术：

随着对建筑物的安全性要求不断提高，设计之初就需对现场试样进行力学测试。地基的主要破坏形式是剪切破坏，直剪试验是确定土体抗剪强度的常用方法。在测试土体的抗剪强度前，需将准备好的土样放入环刀中，利用锤击法制成直径61.8mm、高20mm的标准环刀试样，然后脱模取出环刀内的标准试样，进行直剪试验测量其力学性能。目前，试验的传统脱模方式是先将卡住环刀的脱模圆环放在直剪仪盒上，再将环刀试样安放在脱模圆环上。通过在环刀试样上放置一个圆柱体，对圆柱体施压，从而将环刀内试样压入直剪仪盒中。在脱模过程中，由于无法控制对环刀试样的施加压力，容易给试样带来不同程度上的扰动，使同一批直剪试样脱模后同一性较低。而且，传统脱模方式一次性脱模数量单一，使得完成全部试样的脱模时间相对较长。

针对这些问题研究人员做出了以下改进：“土工环刀脱膜器(申请号：cn201520392125.3)”通过压杆带动击锤使压头下压来提高脱模效率，但在脱模过程中仍然会对硬度不高试样产生较大的扰动。“一种土工环刀脱模器(申请号：cn201520337465.6)”和“一种用土工试验用环刀脱模器(申请号：cn201720553147.2)”，固定环刀不动，通过千斤顶对环刀内的试样施压，使环刀内的试样顶出环刀。这种改进方法可以节省人力、提高脱模效率，但对试样仍存在的一定扰动性。由于直剪试验对试样的完整性和同一性要求较高，而现有的脱模方法都是固定环刀不动，对环刀内的试样施加竖向压力，使环刀与试样分离。这些脱模方法都是对环刀中的试样间接做功，使得难以制出差异较小、扰动性较小的同批次试样。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置，以解决现有的脱模设备在脱模过程中对试样的扰动性过大、环刀试样脱模后的同一性较低、一次性脱模数量单一等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置，包括动力机构、脱模台、脱模机构，所述脱模机构包括升降旋轴连接筒、环刀固定筒，升降旋轴连接筒设置在环刀固定筒上，升降旋轴连接筒与动力机构连接，动力机构控制脱模机构上下升降，环刀固定筒用于固定环刀试样，脱模台设置在环刀固定筒下方，在脱模机构下降时，脱模台只能阻碍环刀试样内部的试样而不会阻碍外圈的环刀，从而使环刀和试样分离。

主要运用了“动环刀不动土”的思想，在取样过程中避免了对试样的扰动。对于含水率较高、养护时间较短、受力后易发生变形的试样，适用性较强。避免了传统脱模方法对试样施加竖向压力，保证了试样的完整性，提高了脱模成功率。

进一步，所述动力机构包括升降旋轴，升降旋轴由电机室控制升降，升降旋轴与升降旋轴连接筒通过螺纹连接。

进一步，所述升降旋轴是空心薄壁圆环，从上到下贯穿通过电机室，升降旋轴外部设置有升降旋转螺纹，升降旋转螺纹与电机室内的旋转空心圆筒吻合连接，电机室驱动旋转空心圆筒使升降旋轴上下升降。

进一步，所述环刀和试样分离后，将直剪仪下盒倒置在试样上，使试样填满直剪仪下盒的试样卡槽。

进一步，所述直剪仪下盒主体为剪切盒，所述试样卡槽位于剪切盒上表面中心处，试样卡槽四周开设有销钉孔，试样卡槽中设置有滤石、滤纸。

进一步，所述脱模台设置在支撑机构上，支撑机构底部为底板，底板上表面固接有4个大小相同的支撑底座，底板两侧设置有支撑板，支撑底座上表面中心处设有脱模台卡槽。

进一步，所述脱模台由脱模圆筒和脱模台定位柱组成，所述脱模台定位柱位于脱模圆筒下部，脱模台定位柱与脱模台卡槽相匹配。

进一步，所述环刀固定筒包括外箍圆环，外箍圆环上开设有伸缩缝，所述伸缩缝两侧设置有紧固螺栓孔，紧固螺栓孔之间通过紧固螺栓调节距离。

紧固螺栓可通过紧固螺栓孔将环刀试样固定在环刀固定筒内部。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明装置主要运用了“动环刀不动土”的思想，在取样过程中避免了对试样的扰动。对于含水率较高、养护时间较短、受力后易发生变形的试样，适用性较强；

(2)本发明在取样过程中，避免了传统脱模方法对试样施加竖向压力，保证了试样的完整性，提高了脱模成功率；

(3)本发明脱模装置用电动代替手动，节省了人力，且一次性可脱模多个，大大提高了脱模效率；

(4)本发明中的脱模机构中的环刀固定筒设有伸缩缝，不仅可以节约材料，还可以有效调节紧固螺栓，实现脱模机构与环刀之间紧密结合或分离；

(5)本发明的脱模机构中的升降旋轴连接筒设有的外螺纹，与脱模连接槽的内螺纹相匹配。在连接升降旋轴连接筒与脱模连接槽时，更加方便、快捷、省力；

(6)本发明中的脱模台与支撑底座采用榫接，在垂直翻转脱模台与直剪仪下盒时，使手动装样过程更加方便、快捷；

(7)整个机构简单、精巧、性价比高，能够大规模生产；

附图说明

图1本发明的示意图；

图2本发明的直剪仪下盒示意图；

图3本发明的环刀试样示意图；

图4本发明的动力机构示意图；

图5本发明升降旋轴与旋转空心圆筒连接示意图；

图6本发明的支撑机构示意图；

图7本发明的脱模台机构示意图；

图8本发明的脱模机构示意图；

图9本发明的单个试样脱膜过程示意图之一；

图10本发明的单个试样脱模过程示意图之二；

图11本发明的单个试样脱模过程示意图之三；

图12本发明的试样进入直剪仪下盒过程示意图之一；

图13本发明的试样进入直剪仪下盒过程示意图之二；

标号说明

直剪仪下盒1，剪切盒11，试样卡槽12，销钉孔13，环刀试样2，试样21，环刀22；动力机构3，电机室31，电源开关32，升降旋轴33，升降开关34，升降旋轴螺纹35，脱模连接槽36，旋转空心圆筒37，支撑机构4，底板41，支撑板42，支撑底座43，脱模台卡槽44，脱模台5，脱模圆筒51，脱模台定位柱52；脱模机构6，升降旋轴连接筒61，环刀固定筒62，外箍圆环621，伸缩缝622，紧固螺栓623，紧固螺栓孔624，抵触片63。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

结合图1-图13，本发明的一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置，包括直剪仪下盒1、环刀试样2、动力机构3、支撑机构4、脱模台5、脱模机构6。

其中直剪仪下盒1的主体为剪切盒11，试样卡槽12位于剪切盒11上表面中心处。销钉孔13与销钉相匹配，能在竖直方向固定直剪仪下盒1。滤石、滤纸安放在试样卡槽12中。试样21位于环刀22内部。电机室31上有电源开关32、升降开关34，且从上到下贯穿有升降旋轴33。升降旋转螺纹35位于升降旋轴33外部，脱模连接槽36位于升降旋轴33内部。旋转空心圆筒37位于电机室31内部，其上均匀分布有内螺纹，与升降旋转螺纹35相吻合。支撑机构4的底部是底板41，其上表面固接有4个大小相同的支撑底座43。支撑板42位于底板41两侧，脱模台卡槽44位于支撑底座43上表面中心处。脱模台5是由脱模圆筒51和脱模台定位柱52组成，位于支撑底座43上部，脱模台定位柱52位于脱模圆筒51下部。脱模机构6的上半部分是带有外螺纹的升降旋轴连接筒61，与脱模连接槽36中的内螺纹相匹配。环刀固定筒62是脱模机构6的下半部分，与升降旋轴连接筒61相固接，由外箍圆环621、伸缩缝622、紧固螺栓623和紧固螺栓孔624组成。紧固螺栓孔624位于伸缩缝622中心两侧，紧固螺栓623可通过紧固螺栓孔624将环刀试样2固定在环刀固定筒62内部。抵触片63位于脱模机构6中心外壁两侧，使动力机构3提供的动力通过抵触片63传递给脱模机构6。

直剪仪下盒1由剪切盒11、试样卡槽12、销钉孔13、销钉、滤纸和滤石组成。

剪切盒11为长120mm、宽120mm、高30mm的长方体。

试样卡槽12为直径61.8mm、深度为15mm的圆柱形凹槽，位于剪切盒11的正中心。

销钉孔13为直径3mm、深7mm的圆柱形凹槽，其体内部设有螺纹。

所述的销钉为直径3mm、长15mm的圆柱体，均匀分布有螺纹，与销钉孔13内部螺纹相匹配。

滤纸形状为圆形，直径为61.8mm。

滤石为直径61.8mm、厚5mm的圆柱体透水石。

环刀试样2由试样21和环刀22组成。

试样21为直径61.8mm、高度20mm的圆柱体试样。

环刀22为内径61.8mm、高度20mm、壁厚2mm的薄壁圆环，其壁厚一端略小于2mm为尖端。

动力机构3由电机室31、电源开关32、升降旋轴33、升降开关34、升降旋转螺纹35、脱模连接槽36、旋转空心圆筒37组成。

所述的电机室31为长度为300mm、宽度为300mm，高度为50mm的空心长方体，内部连接有电机、电极、电线等。

所述的电源开关32为长度15mm、宽度15mm的正方形按钮，按动按钮可使电机室31通电工作。

所述的升降旋轴33是内直径为69.8mm、厚度为2mm、长度为150mm的空心薄壁圆环，共4个。从上到下贯穿通过电机室31，且距电机室31相邻两个侧面均为89.1mm。

所述的升降开关34为长度15mm、宽度30mm长方形按钮，由下键和上键组成。启动电源开关32，按动升降开关34下键，升降旋轴33向下匀速旋转运动；按动升降开关34上键，升降旋轴33向上匀速旋转运动。

所述的升降旋转螺纹35位于升降旋轴33外部，自升降旋轴33顶面开始，长度有130mm。

所述的脱模连接槽36位于升降旋轴34的下部，沿升降旋轴33的底面均匀向上分布有20mm内螺纹。

所述的旋转空心圆筒37是高50mm,内直径73.8mm，壁厚5mm的空心圆柱体，共4个。其内均匀分布有内螺纹，可与升降旋转螺纹35咬合连接。旋转空心圆筒37中部两侧伸出部分与电机室31内的环形轨道搭接，可使电机带动其旋转，从而来带动升降旋轴33旋转上升或旋转下降。

所述的支撑机构4由底板41、支撑板42、支撑底座43、脱模台卡槽44组成。

所述的底板41是长度为300mm、宽度为300mm，厚度为5mm的长方体。

所述的支撑板42是长度为300mm、宽度为5mm、高度为200mm的长方体，共两个。其下部与底板41垂直相连，并对称分布在底板41两侧。

所述的支撑底座43是直径为61.8mm、高度为40mm的实心圆柱体。共5个，其中4个均匀固定在底板41上。每个支撑底座43的中心与底板41边缘最近的距离都是89.1mm，且它们中心轴与升降旋轴33中心轴重合。另外1个单独放在实验桌上，以备装样时使用。

所述的脱模台卡槽44是边长为20mm的立方体凹槽，其位于支撑底座43顶面中心处。

所述的脱模台5由脱模圆筒51和脱模台定位柱52组成。

所述的脱模圆筒51是外直径为61.8mm、壁厚为2mm、高度为40mm的内部空心圆柱体。其上顶面、下底面均是封闭的。

所述的脱模台定位柱52是连接在脱模圆筒51底面中心处凸出的实心立方体块。其边长为20mm，可与支撑机构4中的脱模台卡槽44相榫接。

所述的脱模机构6是由升降旋轴连接筒61、环刀固定筒62和抵触片63组成。

所述的升降旋轴连接筒61位于脱模机构6的上半部分，是外直径为69.8mm、壁厚2mm、高度20mm，有均匀分布外螺纹的空心圆筒。

所述的环刀固定筒62位于脱模机构6的下半部分，与升降旋轴连接筒61相固接。

所述的外箍圆环621是内直径为65.8mm、壁厚2mm、高度为20mm的空心圆筒，为环刀固定筒62主体部分。

所述的伸缩缝622是高度为20mm，宽度为4mm缺口。

所述的紧固螺栓623由螺杆和螺帽组成，螺杆是直径为5mm、长度为10mm，带有螺纹的实心圆柱体；螺帽是直径为9mm，厚为2mm的实心圆柱体。可通过调节紧固螺栓623来实现伸缩缝622伸缩。

所述的紧固螺栓孔624位于环刀固定筒62的伸缩缝621中心两侧，左侧紧固螺栓孔的直径为5mm，其上设有螺纹；右侧紧固螺栓孔的直径也为5mm，其上不设螺纹。

所述的抵触片63是边长为4mm的实心立方体，其对称固接在脱模机构6中部外侧上。

本发明例一种直剪试样的四联旋降式电动脱模装置，其使用方法包括如下步骤：

(1)制备环刀试样。在环刀22内壁涂抹润滑剂，利用锤击法将准备好的土样在环刀22内分层击实，最终制成标准环刀试样2。

(2)安装脱模台。将脱模台5的脱模台定位柱52安放在支撑机构4的脱模台卡槽44中，使其组装成一个整体，依次操作剩余三个脱模台5。

(3)固定环刀试样。将环刀试样2尖端朝下，安放到脱模机构6的环刀固定筒62中。拧紧紧固螺栓623，使环刀22被紧固在环刀固定筒62的内部，依次操作剩余三个环刀试样2。

(4)连接脱模机构与升降旋轴。将脱模机构6中的升降旋轴连接筒61旋进升降旋轴33中的脱模连接槽36中，直至升降旋轴33的薄壁顶住脱模机构6中心两侧的抵触片63，依次操作剩余三个脱模机构6。

(5)脱模。

(5.1)旋降升降旋轴。启动电源开关32，按动升降开关34下键，升降旋轴33带动脱膜机构6一起向下旋降。

(5.2)分离环刀与试样。在旋降过程中，当脱模机构6中环刀试样2接触脱模台5的脱模圆筒51表面时，脱模台5对试样21的阻碍使得试样21不能继续向下移动。环刀22仍可以随升降旋轴33继续旋降，环刀22和试样21开始分离。环刀22和试样21达到完全分离后，关闭电源开关32。

(5.3)上升升降旋轴。拧松紧固螺栓623，将环刀22沿着支撑底座43外壁向下，使其安放在底板41上。启动电源开关32，按动升降开关34上键，升降旋轴33带动脱模机构6向上旋升至距脱模圆筒51表面距离大于50mm，关闭电源开关32。

(6)移出脱模台。在脱模台5上的试样21上依次安放滤纸、滤石，然后将脱模台5与试样21一同从脱模台卡槽44中移出，放入实验桌上的支撑底座43。

(7)安装试样。将直剪仪下盒1中心对准脱模台5中心，缓缓下移直剪仪下盒1，使滤石和试样21填满直剪仪下盒1的试样卡槽12。同时垂直翻转脱模台5和直剪仪下盒1后，移开脱模台5，从而完成初步装样。重复上述步骤(6)(7)，将剩余的3个试样21装入直剪仪下盒。

(8)整理仪器。试样21安装完成后，从升降旋轴33上旋出脱模机构6。取出位于支撑底座43下部的环刀22，整理干净所有仪器设备并复原其位置。

上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定。凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。