用于颗粒分析实验的上下搅拌设备、方法以及控制系统与流程

本技术涉及地质土样颗粒分析，尤其是涉及用于颗粒分析实验的上下搅拌设备、方法以及控制系统。

背景技术：

1、目前，颗粒分析试验是土的常规试验之一，目的是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数的方法，借以明了颗粒大小分布情况，供土的分类及概略判断土的工程性质及选料使用。

2、对土样进行颗粒分析试验，能够定量描述土粒中各个粒组的含量，为土的工程分类和了解土的工程性质提供依据。同时，对地基土进行液化判别时，必须用到土的粘粒含量，这需要通过颗粒分析试验对粘粒含量进行定量分析。因此，颗粒分析试验是土工试验中最为重要的试验项目之一。

3、在进行颗粒分析试验时，将土块放入量筒内，然后向量筒内加入液态水，之后操作人员通过搅拌杆将搅拌板放入到量筒内，进而使得操作人员能够通过搅拌杆一端的搅拌板对量筒内的悬液进行搅拌。

4、现有操作是一组颗分试验60个试验样品，完全依靠人工上下拉动搅拌板，在搅拌的过程中，搅拌板在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1min，往复各30次，时间到了才能换到下一个盛着样品的量筒里继续搅拌。搅拌时操作人员控制搅拌时搅拌板的提拉速度，进而防止量筒内的悬液溅出筒外，随着操作人员对量筒搅拌完成，量筒的悬液内土粒均匀分布。与此同时还需要两个人在用比重计读搅拌均匀后的样品数据，这种情况下，完成这样试验是需要两个试验人员操作，一个负责比重计读数，一个负责上下拉动搅拌器一个小时不能停止。

5、针对上述中的现有技术，目前由操作人员手持搅拌板伸入到量筒中来上下移动搅拌，而在进行颗粒分析试验时，对多个试验样品进行试验，人工手动操作的工作量大，增加了工作人员的工作强度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：提供用于颗粒分析实验的上下搅拌设备、方法以及控制系统，它解决了由操作人员手持搅拌板伸入到量筒中来上下移动搅拌，而在进行颗粒分析试验时，对多个试验样品进行试验，人工手动操作的工作量大，增加了工作人员工作强度的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、用于颗粒分析实验的上下搅拌设备，包括支架，所述支架上设置有搅拌头与量筒；所述支架上设置有用于驱动搅拌头沿支架x轴方向移动的x轴移动组件；所述支架上设置有用于驱动搅拌头沿支架y轴方向移动的y轴移动组件；所述支架上设置有用于驱动搅拌头沿支架z轴方向移动的z轴移动组件；所述支架上设置有支撑板，所述支撑板上设置有限位组件，所述量筒在所述支撑板上间隔设置有若干个，若干个所述量筒通过所述限位组件摆放在所述支撑板上。

4、通过上述技术方案，将若干个盛装有岩土与液态水的量筒通过限位组件依次放在支撑板上，然后搅拌头在x轴移动组件、y轴移动组件以及z轴移动组件三者联合作用下在支架上移动，随着搅拌头的移动，使得支撑板上的若干个量筒被搅拌，进而省去了由操作人员手持搅拌板伸入到量筒中来上下移动搅拌，针对颗粒分析试验时，对多个试验样品进行试验，降低了人工手动操作的工作量，减小了工作人员的工作强度。

5、进一步的，所述限位组件包括限位盘，所述限位盘在所述支撑板上间隔设置有若干个，若干个所述限位盘分为五组，五组所述限位盘相互之间交错的摆放在所述支撑板上，且每组所述限位盘之间呈均匀间隔设置。

6、通过上述技术方案，将量筒通过限位盘摆放在支撑板上，一方面使得量筒摆放的便捷性得以提升，另一方面，使得搅拌头在对量筒进行搅拌时，搅拌头与对应量筒之间位置的精确性。

7、进一步的，所述支撑板上开设有限位孔，所述限位盘上设置有定位螺栓，所述定位螺栓嵌设在所述限位孔内，且所述定位螺栓的一端穿过所述限位盘，且所述定位螺栓穿过所述限位盘的一端设置有螺母，所述螺母拧紧在所述定位螺栓上。

8、通过上述技术方案，定位螺栓通过螺母拧紧在限位盘上，然后将限位盘上的定位螺栓嵌设在支撑板的限位孔内。

9、进一步的，所述支架上设置有连接杆，所述z轴移动组件带动所述连接杆在所述支架上移动，所述搅拌头连接在所述连接杆的一端，且所述搅拌头上形成有导向弧面，所述搅拌头靠近所述导向弧面的一侧开设有漏水孔，所述漏水孔在所述搅拌头上间隔开设若干个。

10、通过上述技术方案，连接杆在z轴移动组件的作用下伸入量筒内，随着搅拌头的伸入，量筒内的悬液通过漏水孔流过搅拌头，当搅拌头伸出量筒时，搅拌头上的悬液通过搅拌头上的导向弧面滴入量筒内。

11、进一步的，所述搅拌头由柔性材料制成，且所述搅拌头的内侧形成有形变腔。

12、通过上述技术方案，柔性的搅拌头与量筒接触，一方面，能够防止搅拌头损坏量筒，另一方面，使得搅拌头的位置与量筒发生轻微偏移时，搅拌头也能正常的伸入量筒。

13、进一步的，所述连接杆的一侧设置有滑块，所述滑块连接在所述连接杆上，且所述滑块上设置有支撑杆，所述支撑杆上设置有支撑环，所述支撑环上设置有比重计，所述比重计活动安装在所述支撑环上。

14、通过上述技术方案，比重计通过支撑杆上的支撑环放入到量筒内，当比重计浸入量筒内后，比重计与支撑环分离，当比重计对量筒内的悬液测量完成后，支撑环重新将比重计从量筒内取出。

15、进一步的，所述支撑环上设置有橡胶垫，所述橡胶垫的中部开设有避让孔，所述比重计放置在所述橡胶垫上。

16、通过上述技术方案，比重计放置在支撑环上的橡胶垫上，进而防止比重计在使用的过程中发生损坏。

17、用于颗粒分析实验的上下搅拌方法，包括如下步骤：

18、步骤一，将若干个定位螺栓与螺母安装在对应的限位盘上，且定位螺栓的螺帽朝向限位盘的底部；

19、步骤二，将若干个限位盘通过定位螺栓摆放在支撑板上；

20、步骤三，将若干个量筒依次摆放在对应限位盘上；

21、步骤四，x轴移动组件与y轴移动组件带动搅拌头与比重计移动到第一个需要进行搅拌的量筒上方；

22、步骤五，z轴移动组件带动搅拌头对量筒进行搅拌；

23、步骤六，z轴移动组件带动搅拌头升起；

24、步骤七，y轴移动组件带动搅拌头移动两个相邻的量筒之间；

25、步骤八，z轴移动组件带动比重计下放至量筒内，此时操作人员对比重计的数值进行记录；

26、步骤九，z轴移动组件带动搅拌头与比重计抬起，y轴移动组件将搅拌头与比重计移动至下一个待搅拌量筒。

27、进一步的，步骤五中，搅拌头对量筒搅拌时间为50-70s，搅拌次数为16-18次；步骤六中，z轴移动组件驱动搅拌头抬起后，搅拌头在对应量筒上方停留2-4s；步骤八中，比重计下放至量筒内停留9-11s。

28、一种控制系统，包括如上所述的用于颗粒分析实验的上下搅拌设备及方法，其特征在于：包括总控制器，所述总控制器上连接有急停模块、启动模块、暂停模块、回原点模块、一组模块、二组模块、三组模块、四组模块以及五组模块；

29、急停模块，用于控制设备整体进行紧急停止；

30、启动模块，用于开启设备；

31、暂停模块，用于对量筒搅拌过程中的暂停；

32、回原点模块，用于将搅拌头移动到初始点位；

33、一组模块，使搅拌头对第一组量筒进行搅拌；

34、二组模块，使搅拌头对第二组量筒进行搅拌；

35、三组模块，使搅拌头对第三组量筒进行搅拌；

36、四组模块，使搅拌头对第四组量筒进行搅拌；

37、五组模块，使搅拌头对第五组量筒进行搅拌。

38、此外，总控制器上连接有x轴移动模块，y轴移动模块以及z轴移动模块；

39、x轴移动模块，带动搅拌头与比重计沿支架的x轴方向进行移动；

40、y轴移动模块，带动搅拌头与比重计沿支架的y轴方向进行移动；

41、z轴移动模块，带动搅拌头与比重计沿支架的z轴方向进行移动；

42、所述急停模块、启动模块、暂停模块、回原点模块、一组模块、二组模块、三组模块、四组模块以及五组模块向所述总控制器输入信号，所述总控制器向所述x轴移动模块，y轴移动模块以及z轴移动模块输出移动信号。

43、综上所述，本技术包括以下至少用于颗粒分析实验的上下搅拌设备、方法以及控制系统有益技术效果：

44、使用时，将若干个盛装有岩土与液态水的量筒通过限位组件依次放在支撑板上，然后搅拌头在x轴移动组件、y轴移动组件以及z轴移动组件三者联合作用下在支架上移动，随着搅拌头的移动，使得支撑板上的若干个量筒被搅拌，进而省去了由操作人员手持搅拌板伸入到量筒中来上下移动搅拌，针对颗粒分析试验时，对多个试验样品进行试验，降低了人工手动操作的工作量，减小了工作人员的工作强度。