一种小型化岩石剪切仪的制作方法

1.本实用新型涉及岩石试验设备技术领域，更具体地说，它涉及一种小型化岩石剪切仪。


背景技术：

2.岩石抗剪切强度试验仪是一种测量岩石抗剪切强度的仪器，主要包括两个岩石固定装置，两个岩石固定装置安装在操作台和机架上，其中下方的岩石固定装置安装在操作台上，上方的岩石固定装置安装在活动的支架上，待岩石安装到位后，对岩石纵向施加固定的压力，侧面施加横向推力，对岩石进行观察和试验。
3.如公开号为cn110907268a的中国发明专利申请公开了一种岩石抗剪切强度测试仪，包括有纵向压力装置和水平向压力装置，纵向压力装置的下方设有上下对称的2个岩石固定盒，水平向压力装置对应在上方的岩石固定盒的侧面；所述岩石固定盒为相对内侧开口的方形盒，岩石固定盒内的中部设有限位板，限位板上纵向贯穿有若干方形支撑柱，方形支撑柱在限位板上呈矩阵排列，方形支撑柱内设有纵向的螺纹孔，并与一端的螺纹柱螺纹连接，螺纹柱的一端伸出岩石固定盒的底部后，与岩石固定盒的底部转动连接。
4.但是目前的岩石剪切试验仪器，往往体积较大，受到使用场地的限制，仪器的灵活性和便携性较差。
5.因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于解决上述问题而提供一种小型化岩石剪切仪，结构简单，小巧灵活，岩样装夹便捷，方便试验人员对岩样进行试验。
7.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种小型化岩石剪切仪，包括支架和夹持组件，所述夹持组件包括夹具一和夹具二，所述夹具一和夹具二上分别开设用于容纳岩样两端的容纳孔一和容纳孔二，容纳孔一远离容纳孔二的一端封闭，用于与岩样抵压限位，另一端朝向容纳孔二敞开，容纳孔二两端贯通；所述夹具一固定安装于支架，所述夹具二通过滑轨滑动连接于支架，并可沿垂直容纳孔一的方向滑移；所述夹持组件还包括与容纳孔二适配的抵压块，所述抵压块的一端伸入容纳孔二并用于与岩样抵压限位。
8.本实用新型进一步设置为，所述夹具一包括上夹块一和下夹块一，所述上夹块一和下架块一相对的一侧均开设有适配的凹陷一，两个凹陷一相互合围形成所述容纳孔一；所述上夹块一和下夹块一通过螺栓一可拆卸连接。
9.本实用新型进一步设置为，所述滑轨固定安装于支架上，滑轨上滑动连接有滑块，所述下夹块一固定安装于滑块。
10.本实用新型进一步设置为，所述夹具二包括上夹块二和下夹块二，所述上夹块二和下夹块二相对的一侧均开设有适配的凹陷二，两个凹陷二相互合围形成所述容纳孔二；
所述上夹块二和下夹块二通过螺栓二可拆卸连接。
11.本实用新型进一步设置为，所述上夹块二固定连接于支架。
12.本实用新型进一步设置为，所述抵压块包括位于远离容纳孔二的一端的导向部，所述导向部伸出容纳孔二之外，所述支架上开设用于与所述导向部适配的导向孔，所述导向部位于导向孔内，并可沿容纳孔二方向滑动调节。
13.本实用新型进一步设置为，还包括千斤顶一和千斤顶二，所述千斤顶一安装于支架与夹具一之间，用于沿垂直容纳孔一的方向推动夹具一；所述千斤顶二安装于支架与夹具二之间，用于沿容纳孔二的方向推动抵压块。
14.本实用新型进一步设置为，所述支架包括下支撑板、上支撑板、竖支撑板一、竖支撑板二和竖支撑板三，所述竖支撑板一、竖支撑板二和竖支撑板三分别固定连接在下支撑板、上支撑板之间，竖支撑板二位于竖支撑板一、竖支撑板三之间；所述下支撑板、上支撑板与竖支撑板一、竖支撑板二合围形成测试空间一，所述测试空间一用于容纳所述夹具一、夹具二和千斤顶一；所述下支撑板、上支撑板与竖支撑板二、竖支撑板三合围形成测试空间二，所述测试孔件二用于容纳千斤顶二，所述竖支撑板二上开设有用于抵压块穿过的导向孔。
15.本实用新型进一步设置为，所述测试空间二的中间固定连接有用于支撑千斤顶二的横支撑板。
16.本实用新型进一步设置为，还包括两组分别用于对千斤顶一和千斤顶二供压的加载系统，所述加载系统包括加载柱、加载杆、伺服电机和导向轨，所述加载柱内设置中空的加载腔，所述加载腔的一端连接输出管，另一端连接加载杆；所述加载杆的一端伸入加载腔内，并安装有活塞，另一端与伺服电机的输出轴连接；所述加载柱朝向加载杆的一端安装有连接套，所述加载杆螺纹连接于连接套内；所述导向轨沿加载柱的长度方向固定安装，所述伺服电机通过导向座与导向轨滑动连接。
17.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
18.通过夹具一和夹具二当中的容纳孔一、容纳孔二，能够对柱形的岩样进行限位固定，从而保持岩样装夹的稳定性；而且夹具一和夹具二采用可拆卸的结构，方便对夹具一和夹具二进行拆装，便于对岩样进行装夹操作；通过采用框形的支架对夹具一和夹具二进行安装，能够将夹具一、夹具二以及两个千斤顶容纳在框形支架的范围内，简化仪器的支撑结构，缩小了仪器整体大小，提高仪器的便携性和灵活性。
附图说明
19.图1为本实用新型一种小型化岩石剪切仪的立体图；
20.图2为本实用新型一种小型化岩石剪切仪的剖视图；
21.图3为本实用新型的支架的结构示意图；
22.图4为本实用新型的夹具一和夹具二的剖视图；
23.图5为本实用新型的夹具一和夹具二的爆炸图；
24.图6为本实用新型的加载系统的立体图；
25.图7为本实用新型的剖视图。
26.附图标记：1、千斤顶一；2、千斤顶二；3、夹具一；31、容纳孔一；32、上夹块一；33、下
夹块一；34、凹陷一；35、螺栓一；4、夹具二；41、容纳孔二；42、上夹块二；43、下夹块二；44、凹陷二；45、螺栓二；5、抵压块；51、导向部；6、滑轨；61、滑块；7、支架；71、下支撑板；72、上支撑板；73、竖支撑板一；74、竖支撑板二；75、竖支撑板三；76、横支撑板；77、测试空间一；78、测试空间二；79、导向孔；8、加载系统；81、加载柱；82、输出管；83、加载腔；84、活塞；85、加载杆；86、连接套；87、伺服电机；88、导向轨；89、导向座；9、岩样。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.如图1、2所示，一种小型化岩石剪切仪，包括支架7、夹持组件以及用于加载的千斤顶一1和千斤顶二2，夹持组件包括夹具一3和夹具二4，夹具一3和夹具二4通过支架7安装支撑，并能够对待检测的岩样9进行夹持，而后通过千斤顶一1和千斤顶二2分别对夹持组件施加压力，对所夹持的岩样9进行检测。
29.如图4、5所示，该夹具一3和夹具二4上分别开设容纳孔一31和容纳孔二41，容纳孔一31和容纳孔二41形状与待检测的岩样9相互适配，并能容纳岩样9两端；一般待检测的岩样9呈圆柱状结构，因此容纳孔一31和容纳孔二41也呈圆柱形状。
30.其中，容纳孔一31远离容纳孔二41的一端封闭，在封闭端的底面能够对岩样9抵压限位，另一端朝向容纳孔二41敞开；容纳孔二41两端贯通，一端与容纳孔一31相对，另一端内安装有与容纳孔二41适配的抵压块5，抵压块5部分伸入容纳孔二41并能够与岩样9端部抵压限位。该夹具一3固定安装在支架7上，而夹具二4则通过滑轨6滑动连接于支架7，并可沿垂直容纳孔一31的方向滑移。
31.该千斤顶一1安装在支架7与夹具一3之间，通过千斤顶一1的伸缩能够推动夹具一3，使其能够沿垂直容纳孔一31的方向移动，夹具一3和夹具二4将对夹持的岩样9产生剪切力，能够对岩样9进行剪切力的检测；
32.千斤顶二2安装在支架7与夹具二4之间，通过千斤顶二2的伸缩能够推动夹具二4当中的抵压块5，岩样9的两端将受到抵压块5以及容纳孔一31的封闭端的抵压，从而能够对岩样9进行轴向加载检测。
33.如图3所示，支架7呈框架结构，具体包括下支撑板71、上支撑板72、竖支撑板一73、竖支撑板二74和竖支撑板三75；上支撑板72、下支撑板71呈平行的上下分布状态，竖支撑板一73、竖支撑板二74和竖支撑板三75分别固定连接在下支撑板71、上支撑板72之间，并且竖支撑板二74位于竖支撑板一73、竖支撑板三75之间。
34.下支撑板71、上支撑板72与竖支撑板一73、竖支撑板二74合围形成测试空间一77，在测试空间一77能够容纳所述夹具一3、夹具二4和千斤顶一1。
35.下支撑板71、上支撑板72与竖支撑板二74、竖支撑板三75合围形成测试空间二78，在测试孔件二能够容纳千斤顶二2，并在测试空间二78的中间固定安装横支撑板76，通过横支撑板76能够对千斤顶二2进行支撑，使得千斤顶二2的高度位置能够与抵压块5的位置相互对应；而在中间的竖支撑板二74上开设有导向孔79，通过导向孔79能够供抵压块5的部分
穿过。
36.如图4、5所示，该夹具一3包括上夹块一32和下夹块一33，所述上夹块一32和下架块一相对的一侧均开设有适配的凹陷一34，两个凹陷一34相互合围形成容纳孔一31；上夹块一32和下夹块一33通过螺栓一35可拆卸连接，方便将夹具一3打开，便于对待测岩样9进行装夹；
37.滑轨6呈上下走向安装在竖支撑板一73上，滑轨6上滑动连接有滑块61；夹具一3的下夹块一33固定安装在滑块61上，从而使得下夹块一33以及整个夹具一3能够沿着滑轨6上下滑动调节。
38.在上夹块一32与上支撑板72之间形成一个间隙，以方便对螺栓一35拧动；在下夹块一33与下支撑板71之间也形成一个间隙，能够将千斤顶一1安装在该间隙当中，从而方便对夹具一3推动。
39.该夹具二4包括上夹块二42和下夹块二43，＝在上夹块二42和下夹块二43相对的一侧均开设有适配的凹陷二44，两个凹陷二44相互合围形成容纳孔二41；上夹块二42和下夹块二43通过螺栓二45可拆卸连接，方便将夹具二4打开，便于对待测岩样9进行装夹；
40.可将夹具二4当中的上夹块二42固定连接于支架7，并且安装在上支撑板72上靠近书支撑板二的位置；该抵压块5包括位于远离容纳孔二41的一端的导向部51，导向部51伸出容纳孔二41之外，并形成阶梯状的凸起。在支架7的竖支撑板二74上开设导向孔79，导向孔79的尺寸与导向部51相互适配，导向部51能够伸到导向孔79内，并可沿容纳孔二41方向滑动调节，从而能够对导向块的移动方向进行移动导向。
41.进一步地，该小型化岩石剪切仪还包括两组加载系统8，加载系统8分别与千斤顶一1、千斤顶二2连接，能够分别输送压力，实现加载测试。
42.如图6、7所示，该加载系统8包括加载柱81、加载杆85、伺服电机87和导向轨88，其中加载柱81内设置中空的加载腔83，在加载腔83的一端连接输出管82，通过输出管82与对应的千斤顶连接，另一端连接加载杆85。加载杆85的一端伸入加载腔83内，并安装有活塞84，在加载腔83当中能够形成活塞84泵送结构，另一端伸出加载腔83，并能够与伺服电机87的输出轴连接。
43.在加载柱81朝向加载杆85的一端安装有连接套86，连接套86内孔当中设置内螺纹，加载杆85穿过连接套86，并螺纹连接于连接套86内，使得加载杆85能够与加载柱81整体形成螺纹连接结构。导向轨88沿加载柱81的长度方向固定安装，导向轨88上滑动连接有导向座89，伺服电机87安装在导向座89上。
44.通过伺服电机87，能够带动加载杆85转动，从而在加载杆85与连接套86之间形成螺纹间的传动；并且在导向座89和导向轨88之间能够形成滑动导向，从而能够带动加载杆85端部的活塞84在加载腔83当中形成轴向的加载运动，从而能够对对应的千斤顶进行液压加载。伺服电机87通过伺服系统控制驱动，能够精确控制加载杆85的轴向旋转角度，结合螺纹的参数，即可精确控制加载系统8输送的压力，从而能够对千斤顶进行更加稳定的加载，进而得到更加精确的测试数据。
45.具体试验过程如下：
46.步骤一：将油压加载系统8分别与千斤顶一1和千斤顶二2连接，其中千斤顶一1施加的是剪切力，千斤顶二2施加的是轴向力；
47.步骤二：装样，使用内六角扳手将螺栓一35拧松，将螺栓一35和上夹块一32取下，将螺栓二45拧松，将下夹具二4向下放松；将待检测的圆柱形岩样9一端插入到夹具二4的容纳孔二41当中，另一端放入到下夹具一3的凹陷一34当中，然后将上夹块一32安装在初始位置，拧动螺栓一35和螺栓二45，将夹具一3和夹具二4均不拧紧，仅起到对岩样9的限位作用；
48.步骤三：将千斤顶二2安装至测试空间二78当中，通过控制油压加载系统8对千斤顶二2加载，推动抵压块5，对圆柱形的岩样9施加轴向力，根据检测的标准和要求确定压力的施加值；而后，使用内六角扳手将螺栓一35和螺栓二45拧紧，夹具一3和夹具二4将岩样9夹持，通过控制油压加载系统8，对千斤顶一1加载，向上对夹具一3施力推力，对圆柱形岩样9施加径向力；直到圆柱形岩样9被剪断；
49.步骤四：试验完毕，记录数据。
50.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。