一种岩石试件自动制作和养护装置的制作方法

本发明涉及相似材料试件自动制作技术领域，具体涉及一种岩石试件自动制作、自动压模和湿度控制下养护的装置。

背景技术：

岩石力学的性质对采矿工程、土木工程以及石油工程等都有着重要的影响，在地下工程所处的岩层环境中普遍存在着各种复杂的结构面，对岩体力学性能造成不同程度的影响，给地下工程的稳定控制带来很大难度和不确定性。而岩石的力学性质需要岩石力学实验来确定，研究原岩石的取样比较复杂，所以采取相似材料的配比来模拟原岩石的各种力学性能，掌握相似材料的力学性能变化规律，对地下工程稳定的控制具有很重要的意义。

研究相似材料的试件的破坏是掌握原岩石力学性能变化规律的重要手段，针对这些问题，前人做过不少试件模具，但是在制作岩石相似材料试件时，需要的工具和材料繁多，传统的制作涉及到多个独立的装置，这样一来，各个环节由人工来操作，容易造成试件材料的散落，因而导致制作的不精确。养护试件时，试件容易受外界湿度变化的影响，难以达到影响因素的单一控制。这样既增加了制作试件的时间和成本，从而又增加了数据统计分析的难度。

在做实验时试件的力学性能等离散型较大，因此设计岩石试件自动制作装置和养护装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有实验装置不足，相似材料搅拌过程中材料的散落难以控制，试件在养护过程中湿度难以控制，试件制作效率低，人工费力等缺点。采用岩石试件自动制作装置解决材料散落人工难以操作的难题，养护装置解决试件养护过程中湿度难以控制。实现试件制作中材料精度可以控制和养护中湿度也可以控制降低人力消耗，提高实验准确性。

本发明提供的技术方案为：

一种岩石试件自动制作和养护装置，其特征在于：包括试件箱、保湿箱、模具、搅拌桶、搅拌叶、搅拌杆、电动机(搅拌)、伺服电机、立柱、横梁、丝杠、光杠、螺母、液压缸、弧形夹、液压压头、连接杆(搅拌)、液压泵、连接杆(液压泵)、油管(1)、油管(2)、电动机(工作台)、齿条、工作台、湿度控制器、模具底座、湿度传感器、模具、控制面板、水雾喷头、模具支架按照下面所述装配连接在一起。

所述试件箱和保湿箱前面做成可视区，控制面板固定连接在试件箱的前面、湿度控制器固定连接在保湿箱的前面。

采用上述技术方案的有益效果是所述试件箱和保湿箱为试件制备、脱膜或养护等过程提供一个稳定或恒湿的环境。

所述立柱焊接在试件箱的右侧，立柱做成两侧上部为矩形截空部分，立柱的左右两侧掏空部分通过轴承把丝杠、光杠固定在立柱上，横梁通过螺母副与丝杠、光杠配合在一起，伺服电机通过轴承与丝杠连接。

采用上述的技术方案的有益效果是所述伺服电机的转动带动丝杠的旋转，丝杠的旋转通过螺母副变成横梁的上下移动。

所述搅拌器包括搅拌杆、搅拌叶、搅拌桶，搅拌桶做成下方开成阶梯孔，搅拌桶通过弧形夹焊接固定在立柱上。搅拌杆也做成阶梯台，搅拌杆位于搅拌桶中心，搅拌杆和搅拌桶紧密配合，搅拌杆和搅拌叶固定在搅拌杆上，电动机(搅拌)通过联轴器与搅拌杆连接，电动机通过连接杆一端通过螺栓连接在横梁上，另一端通过螺丝螺母连接电动机(搅拌)。

采用上述技术方案的有益效果是所述搅拌器通过电动机(搅拌)、搅拌杆、搅拌叶配合，搅拌叶旋转用于对模型材料的均匀搅拌，并在搅拌均匀后通过横梁的上移带动搅拌杆上移，搅拌杆和搅拌桶脱离实现卸料入模具。

所述的工作台做成半“工”字型，两个支座、一个工作面为一体，工作面两端有两个限位开关，工作面加工成燕尾型，工作面中间切除。工作台通过两个支座焊接在试件箱的底部，齿条通过螺栓装配在工作台中空面的前侧，模具底座下方做成燕尾槽，工作台和模具底座通过燕尾槽之间的配合装配在一起。限位开关焊接在工作台的一侧，电动机(工作台)固定在模具底座上，电动机(工作台)的转动通过齿轮和齿条配合，电动机(工作台)旋转通过联轴器带动齿轮旋转，齿轮的旋转通过齿轮齿条副变为模具底座的直线运动。

采用上述技术方案的有益效果是所述工作台有燕尾槽型轨道，直线工作台和模具底座通过燕尾槽配合，模具底座可以沿着工作台滑动，电动机(工作台)、模具底座、齿条可以实现共同运动，电动机正反旋转通过齿轮齿条副变成直线的往复运动。直线工作台左右两个限位器可以控制模具底座最大位移，防止运动超过量程。工作台面上设置定位器实现模具底座的精确定位。

所述的模具通过模具底座上预制的阶梯孔配合在一起，模具下方凸台和孔的上部为过渡配合。

采用上述技术方案的有益效果是模具可以实现随意装卸，还可以实现模具和模具底座的准确定心。

所述的液压缸和连接杆一端通过螺丝螺母连接在一起，连接杆的另一端通过螺栓连接固定试件箱的顶部，油管(1)、油管(2)和液压缸、液压站都通过管连接配合在一起，液压压头通过和液压缸轴通过自身凸凹配合连接在一起。

采用上述技术方案的有益效果是所述的液压压头设计成半球状，这样压头可以实现调心作用，防止压头压试件时轴心发生偏移，从而产生模具对压头作用力，所述支座焊接在保温箱左侧顶部，液压压头通过螺栓连接固定在支座上。

所述的模具支架焊接在保湿箱的底部，水雾喷头通过螺栓固定在保湿箱顶部，湿度传感器焊接在保湿箱顶部，湿度控制器放置在保湿箱右侧。

采用上述技术方案的有益效果是所述的湿度传感器可以根据保湿箱的湿度情况来调整水雾喷头来使保湿箱的湿度控制在稳定的范围。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

本发明可以实现对岩石相似材料试件的自动搅拌、自动卸料，并自动压实模型材料，可以在试件箱精确地制作岩石的相似材料试件，避免材料的搅拌不匀以及搅拌试件时产生的粉尘可能伤害人的身体健康。在同一湿度下养护模型试件，可以保证养护湿度的统一性，更加保证试件制作的精确性。这些操作都是同一条件下自动完成，可以节约人力消耗，满足试件对湿度的要求，可以解决模型试件制作过程中压模时压力不一和养护时湿度不一等一系列有人工或环境引起的模型试件的离散性较大的问题。

附图说明：

图1一种岩石试件自动制作和养护装置等轴侧视图

图2一种岩石试件自动制作和养护装置正视图

图3工作台装配图

图4液压压头装置图

图5搅拌系统图

图6搅拌桶

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明

参见图1，一种岩石试件自动制作和养护装置，其特征在于：包括试件箱1、保湿箱21、模具10、搅拌桶9、搅拌叶31、搅拌杆7、电动机(搅拌)6、伺服电机30、立柱3、横梁4、丝杠2、光杠32、液压缸27、弧形夹8、液压压头25、连接杆(搅拌)5、液压泵27、连接杆(液压泵)26、油管(1)23、油管(2)24、电动机(工作台)15、齿条16、工作台22、湿度控制器33、模具底座11、湿度传感器28、模具10、控制面板34、水雾喷头29、模具支架17按照下面所述装配连接在一起。

所述试件箱和保湿箱前面做成可视区，控制面板固定连接在试件箱的前面、湿度控制器固定连接在保湿箱的前面。

所述立柱焊接在试件箱的右侧，立柱做成两侧上部为矩形截空部分，立柱的左右两侧掏空部分通过轴承把丝杠、光杠固定在立柱上，横梁通过螺母副与丝杠、光杠配合在一起，伺服电机通过轴承与丝杠连接。

所述搅拌器包括搅拌杆、搅拌叶、搅拌桶，搅拌桶做成下方开成阶梯孔，搅拌桶通过弧形夹焊接固定在立柱上。搅拌杆也做成阶梯台，搅拌杆位于搅拌桶中心，搅拌杆和搅拌桶紧密配合，搅拌杆和搅拌叶固定在搅拌杆上，电动机(搅拌)通过联轴器与搅拌杆连接，电动机通过连接杆一端通过螺栓连接在横梁上，另一端通过螺丝螺母连接电动机(搅拌)。

所述的工作台做成半“工”字型，两个支座、一个工作面为一体，工作面两端有两个限位开关，工作面加工成燕尾型，工作面中间切除。工作台通过两个支座焊接在试件箱的底部，齿条通过螺栓装配在工作台中空面的前侧，模具底座下方做成燕尾槽，工作台和模具底座通过燕尾槽之间的配合装配在一起。限位开关焊接在工作台的一侧，电动机(工作台)固定在模具底座上，电动机(工作台)的转动通过齿轮和齿条配合，电动机(工作台)旋转通过联轴器带动齿轮旋转，齿轮的旋转通过齿轮齿条副变为模具底座的直线运动。

所述的模具通过模具底座上预制的阶梯孔配合在一起，模具下方凸台和孔的上部为过渡配合。

所述的液压缸和连接杆一端通过螺丝螺母连接在一起，连接杆的另一端通过螺栓连接固定试件箱的顶部，油管(A)、油管(B)和液压缸、液压站都通过管连接配合在一起，液压压头通过和液压缸轴通过自身凸凹配合连接在一起。

所述的模具支架焊接在保湿箱的底部，水雾喷头通过螺栓固定在保湿箱顶部，湿度传感器焊接在保湿箱顶部，湿度控制器放置在保湿箱右侧。

具体操作步骤；把称好的相似材料倒入试件箱内的搅拌器中进行搅拌，搅拌叶设计成螺旋状保证材料均匀搅拌，经过均匀搅拌后，电动机-丝杠螺母-横梁-搅拌杆位移上移，搅拌器内的材料倒入模具中，模具来装盛相似材料，例如石蜡、沙子、水泥等；模具装好材料后，由电动机(工作台)带动工作台-齿条-模具底座-模具做直线运动，模具底座和装有材料的模具运动到液压压头下，由液压缸的进出油控制液压压头的上下移动进行压实；模具底座装有位置传感器能进行精确定位，压实完成后把装有相似材料的模具拿到保湿箱中进行养护。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。