一种实验室用岩石或混凝土圆柱形试样制作装置及方法与流程

本发明涉及岩土工程仪器领域，其属于一种试样的制作工具，特别涉及一种圆柱形试样制作装置，还涉及一种圆柱形试样制作的方法。

背景技术：

现有的实验室岩石或混凝土取样机只能取固定直径，长度有限的试样。如果所取的试样长度超过最大限度或者取样的直径不是现有刀具的口径时就无法实现取样。

再有，现有的实验室岩石或混凝土取样机，在取样的过程中，随着钻孔深度的增加，钻杆容易出现左右少许摆动，这会直接导致取出的圆柱形试样的侧面不光滑，有时还会出现很大的错位现象，导致取样失败，无法进行用于后续的试样工作，费时费工费力。

另外，在钻孔取样的过程中，如果在岩石中有裂隙或节理面，刀具在高速旋转切割时，试件容易在节理面断开，这同样会导致取样失败。

如果所需圆柱形试样的高度小于钻孔取样机的深度，有时很难把握钻孔刀具的进深，取样过长时，需要用磨石机把两端的多余部分磨掉，浪费材料、人力、时间。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本次发明主要提出一种实验室用岩石或混凝土圆柱形试样的制作装置，省时，省力；还能够制作任意长度和任意直径的试样，同时还提出了一种实验室用岩石或混凝土试样的制作方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种实验室用岩石或混凝土圆柱形试样制作装置，包括机架，其特征在于：所述机架包括水平导轨、竖向立柱、滑杆，竖向立柱为中空结构，所述滑杆包括第一竖直段和第二悬臂段，所述第一竖直段可滑动地设置在竖向立柱的中空结构中，所述第一竖直段与所述竖向立柱之间设置有固定件，所述第二悬臂段上从上至下依次设置有微调紧固螺栓、上轴承、上承压板和上橡胶垫板；所述水平导轨正对上承压板和上橡胶垫板的位置从上至下依次设置有下橡胶垫板、下承压板、下轴承和同轴电机；在上橡胶垫板和下橡胶垫板之间安装有试样，所述试样在同轴电机驱动下转动；所述水平导轨上还设置有能够左右滑动的打磨组件。

作为优选的技术方案，本发明的所述打磨组件包括水平滑块和竖直导轨，所述水平滑块与水平导轨滑动配合，所述竖直导轨上滑动设置有竖向滑块，所述竖向滑块的外侧固定有磨石，所述竖向滑块安装有驱动装置，在所述驱动装置的驱动下，竖向滑块能够在竖直导轨上做上下往复滑动。

作为优选的技术方案，所述竖直导轨内部有空心结构，所述竖直导轨安装竖向滑块的一面从上之下等间距设置有多个晒水孔，所述晒水孔与所述空心结构连通；所述空心结构的上端连接有进水管。

作为优选的技术方案，所述水平导轨的上表面印制有钢刻度，所述钢刻度的零刻度线位于试样中心线对应位置。

作为优选的技术方案，所述竖向滑块与竖直导轨之间还设置有螺旋伸缩装置，所述螺旋伸缩装置能够补偿磨石的磨损厚度和微调磨石与试样之间的距离。

作为优选的技术方案，所述上承压板、上橡胶垫板的中心位置通过第一弹簧连接有上钢顶针，所述下承压板、下橡胶垫板的中心位置通过第二弹簧连接有下钢顶针，所述上钢顶针和下钢顶针顶设在试样的中心点。

作为优选的技术方案，所述试样在打磨前利用切割机将横截面切割成正方形，安装试样前利用铅笔连接上下断面的对角线快速定位中心点。

作为优选的技术方案，所述固定件为第一顶丝螺栓，所述竖向立柱上设置有第一螺纹孔，第一顶丝螺栓与第一螺纹孔配合顶住固定所述第一竖直段。

作为优选的技术方案，所述水平滑块上设置有第二螺纹孔，所述水平滑块由穿设所述第二螺纹孔的第二顶丝螺栓固定在所述水平导轨上。

本发明还提供了一种实验室用岩石或混凝土试样的制作方法，包括：

步骤（1），采用岩石切割机将岩石或混凝土的原样切割成横截面为正方形的六面体，正方形边长大于或等于所需圆柱形试样的直径，六面体长度等于所需圆柱形试样的高度。

步骤（2），上下滑动调节滑杆，保证上下橡胶垫板之间的距离略大于六面体的长度，此时，拧紧第一顶丝螺栓固定滑杆。

步骤（3），在试样上下端面利用铅笔各绘制两条对角线，安装试样式将上端面的对角线交点与所述上钢顶针对齐，下端面的对角线交点与所述下钢顶针对齐，摆好试样后，拧紧上部的微调紧固螺栓，将试样压紧固定。

步骤（4），松动水平导轨上的第二顶丝螺栓，调整水平导轨与试样边缘的距离，使得磨石表面与试样中心线距离稍大于试样断面对角线长度的一半，拧紧第二顶丝螺栓。

步骤（5），启动供水泵，冷却水由进水管进入竖直导轨的空心结构内，并由所述喷水孔正面喷向试样的打磨面。

步骤（6），打开同轴电机和竖向滑块的驱动装置，带动试样高速旋转；同时磨石作上下往复运动。

步骤（7），微调所述螺旋伸缩装置，直至将试样打磨至所需直径。

步骤（8），松开微调紧固螺栓和第一顶丝螺栓，小心拆下试样，清理试样台。

本发明采用上述技术方案所能达到的有益效果有：

（1）本发明立柱与滑杆上下滑动配合可以方便的调节试样的安装空间，进而可以根据需要制作任意高度的试样；同时，配合能够左右滑动的打磨组件，根据打磨组件距离试样中心的距离的不同，可以制作出不同直径的圆柱形试样，极大地拓展了现有技术中制作圆柱形试样尺寸的局限性，另外，通过在水平导轨上刻制有钢刻度线，便于精确控制试样直径。

（2）本发明变被动取样或打磨为试样自身主动旋转打磨，避免了岩石或混凝土中存在裂隙而导致试样断裂的问题；同时，试样制作一次性完成，尺寸标准规范，省时、省工、省力，提高了试样的制作效率。

（3）本发明通过设置承压板和橡胶垫板，承压板能够对试样进行上下对压，橡胶垫板一方面增大了承压板与试样之间的受力面积，缓冲承压板对试样的压力，避免局部压坏，另一方面增大了承压板与试样之间的摩擦力，进一步提高了试样安装的稳固性。此外，配合带弹簧的顶针，便于试样安装，提高了试样的安装对中效率。

（4）本发明配置带有喷水孔的空心结构的竖直导轨，结构简单，一举多用，避免了另外设置喷水管，同时，喷水孔在试样的打磨正面均匀喷水，提高了冷却水的使用效率和冷却效果。

（5）本发明在竖向滑块与磨石之间设置的自动伸缩臂，其能够随着磨石的磨损自动补偿磨石的磨损厚度，可以将磨石最大化利用，延长了磨石更换周期，同时微调磨石与试样之间的距离，进一步保证了成品试样直径的精度。

附图说明

图1是本发明的正视图

图2是本发明的橡胶垫板正视图

图3是本发明的六面体试样的横截面图

图中的附图标记为：1、试样 131、第一弹簧 132、第二弹簧 141、上钢顶针 142、下钢顶针 151、第一顶丝螺栓152、第二顶丝螺栓 171、上轴承 172、下轴承 2、竖向立柱 21、上橡胶垫板 22、下橡胶垫板 3、螺旋伸缩装置 31、上承压板 32、下承压板 4、微调紧固螺栓 5、滑杆 6、水平导轨 7、水平滑块 8、竖向滑块 9、喷水孔 10、竖直导轨 11、空心结构 12、进水管 16、磨石 20、同轴电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明：

实施例1：

如图1所示，包括机架，其特征在于：所述机架包括水平导轨6、竖向立柱2、滑杆5，竖向立柱2为中空结构，所述滑杆5包括第一竖直段和第二悬臂段，所述第一竖直段可滑动地设置在竖向立柱的中空结构中，所述第一竖直段与所述竖向立柱之间设置有固定件；所述固定件为第一顶丝螺栓151，所述竖向立柱2上设置有第一螺纹孔，第一顶丝螺栓与第一螺纹孔配合顶住固定所述第一竖直段。

通过立柱与滑杆上下滑动配合可以方便的调节试样的安装空间，进而可以根据需要制作任意高度的试样，由固定件稳固固定调节完成后的滑杆。

为了安装待打磨试样，所述第二悬臂段上从上至下依次设置有微调紧固螺栓4、上轴承171、上承压板31和上橡胶垫板21；所述水平导轨6正对上承压板31和上橡胶垫板21的位置从上至下依次设置有下橡胶垫板22、下承压板32、下轴承172和同轴电机20；在上橡胶垫板21和下橡胶垫板22之间安装有试样1。其中，承压板能够对试样进行上下对压，橡胶垫板一方面增大了承压板与试样之间的受力面积，缓冲承压板对试样的压力，避免局部压坏，另一方面增大了承压板与试样之间的摩擦力，进一步提高了试样安装的稳固性。

在同轴电机的带动下，所述试样1可以实现高速转动；所述水平导轨6上还设置有能够左右滑动的打磨组件。根据打磨组件距离试样中心的距离的不同，可以制作出不同直径的圆柱形试样，极大地拓展了现有技术中制作圆柱形试样尺寸的局限性。

所述打磨组件包括水平滑块7和竖直导轨10，所述水平滑块7与水平导轨6滑动配合，所述竖直导轨10上滑动设置有竖向滑块8，所述竖向滑块8的外侧可拆卸地固定有磨石16，所述竖向滑块8安装有驱动装置（未图示），在所述驱动装置的驱动下，竖向滑块8能够在竖直导轨10上做上下往复滑动，以使得磨石能够对试样的全高度方向打磨。这里的驱动装置可以为滑块内部的自驱动机构，也可以为同步带驱动或驱动螺杆等本领域技术人员熟知的现有方式。所述水平滑块7上设置有第二螺纹孔，所述水平滑块7由穿设于所述第二螺纹孔的第二顶丝螺栓152固定在所述水平导轨6上。

所述竖直导轨10内部有空心结构11，所述竖直导轨10安装竖向滑块的一面从上之下等间距设置有多个喷水孔9，所述喷水孔9与所述空心结构11连通；所述空心结构11的上端连接有进水管12，这样竖直导轨既实现了对竖向滑块的导向作用，又充当了冷却水管的作用，一举多用。多个喷水孔在试样的打磨正面均匀喷水，提高了冷却水的使用效率和冷却效果。

所述水平导轨6的上表面印制有钢刻度，所述钢刻度的零刻度线位于试样1中心线对应位置。通过在水平导轨上刻制有钢刻度线，便于实验人员随时读取试样的打磨直径，以精确控制打磨至所需直径。

所述竖向滑块8与竖直导轨10之间还设置有螺旋伸缩装置3，所述螺旋伸缩装置3能够补偿磨石16的磨损厚度和微调磨石16与试样1之间的距离。螺旋伸缩装置3可以为伸缩螺杆，通过其螺旋伸缩可以在不移动水平滑块7的前提下微调磨石与试样之间的距离，进一步保证了成品试样直径的精度，同时，其能够补偿磨石的磨损厚度，可以将磨石最大化利用，延长了磨石更换周期。

如图2所示，在所述上承压板31、上橡胶垫板21的中心位置通过第一弹簧131连接有上钢顶针141，所述下承压板32、下橡胶垫板22的中心位置通过第二弹簧132连接有下钢顶针142，所述上钢顶针141和下钢顶针142顶设在试样1的中心点。这样便于试样安装，提高了试样的安装对中效率。

如图3所示，所述试样1在打磨前利用切割机将横截面切割成正方形，安装试样前利用铅笔连接上下断面的对角线快速定位中心点。

实施例2：

一种实验室用岩石或混凝土圆柱形试样的制作方法，采用实施例1的装置制作，具体步骤包括：

步骤（1），采用岩石切割机将岩石或混凝土的原样切割成横截面为正方形的六面体，正方形边长大于或等于所需圆柱形试样1的直径，六面体长度等于所需圆柱形试样1的高度。

步骤（2），上下滑动调节滑杆5，保证上下橡胶垫板之间的距离略大于六面体的长度，此时，拧紧第一顶丝螺栓151固定滑杆5。

步骤（3），在试样1上下端面利用铅笔各绘制两条对角线，安装试样式将上端面的对角线交点与所述上钢顶针141对齐，下端面的对角线交点与所述下钢顶针142对齐，摆好试样后，拧紧上部的微调紧固螺栓4，将试样1压紧固定。

步骤（4），松动水平导轨6上的第二顶丝螺栓152，调整水平导轨6与试样1边缘的距离，使得磨石16表面与试样1中心线距离稍大于试样断面对角线长度的一半，拧紧第二顶丝螺栓152。

步骤（5），启动供水泵，冷却水由进水管进入竖直导轨10的空心结构11内，并由所述喷水孔9正面喷向试样1的打磨面。

步骤（6），打开同轴电机20和竖向滑块8的驱动装置，带动试样1高速旋转；同时磨石16作上下往复运动。

步骤（7），微调所述螺旋伸缩装置3，直至将试样1打磨至所需直径。

步骤（8），松开微调紧固螺栓4和第一顶丝螺栓151，小心拆下试样1，清理试样台。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。