一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置及其使用方法。

背景技术：

空心圆柱扭剪仪作为室内土工试验仪器中最为复杂、功能最为强大的仪器之一，在国内外的使用已日渐增多，通常软黏土空心圆柱试样需要对试样的外壁进行切削，制成标准空心圆柱试样。随着针对软黏土空心圆柱土样开展的试验研究的不断增加，如何稳定和便捷的对软黏土空心圆柱试样的外壁进行切削对缩短试验时间及保证试验结果的真实与可靠性具有重要意义。比如中国专利zl200710070117.7和zl201310251375.0分别发明了原状软黏土和重塑软黏土空心圆柱试样的制样方法，且均存在试样外壁需要进行切削的二次处理过程，现存的软黏土空心圆柱试样的切削方法多为人工切削，切削过程中易造成土样的扰动，且较耗费时间，试样尺寸是否切削到位也需要依靠人为判断。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置及其使用方法，解决了空心圆柱试样的外壁切削问题。避免了人工切削时可能对空心圆柱试样产生的扰动和切削不到位，操作简单，一次成型。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置，包括外部支架、螺旋杆、驱动装置、试样固定装置以及试样切削装置，其中，螺旋杆设置于外部支架内，其底端旋转支撑于底板，上端与驱动装置连接；所述试样固定装置连接在螺旋杆上并当螺旋杆旋转时可沿螺旋杆杆轴方向自上而下旋转，所述试样切削装置设置于螺旋杆杆轴方向上，通过驱动装置驱动螺旋杆旋转带动试样自上而下的旋转，当试样经过切削装置时，切削装置对试样的外壁进行切削。

所述外部支架包括顶板、底板以及连接在顶板与底板之间的支撑杆，所述支撑杆包括至少三根，至少三根支撑杆的底端与底板固定连接，顶板上设有供支撑杆插接的竖向轴孔以及与所述竖向轴孔垂直连通设置的第一横向螺纹孔，支撑杆上端通过竖向轴孔与顶板连接后通过在第一横向螺纹孔中连接紧固螺丝将支撑杆与顶板之间固定。

所述驱动装置包括：大号齿轮、小号齿轮以及旋转控制杆，其中，所述顶板上设有空槽，所述大号齿轮和小号齿轮水平放置于空槽内，所述的旋转控制杆与小号齿轮固定连接，小号齿轮与大号齿轮相互啮合，大号齿轮的底部中心设有多边形孔槽，所述螺旋杆的上端设有多边形杆段，顶板上位于大号齿轮多边形孔槽底部设有与多边形孔槽连通设置的竖向通孔，螺旋杆上端的多边形杆段穿过竖向通孔后与大号齿轮底部的多边形孔槽配合连接；螺旋杆的底端具有光滑半球形杆身，所述底板上表面设有供光滑半球形杆身插接的光滑圆槽。

所述试样固定装置包括底座、定位圆管、上部连接板以及固定板，其中底座的中心处固定连接所述定位圆管，所述上部连接板和固定板固定连接，并且上部连接板上设有连通所述固定板的环槽，所述固定板上设有与所述环槽垂直连通设置的第二横向螺纹孔，定位圆管上端通过所述环槽与固定板连接后，通过在第二横向螺纹孔中连接紧固螺丝将定位圆管与上部连接板之间固定；

所述试样切削装置包括带刀口的切削钢环，螺旋切削钢刃以及切削钢环固定杆，其中，所述带刀口的切削钢环外壁附有4道螺旋切削钢刃，带刀口的切削钢环通过切削钢环固定杆与外部支架固定连接。

所述上部连接板包括半圆形连接板分体i和半圆形连接板分体ii，半圆形连接板分体i和半圆形连接板分体ii之间通过螺丝紧固件连接合拢后形成所述上部连接板。

上述定位圆管的上端管壁的两侧对称设置有供所述紧固螺丝穿过的连接孔。

所述连接孔为沿定位圆管轴向布置的长条形连接孔。

所述底座的上表面和上部连接板的下表面分别设有防滑纹路。

一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置的使用方法，包括以下几个步骤：

步骤s1、将外壁待切削的空心圆柱试样安置在试样固定装置上并使空心圆柱试样与试样固定装置相互固定；

步骤s2、将螺旋杆的顶部由试样固定装置的底部穿入，并旋转穿出试样固定装置的螺纹孔后与驱动装置连接，在螺旋杆的底部抹上少量凡士林，旋转支撑在底板；

步骤s3、缓慢转动驱动装置，同时向下轻推试样固定装置，保证试样的匀速旋转下降切削；

步骤s4、当完成切削后，将切削后试样从试样固定装置上取出。

本发明一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置的有益效果是：

本发明一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置较好避免了人工切削时可能对空心圆柱试样产生的扰动和切削不到位，确保了试样的完整性以及试验结果的真实性与可靠性。

通过旋转控制杆便可实现试样外壁的切削，操作简单，一次便可均匀切削成型，大大缩短了制成标准试样所需的时间，有利于保证试样土的原状性。

附图说明

图1是本发明的顶板俯视图；

图2是本发明的螺旋杆的主视图；

图3是本发明的外部支架的主视图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明的试样固定装置的底座及定位圆管连接侧视图；

图6是本发明的试样固定装置的剖面图；

图7是图5的俯视图；

图8是试样固定装置上部连接板的俯视图；

图9是本发明的使用状态示意图。

图中：1、顶板；2、大号齿轮；3、小号齿轮；4、旋转控制杆；（5、21、23）紧固螺丝；6、第一横向螺纹孔；7、螺旋杆；8、六边形孔槽；9、光滑圆槽；10、底板；11、支撑杆；12、带刀口的切削钢环；13、螺旋切削钢刃；14、切削钢环固定杆；15、底座；16、底座上的防滑纹路；17、长条形连接孔；18、半圆形连接板分体i；19、半圆形连接板分体ii；20、上部连接板合拢螺孔；22、上部连接板连接螺孔；24、上部连接板底面上的防滑纹路；25、空心圆柱试样。

具体实施方式

下面结合附图对本发明种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装的技术方案做进一步详细介绍。

如附图1、2、3、4所示，一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置包括顶板1，大号齿轮2，小号齿轮3，旋转控制杆4，第一横向螺纹孔6，螺旋杆7，六边形孔槽8，光滑圆槽9，底板10，支撑杆11，带刀口的切削钢环12，螺旋切削钢刃13，切削钢环固定杆14，底座15，长条形连接孔17，半圆形连接板分体i18，半圆形连接板分体ii19，上部连接板合拢螺孔20，上部连接板连接螺孔22，其中，空心圆柱试样25通过试样固定装置进行固定，并安置在切削装置上，通过旋转顶板1上的旋转控制杆4即可实现空心圆柱试样25自上而下的旋转，当经过带刀口的切削钢环12时即可实现对空心圆柱试样25外壁的切削。

小号齿轮3与旋转控制杆4直接连接，并与大号齿轮2咬合，安装在顶板1内。底板10与支撑杆11直接连接，所述的带刀口的切削钢环的内径按照标准试样的尺寸设计，保证一次即可切削成型，带刀口的切削钢环12外壁附有4道螺旋切削钢刃13，可保证外壁的快速稳定切削。通过切削钢环固定杆14固定在支撑杆11上。

半圆形连接板分体i18与半圆形连接板分体ii19合拢会形成与螺旋杆7相匹配的螺纹孔。

所述的螺旋杆由三部分构成：光滑半球形杆身，对应的插入光滑圆槽9中；中部螺纹杆身，用于控制试样的升降；顶部六边形杆身，对应插入大号齿轮2底部的六边形孔槽内。螺旋杆7通过大号齿轮的带动实现在光滑圆槽9内的原位旋转。

所述的半圆形连接板分体i和半圆形连接板分体ii合拢后可形成的内壁的螺纹孔与螺旋杆的螺纹相匹配，可实现试样的螺旋下降。

长条形连接孔17可保证试样高度有微小波动时，底座与上部连接板也可以顺利连接。

所述的旋转控制杆与小号齿轮直接连接，大号齿轮与小号齿轮相咬合，以保证切削速率的稳定。

一种软黏土空心圆柱试样的外壁切削装置的使用方法，包括以下几个步骤：

（1）将外壁待切削的空心圆柱试样25安置在底座15上，通过参照定位圆管的位置，保证试样基本位于底座中心位置。

（2）通过拧紧上部连接板上的合拢螺丝21实现半圆形连接板分体i18和半圆形连接板分体ii19的合拢，构成上部连接板，将上部连接板沿着定位圆管口合拢，合拢时需轻轻安放上部连接板，减少对空心圆柱试样25的扰动，将上部连接板连接螺孔22与长条形连接孔17对齐，利用紧固螺丝23连接，实现空心圆柱试样25的固定。

（3）将螺旋杆7的顶部由试样固定装置的底部穿入，并旋转穿出上部连接板的螺纹孔，在螺旋杆7的底部抹上少量凡士林，垂直插入底板10的光滑圆槽9内。

（4）将支撑杆对齐第一横向螺纹孔插入，螺旋杆7的顶部对齐六边形孔槽8插入，拧紧螺丝5，完成顶板1安装。

（5）在带刀口的切削钢环12内壁和刀口以及4道螺旋切削钢刃13上均涂抹适量凡士林，一手缓慢转动旋转控制杆4，一手向下轻推试样固定装置，保证试样的匀速旋转下降切削。

（6）当完成切削后，先松开控制平台固定螺栓5，卸下顶板1，再松开紧固螺丝，将上部连接板拆卸开，接着取出螺旋杆7，最后将底座与切削后的空心圆柱试样一起取出。