环剪试验工装机和工装机操作方法与流程

本发明涉及环剪试验技术领域，具体而言，涉及一种环剪试验工装机和工装机操作方法。

背景技术：

岩石的抗剪强度是评价岩石力学性质的重要指标之一，准确的获取强度参数对岩体工程具有重要的实际意义。现阶段，岩石抗剪强度主要通过室内试验获取，主要试验类型有：常规三轴试验、直接剪切试验及楔形剪切试验等。

分析现有的试验实现方式，岩石在受剪过程中剪切面上受力不均匀，且变形具有延迟性，不能准确反映岩石的剪切强度。岩石拉压环剪试验仪通过采用环形试样，施加扭力的方式，使得岩石在剪切面上均匀受力且变形均匀。目前，关于岩石环剪试验的试样制备技术，存在以下问题：缺少针对该试验试样制备的装置，且试样粘结过程中，试样与上、下剪切盒的精准定位以及粘结的试样整体与试样装置的精准定位难以保证。

有鉴于此，设计制造出一种环剪试验工装机，能够快速高效的制备岩样，保证上下剪切盒的精准定位以及剪切盒与岩样的精准定位是目前环剪试验的试样制备技术领域中急需改善的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种环剪试验工装机，能实现旋转本体的连续旋转，保证了环剪试样与第一剪切盒及第二剪切盒的均匀粘结。环剪试样制备快捷方便，定位精度高，有利于提高环剪试验的效率及成功率。

本发明的目的还在于提供一种工装机操作方法，该操作方法基于上述的环剪试验工装机，操作方便，制备环剪试样快速有效。通过该工装机操作方法制备的环剪试样，试样与第一剪切盒、第二剪切盒的定位精度高，粘接均匀牢靠。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提供的一种环剪试验工装机，所述环剪试验工装机包括基座、支架和旋转本体。所述支架安装于所述基座上，所述旋转本体安装于所述支架上、并可相对所述支架转动。

所述旋转本体上设有平移组件和升降组件，所述升降组件的一端安装有固定连接件，升降组件可带动所述固定连接件上升或下降。所述升降组件与所述平移组件连接，所述平移组件可带动所述升降组件移动，以使所述固定连接件移动。

所述固定连接件与第一剪切盒或第二剪切盒可拆卸地连接，以便于将环剪试样固定连接在所述第一剪切盒和所述第二剪切盒之间。

进一步地，所述固定连接件为法兰，所述法兰上开设有多个第一定位孔，所述第一剪切盒和所述第二剪切盒上分别开设有多个第二定位孔，所述第二定位孔与所述第一定位孔用于固定连接所述法兰和所述第一剪切盒，或者用于固定连接所述法兰和所述第二剪切盒。

进一步地，所述旋转本体包括第一分段、第二分段和第三分段，所述第一分段与所述第二分段相对设置、并分别连接于所述第三分段的两端。所述第一分段上设有所述平移组件和所述升降组件，所述第二分段用于安装所述第一剪切盒和所述第二剪切盒。

进一步地，所述平移组件包括至少一条滑轨和两个限位块，所述升降组件可沿所述滑轨滑动，所述限位块设于所述滑轨的两端，用于限制所述升降组件的移动行程。

进一步地，所述滑轨的数量为两个，两个所述滑轨之间为贯穿所述第一分段的通孔，便于所述升降组件在所述通孔中滑动。

进一步地，所述升降组件包括提升缸、活塞杆和滑块，所述活塞杆可沿所述提升缸滑动，所述提升缸和所述滑块固定连接，所述活塞杆贯穿所述第一分段与所述法兰连接，所述滑块安装于所述滑轨上、并可沿所述滑轨相对滑动。

进一步地，所述环剪试验工装机还包括液压站，所述液压站安装于基座上，所述液压站与所述提升缸连接，用于控制所述活塞杆的升降和所述提升缸沿所述滑轨的平移。

进一步地，所述支架上设有马达和旋转接头，所述旋转接头与所述第三分段固定连接，所述马达带动所述旋转接头转动，所述旋转接头带动所述旋转本体旋转。

进一步地，所述支架与所述第三分段之间设有回转支撑副，所述旋转接头穿过所述回转支撑副与所述第三分段固定连接。

本发明提供的一种工装机操作方法，所述工装机操作方法采用上述的环剪试验工装机。将所述固定连接件与所述第一剪切盒连接，利用所述平移组件和所述升降组件将所述第一剪切盒安装于所述旋转本体的第二分段，在所述第一剪切盒内涂抹粘接剂，将环剪试样的一端粘接于所述第一剪切盒，压紧并静置30分钟。利用所述平移组件和所述升降组件将所述第二剪切盒安装于所述环剪试样的另一端。将所述旋转本体转动180度，将所述第二剪切盒远离所述环剪试样，在所述第二剪切盒内涂抹所述粘接剂，再将所述第二剪切盒安装于所述环剪试样的另一端，压紧并静置30分钟。再次将所述旋转本体转动180度，静置24小时。

本发明提供的环剪试验工装机和工装机操作方法具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的环剪试验工装机，包括基座、支架和旋转本体。通过将支架安装于基座上，将旋转本体安装于支架上、并可相对支架转动。旋转本体上设有平移组件和升降组件，升降组件的一端安装有固定连接件，固定连接件与第一剪切盒或第二剪切盒可拆卸地连接，平移组件与升降组件用于移动固定连接件、以便于将环剪试样固定连接在第一剪切盒和第二剪切盒之间。该环剪试验工装机结构简单，定位精准，操作方便。

本发明提供的工装机操作方法，易于操作，可快速便捷的制备环剪试样，环剪试样与剪切盒定位精准，粘接牢固，贴合均匀，能有效提高环剪试验的下效率及成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机的第一视角的结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机的第二视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机的第三视角的结构示意图；

图4为图1中i处的局部放大图。

图标：100-环剪试验工装机；101-环剪试样；110-基座；120-支架；121-承台；123-加强板；125-回转支撑副；130-第一分段；131-滑轨；1311-通孔；132-限位块；133-提升缸；134-活塞杆；135-滑块；136-固定连接件；140-第二分段；141-第一剪切盒；143-第二剪切盒；150-第三分段；160-液压站；170-马达；171-第一齿轮；173-第二齿轮；180-旋转接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机100的第一视角的结构示意图，图2为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机100的第二视角的结构示意图，请参照图1和图2。

本实施例提供的一种环剪试验工装机100，环剪试验工装机100包括基座110、支架120、旋转本体、液压站160、马达170和旋转接头180。支架120安装于基座110上，旋转本体安装于支架120上、并可相对支架120转动。

旋转本体上设有平移组件和升降组件，升降组件的一端安装有固定连接件136，升降组件可带动固定连接件136上升或下降。升降组件与平移组件连接，平移组件可带动升降组件移动，以使固定连接件136移动。

可选地，固定连接件136为法兰，法兰与第一剪切盒141或第二剪切盒143可拆卸地连接，以便于将环剪试样101固定连接在第一剪切盒141和第二剪切盒143之间。具体地，法兰上开设有多个第一定位孔，第一剪切盒141和第二剪切盒143上分别开设有多个第二定位孔，第二定位孔与第一定位孔用于固定连接法兰和第一剪切盒141，或者用于固定连接法兰和第二剪切盒143。

需要说明的是，固定连接件136不仅仅可以是法兰，还可以是其他可拆卸地连接件，比如，吸盘、磁铁块等其它定位元件。

旋转本体包括第一分段130、第二分段140和第三分段150，第一分段130与第二分段140相对设置、并分别连接于第三分段150的两端。优选地，第一分段130、第二分段140和第三分段150一体成型，当然，也可以是其它固定连接方式。旋转本体的截面呈u形，第一分段130相对第二分段140远离基座110，第一分段130的长度比第二分段140的长度更长。

图3为本发明具体实施例提供的环剪试验工装机100的第三视角的结构示意图，请参照图3。

第一分段130上设有平移组件和升降组件，第二分段140用于安装第一剪切盒141和第二剪切盒143。平移组件包括至少一条滑轨131和两个限位块132，升降组件可沿滑轨131滑动，限位块132设于滑轨131的两端，用于限制升降组件的移动行程，滑轨131的形状和数量不作具体限定。作为优选，滑轨131采用直线导轨，滑轨131的数量为两个，两个滑轨131之间设有贯穿第一分段130的通孔1311，便于升降组件在通孔1311中滑动。

升降组件与液压站160连接，升降组件包括提升缸133、活塞杆134和滑块135，活塞杆134可在提升缸133内滑动，提升缸133和滑块135固定连接，活塞杆134贯穿第一分段130与法兰连接，滑块135安装于滑轨131上、并可沿滑轨131相对滑动。滑块135可带动活塞杆134在两个限位块132之间来回往复的移动。可选地，液压站160安装于基座110上，液压站160与提升缸133连接，用于控制活塞杆134的升降和提升缸133沿滑轨131的平移，以便于利用活塞杆134带动与法兰连接的第一剪切盒141或第二剪切盒143移动。

图4为图1中i处的局部放大图，请参照图4。

图4表示本发明具体实施例提供的环剪试验工装机100的马达170与旋转接头180的连接结构示意图。具体地，本实施例中，支架120包括与基座110平行的承台121，承台121和基座110之间用于安装液压站160，承台121远离基座110的一侧设有两个相对设置的加强板123，两个加强板123通过回转支撑副125连接，马达170和旋转接头180安装于回转支撑副125上，旋转接头180穿过回转支撑副125与旋转本体的第三分段150固定连接。可选地，马达170与旋转接头180之间设有减速器，减速器为齿轮传动。启动马达170，马达170带动第一齿轮171转动，第一齿轮171与第二齿轮173啮合，第二齿轮173与旋转接头180同轴设置，第二齿轮173转动带动旋转接头180转动，从而带动与旋转接头180固定连接的旋转本体转动，旋转本体可以360度连续旋转。

需要说明的是，马达170和旋转接头180之间除了可以采用齿轮传动，还可以采用带传动、链传动或其它传动方式，这里不作具体限定。

本实施例提供的一种工装机操作方法，该工装机操作方法适用于上述的环剪试验工装机100。具体步骤如下：

将法兰与第一剪切盒141通过螺栓固定连接，启动液压站160，利用平移组件和升降组件将第一剪切盒141放置在旋转本体上、并用螺栓将第一剪切盒141与第二分段140固定连接，再将法兰与第一剪切盒141脱离。在第一剪切盒141内侧的底壁及侧壁均匀涂抹粘接剂，将环剪试样101的一端迅速粘接于第一剪切盒141内，并压紧、静置30分钟。

将第二剪切盒143与法兰通过螺栓固定连接，启动液压站160，利用平移组件和升降组件将第二剪切盒143放置在环剪试样101的另一端，使第一剪切盒141与第二剪切盒143扣合在一起、且环剪试样101位于第一剪切盒141和第二剪切盒143之间。提升缸133下降利用法兰压紧第一剪切盒141、环剪试样101及第二剪切盒143。此时，第二剪切盒143位于第一剪切盒141的上方。

启动马达170，将旋转本体转动180度。此时，第二剪切盒143位于第一剪切盒141的下方。启动液压站160再将提升缸133下降、使第二剪切盒143远离环剪试样101，在第二剪切盒143内侧的底壁及侧壁均匀涂抹粘接剂，再次启动液压站160使提升缸133上移，将第二剪切盒143安装于环剪试样101的另一端，压紧并静置30分钟。

再次启动马达170，将旋转本体再次转动180度，静置24小时，待粘结剂强度完全之后，再进行后续操作。此时，第二剪切盒143位于第一剪切盒141的上方。通过上述步骤的操作，即可实现环剪试样101的制备，且制备效率高，定位精准。

综上所述，本发明提供的环剪试验工装机100和工装机操作方法具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的环剪试验工装机100，结构简单，操作方便，制备环剪试样101快捷高效，可实现环剪试样101的制备过程中，第一剪切盒141、第二剪切盒143及试验装置的精准定位，并能保证粘结剂与环剪试样101及第一剪切盒141、第二剪切盒143间的均匀贴合，减小试验误差，提高环剪试验效率及成功率，为试验结果的准确性、可靠性提供了保障，是进行该类试验不可缺少的辅助装置。

本发明提供的工装机操作方法，简单实用，易于操控，定位精准，可保证粘结剂与环剪试样101及第一剪切盒141、第二剪切盒143间的均匀贴合，减小试验误差，提高环剪试验效率及成功率，具有极大的推广应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。