一种土石混填路基土室内振动压实仪的制作方法

本实用新型属于公路工程领域，尤其涉及一种土石混填路基土室内振动压实仪。

背景技术：

我国东部及中西部地区多山地丘陵，在这些地区修筑公路经常会遇到土石挖方，本着因地制宜、就地取材的原则，土石混填路基土需要在路基修筑过程中被大量填实利用。然而土石混填路基土的颗粒组成变化很大、材料本身内部极其不均匀且难以控制，导致土石混填路基土的工程力学特性非常复杂，不仅随含水量及土石性质变化，而且与含石量及最大粒径等密切相关。

为了全面的研究各因素对土石混填路基土物理力学性能的影响，需要进行若干的振动压实试验成型试件来进行研究。现阶段试验室所用垂直振动压实仪多是为研究路面基层材料(如水泥稳定碎石)物理力学特性而开发设计的，对于土石混填路基土而言存在着不适用性和不便性。

现行的JTG E40-2007《公路土工试验规程》中只有针对粗粒土和巨粒土的测量其最大干密度的试验说明，现行规范中没有阐述土石混填路基土最大干密度的测量试验说明，也没有规范指出针对土石混填路基土，振动压实仪的振动频率、静面压力、激振力该如何确定，故为了试验的需要，研究振动压实仪的参数对土石混填路基土最大干密度的影响。试验过程中需要不断调节偏心轮机构的偏心块夹角来获取相应需要的激振力，而人工通过拆卸机械设备并用扳手去进行调节的方法既费时费力也不精确。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种土石混填路基土室内振动压实仪，该振动压实仪能够解决试验过程中需要不断调节偏心轮机构的偏心块夹角来获取相应需要的激振力，而人工通过拆卸机械设备并用扳手去进行调节的方法既费时费力也不精确的缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型拟采用以下技术方案来予以实现。

一种土石混填路基土室内振动压实仪，包括室内振动压实仪本体，室内振动压实仪本体包括振实工作平台和设置在振实工作平台内的配重箱，振实工作平台上固定连接有360°全向固定齿轮，配重箱的顶部设置有180°偏心凸轮，180°偏心凸轮通过第一支座与配重箱的顶部连接，180°偏心凸轮的转轴水平贯穿第一支座，转轴相对第一支座能够转动和轴向移动，转轴上连接有能够控制转轴相对第一支座转动和轴向移动的控制杆，360°全向固定齿轮和180°偏心凸轮相互啮合，通过调节180°偏心凸轮与360°全向固定齿轮的啮合角度能够调节激振力。

所述360°全向固定齿轮通过杆与振实工作平台固定连接，配重箱的顶部还设有用于支撑杆的第二支座。

所述360°全向固定齿轮的外周上具有12个矩形齿和12个与矩形齿相间设置的齿槽，180°偏心凸轮的外周上具有7个矩形齿和与矩形齿相间设置8个齿槽，180°偏心凸轮上处于端部的两个齿槽之间的部分为圆柱面，该圆柱面的直径与180°偏心凸轮外接圆直径相同。

所述360°全向固定齿轮与180°偏心凸轮外接圆的直径相同，360°全向固定齿轮与180°偏心凸轮上的矩形齿及齿槽的参数对应相同。

所述180°偏心凸轮旋转角度范围为0°-180°。

所述室内振动压实仪本体还包括试模、压头和控制室内振动压实仪工作的控制装置，试模的外表面沿竖直方向间隔设置有若干个用于检测试件顶部位置以及压头位置的超声波传感装置，超声波传感装置包括信号发射端和信号接收端，信号发射端和信号接收端均与控制装置连接，信号发射端和信号接收端设置在试模直径方向相对的位置。

所述超声波传感装置的信号发射端设置和信号接收端均从试模的顶部向下设置。

所述控制装置上设置有用于当压头与试件顶部接触时进行提示的报警器。

所述室内振动压实仪本体还包括水泥混凝土砌筑台，试模设置在水泥混凝土砌筑台上，试模的底部为能够沿试模内壁轴向移动的垫块，水泥混凝土砌筑台内设有脱模机，脱模机具有能够上下移动的升降杆，升降杆的顶端与垫块连接，脱模机与控制装置连接。

所述脱模机为液压脱模机，包括液压缸，液压缸活塞的自由端与垫块的底部连接，液压缸的进油口与出油口连接至控制装置内的液压站。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的土石混填路基土室内振动压实仪在振实工作平台上固定连接有360°全向固定齿轮，配重箱的顶部设置有180°偏心凸轮，180°偏心凸轮的转轴水平贯穿第一支座，转轴相对第一支座能够转动和轴向移动，360°全向固定齿轮和180°偏心凸轮相互啮合，转轴上连接有能够控制转轴相对第一支座转动和轴向移动的控制杆，在调节180°偏心凸轮与360°全向固定齿轮的啮合角度时，通过控制杆推动转轴使180°偏心凸轮与360°全向固定齿轮脱离，即不啮合，然后再旋转控制杆，控制杆带动转轴旋转一定角度，然后再推动转轴使180°偏心凸轮与360°全向固定齿轮啮合，通过将控制杆延伸至振实工作平台的外部，就能方便调节180°偏心凸轮与360°全向固定齿轮的捏和角度，并实现了激振力的方便调节，解决了试验过程中需要不断调节偏心轮机构的偏心块夹角来获取相应需要的激振力，而人工通过拆卸机械设备并用扳手去进行调节的方法既费时费力也不精确的缺陷。

进一步的，360°全向固定齿轮通过杆与振实工作平台固定连接，配重箱的顶部还设有用于支撑杆的第二支座，使得360°全向固定齿轮支撑更加稳定。

进一步的，360°全向固定齿轮的外周上具有12个矩形齿和12个与矩形齿相间设置的齿槽，180°偏心凸轮的外周上具有7个矩形齿和与矩形齿相间设置8个齿槽，使得360°全向固定齿轮与180°偏心凸轮能够实现0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°夹角的调整，使得调整更加准确，方便。

进一步的，在试模的外表面沿竖直方向间隔设置有若干个用于检测试件顶部位置以及压头位置的超声波传感装置，超声波具有穿透性，试件放入试模后，若试件高度低于试模高度，则超声波传感装置检测到的是超声波穿过试模与试件时的信号，以及超声波穿过试模与及试模空腔时的信号，当压头进入试模后，上部的超声波传感装置检测到的是超声波闯过试模与压头时的信号，当压头与试件顶部接触时，与试件顶部平齐的超声波传感装置检测到的信号是超声波闯过试模、压头以及试件的信号，此处超声波信号会产生突变，只要经过多次测量，得到信号突变点的信号值，然后取合适的范围，当超声波传感装置检测值达到该范围时证明压头与试件顶部接触，当试件顶部与试模顶部平齐时，只需要肉眼观察，或者在信号刚开始产生突变时就表征压头与试件顶部接触。

进一步的，本实用新型通过设置的脱模机进行脱模，此举可实现试件振动压实成型之后即可对试件进行脱模，避免了因试模和试件的沉重导致搬运至专用脱模设备而带来的不便，省时省力；同时也避免了搬运过程中试模垫块的不小心脱落，造成试件破坏及人身伤害。

【附图说明】

图1是本实用新型的土石混填路基土室内振动压实仪的主视图；

图2是本实用新型土石混填路基土室内振动压实仪试模部位示意图；

图3为本实用新型360°全向固定齿轮与180°偏心凸轮啮合连接示意图；

图4为本实用新型360°全向固定齿轮与180°偏心凸轮连接处的俯视图；

其中，1-超声波传感装置，2-立板，3-可活动压板，4-压头，5-底座，6-脱模机，7-电源连接线，8-水泥混凝土砌筑台，9-360°全向固定齿轮，10-180°偏心凸轮，11-龙门框架，12-振实工作平台，13-双向导轨，14-控制装置，15-液压装置，16-第一驱动电机，17-升降装置，18-第二驱动电机，19-齿，20-键槽，21-控制杆，22-杆，23-试模，24-凹槽，25-控制面板，26-升降杆，27-垫块，28-转轴，29-配重箱，30-第一支座，31-第二支座。

【具体实施方式】

下面结合附图来对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图4所示，本实用新型的土石混填路基土室内振动压实仪，包括室内振动压实仪本体，室内振动压实仪本体包括试模23、压头4、控制室内振动压实仪工作的控制装置14、水泥混凝土砌筑台8、振实工作平台12和设置在振实工作平台12内的配重箱29，360°全向固定齿轮9通过杆22与振实工作平台12固定连接，配重箱29的顶部还设有用于支撑杆22的第二支座31，配重箱29的顶部设置有180°偏心凸轮10，180°偏心凸轮10通过第一支座30与配重箱29的顶部连接，180°偏心凸轮10的转轴28水平贯穿第一支座30，转轴28相对第一支座30能够转动和轴向移动，转轴28上连接有能够控制转轴28相对第一支座30转动和轴向移动的控制杆21，360°全向固定齿轮9和180°偏心凸轮10相互啮合，180°偏心凸轮10旋转角度范围为0°-180°，通过调节180°偏心凸轮10与360°全向固定齿轮9的啮合角度能够调节激振力；

试模23的外表面沿竖直方向间隔设置有若干个用于检测试件顶部位置以及压头4位置的超声波传感装置1，超声波传感装置1包括信号发射端和信号接收端，信号发射端和信号接收端均与控制装置14连接，信号发射端和信号接收端设置在试模23直径方向相对的位置，超声波传感装置1的信号发射端设置和信号接收端均从试模23的顶部向下设置，控制装置14上设置有用于当压头4与试件顶部接触时进行提示的报警器；

试模23设置在水泥混凝土砌筑台8上，试模23的底部为能够沿试模23内壁轴向移动的垫块27，水泥混凝土砌筑台8内设有脱模机6，脱模机6为液压脱模机，包括液压缸，液压缸活塞的自由端与垫块27的底部连接，液压缸的进油口与出油口连接至控制装置14内的液压站，液压缸的活塞(即升降杆26)的顶端与垫块27连接，脱模机6与控制装置14连接。

如图3和图4所示，360°全向固定齿轮9的外周上具有12个矩形齿和12个与矩形齿相间设置的齿槽，180°偏心凸轮10的外周上具有7个矩形齿和与矩形齿相间设置8个齿槽，180°偏心凸轮10上处于端部的两个齿槽之间的部分为圆柱面，该圆柱面的直径与180°偏心凸轮10外接圆直径相同，360°全向固定齿轮9与180°偏心凸轮10外接圆的直径相同，360°全向固定齿轮9与180°偏心凸轮10上的矩形齿及齿槽的参数对应相同。

本实用新型的360°全向固定齿轮固定在杆22上，180°偏心凸轮10连在转轴28上，180°偏心凸轮10可与转轴28一起转动，转轴28通过与控制杆21相连，可连接到压实仪的控制装置14上；齿19为矩形齿，键槽20为与齿17适配的齿槽。

本实用新型为一种适用于土石混填路基土的改进振动压实仪，其整体结构组成上包括底座5、脱模机6、试验用试模加工区(压头4下方)、压实仪控制装置14、试件加工区立板2和可活动压板3、超声波传感装置1。可活动压板3外部连接到液压装置15上，液压装置15安装在控制装置14的机箱内，控制装置14内有数据处理中心和多个集成电路。液压装置的一头与可活动压板连接，控制可活动压板在水平方向上的伸缩运动，从而保证其对试模的压紧和松开；液压装置15的另一头连接着埋置在底座5下的脱模机6上，以期在试件振动压实成型之后借助于带液压缸的升降杆26迅速从试模23(立板和可活动压板夹着试模)内脱离出来。脱模机6高约20cm(其内部升降杆26最大范围可伸缩30cm左右)可由控制平台的控制面板上的上升、下降按钮控制其来回伸缩。脱模机顶端有很浅的凹槽24，可用来稳固住试模。由于振动压实仪底座5需固定在约20cm高的水泥混凝土基础之上，故安装振动压实仪时预先将脱模机6砌筑在水泥混凝土8构件内，再完成压实仪底座及其上部的安装。立板外侧顶部固定超声波传感装置的多个超声波发射端，可活动压板外侧顶部固定超声波传感装置的信号接收端；信号接收端是无线的，可将数据反馈给控制平台的数据处理中心。超声波具有穿透性，当压头未与试件接触时，试件顶部处超声波只穿透试模，数据处理中心接收到的是一组信号波，接收端顶部的报警器不亮，也不会发出滴答报警声；而当压头与试件恰好接触时，试件顶面处的超声波会遇到压头，接收端的信号峰值会出现突变，这一变化能被数据处理中心感知，再反馈给信号接收端，导致其顶部报警灯亮，且发出滴答报警声，提醒操作人员不再下降压头，克服了传统试验过程中只能通过肉眼观察调节振实工作平台升降，大概估计压头所需停处的位置，避免了压头与试件距离过大或过小而影响土石混填路基土振动压实的试验效果。上部结构中，对振动偏心轮(360°全向固定齿轮9、180°偏心凸轮10共同组成)做了改动，注：360°全向固定齿轮9、180°偏心凸轮10合称振动偏心轮，转轴28一端固定着工作平台，另一端连着控制杆，控制杆连接至压实仪控制装置，控制杆可沿控制装置机身与工作平台一道升降；控制装置的控制面板上有偏心块夹角调节旋钮，当操作人员旋动一下旋钮时，180°偏心凸轮会顺着主视图方向外侧来回收缩一次让360°固定齿轮的一个齿落入到180°偏心凸轮的一个键槽内，停止旋转瞬间实现卡死状态，保证振动压实过程中二者不会实现相对滑动。旋动一下按钮时，180°偏心凸轮会先往外再往里往返运动一次，同时转动一个键槽的位置，夹角改变了30°。振动偏心轮沿振动压实仪横向中心线对称分布，偏心角调节也是对称调节的过程。

通过上述调节，改变了360°全向固定齿轮9、180°偏心凸轮10的相对位置，从而调整了振动偏心轮偏心块夹角，得到了试验需要的不同振动压实激振力。

振动工作平台12下部为试验用振动压头4，振动工作平台的上方为设置的振动偏心轮，振动工作平台设置在龙门框架之间，其外部设置有连接器，连接器与升降装置17连接，通过控制装置14可实现对振动工作平台15的升降控制。龙门框架11上有双向导轨13，可保证升降过程中升降装置17沿导轨上下移动，另外龙门框架11左右两侧均有开口槽，一侧用于让电源传输杆通过和固定传输杆，另一侧用来将另一根传输杆与压实仪控制装置14相连接，控制装置内部安装有液压设备，用来实现上述的液压制动。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以对上述装置做出若干改进和替换，但其都应当视为属于本实用新型的保护范围。