专利名称：土样固结数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种土工试验设备。
目前，国内外土工试验室普遍使用的土样固结数据采集系统有二种类型，一种是由古老的砝码杠杆式固结仪和检测仪表组成的手工加荷数据采集系统。其中的杠杆式固结仪包括框架、杠杆、砝码和固结容器。固结仪体形笨重，做固结试验时需人工搬运砝码加卸荷，不仅操作人员劳动强度大，而且加荷时易产生冲击，影响测试精度。另一种是由气(液)压式固结仪，如浙江省上虞县勘测土工仪器厂生产的QY1-12气压压缩仪，和检测仪表组成的数据采集系统。QY1-12气压压缩仪由滚动隔膜、气缸、活塞、活塞杆、导向套组成。活塞杆与导向套加工非常困难。虽设置了调压阀，但需人工调整加卸压，同时，活塞杆与导向套之间存在滑动摩擦力，造成迟后效应，因此测试精度不高。
本实用新型的目的是通过改进固结仪的结构，降低加工难度，减小活塞在加卸荷运动过程中的摩擦阻力，消除加压迟后效应，并结合使用控制部件和控制电路实现加卸荷操作和数据采集的自动化。
本实用新型土样固结数据采集系统由固结仪、固结容器、承压板、电磁阀、调压阀、电机、位移传感器、压力传感器、相应的联接电路和微机组成。其中固结仪由汽缸体、汽缸后盖、活塞、滚动隔膜、滚动导向环、汽缸前盖、工作平台、支点螺杆几部分组成。固结仪的各部分构件形状简单，便于精确加工和组装。滚动导向环的柱面上有通孔，孔内放滚珠。这种环套在活塞上，当活塞在汽缸内运动时，能大大减少在加卸荷运动过程中的摩擦阻力。又由于在汽缸后盖进气口处设置了电磁阀、调压阀、压力传感器、电机等控制部件并通过控制电路与微机相联，因而可利用微机控制加卸荷和采集数据，减轻劳动强度，提高工作效率。工作时，先命令电磁阀处于工作状态，打开调压阀进气，待达到要求的工作压力时，再命令电磁阀打开，使予设工作压力瞬间进入汽缸作用于滚动隔膜上，根据试验要求可实行自动分组加卸荷，从而克服一般固结仪加卸压时的迟后效应。作用于滚动隔膜上的力使活塞上升，工作平台上升，固结容器上升。固结容器内放土样，土样上方是承压板。固结容器上升时土样受压发生形变，从而使支点螺杆上方的位移传感器测出土样变形数据。由于活塞在上升过程中摩擦力几乎为0，固结容器上升时土样所受的压力等于气(液)源所加的压力，所以数据采集误差很小。
图1为固结仪示意图图2为汽缸体纵剖面示意图图3为汽缸后盖平面示意图图4为汽缸后盖AOB纵剖面示意图图5为活塞半纵剖面示意图图6为滚动隔膜半纵剖面示意图图7为滚动导向环半纵剖面示意图图8为汽缸前盖纵剖面示意图图9为工作平台纵剖面示意图图10为电路图图11为系统框图实施例采用满足抗压、抗拉强度要求的坚硬材料，如钢材，分别按图浇铸加工或焊接加工固结仪(1)的汽缸体(2)、汽缸后盖(3)、活塞(4)、滚动导向环(5)、汽缸前盖(6)、工作平台(7)、支点螺杆(8)，其中汽缸体可单体加工，也可多个汽缸体连体加工；采用橡胶和锦纶材料定做滚动隔膜(9)。汽缸体基座(10)中心是上下有园环形凸台的孔(11)，做汽缸用。上平面凸台(12)的园环形平面上加工有螺纹孔。底平面凸台(13)的内圈加工成凹槽(14)，外圈平面加工有螺纹孔。其悬臂梁(15)顶端加工支点螺杆孔，孔内放支点螺杆(8)。汽缸后盖(3)的接合面有凸台，与基座底平面相配合，凸台外圈的平面加工有孔。其柱面的特定位置有进气孔(16)。滚动隔膜(9)为盆形，与汽缸孔(11)相配合。活塞(4)上部柱面加工有螺纹。滚动导向环(5)的柱面加工有通孔(17)，如2排，每排8个均匀排列的孔。汽缸前盖(6)为园环状，环面上加工有螺孔。工作平台(7)中心为螺纹孔。滚动隔膜(9)放入汽缸中，其盆口边沿落入汽缸体基座底平面园环形凸台的凹槽(14)内。汽缸后盖(3)放到汽缸体底平面的凸台(13)上，对准螺孔，拧入螺钉。滚动导向环(5)套到活塞(4)上，滚珠放入导向环柱面的通孔(17)内，然后将组装好的活塞(4)放入汽缸内，落到滚动隔膜的盆底上。汽缸前盖(6)放到汽缸孔上平面凸台(12)上，对准螺孔，拧入螺钉。支点螺杆(8)的上方装位移传感器(18)，位移传感器接微机(19)。工作平台(7)的中心螺纹孔对准活塞，沿其柱面螺纹拧紧。汽缸后盖(3)外柱面的进气孔(16)固定一个连接件(20)，依次接进气管(21)、电磁阀(22)、调压阀(23)、电机(24)和气(液)源(25)。电磁阀(22)通过控制电路(26)接微机(19)，电磁阀(22)和调压阀(23)之间安装压力传感器(27)接微机(19)，电机(24)通过电压调整电路(28)接微机(19)。工作时将固结容器(29)放到工作平台(7)上，容器(29)内放透水石(30)、(31)、土样(32)，土样(32)上放承压板(33)。
权利要求1.一种土样固结数据采集系统，包括固结仪(1)、固结容器(29)、承压板(33)、支点螺杆(8)、位移传感器(18)、连接件(20)、进气管(21)、调压阀(23)，位移传感器(18)接入微机(19)，其特征在于进气管(21)装有电磁阀(22)，电磁阀(22)通过控制电路(26)接微机(19)，电磁阀(22)和调压阀(23)之间有压力传感器(27)并接入微机(19)，调压阀(23)接气(液)源和电机(24)，电机(24)通过电压调整电路(28)接入微机。
2.按照权利要求1所述的土样固结数据采集系统，其特征在于所述的固结仪的活塞上套有滚动导向环(5)。
3.按照权利要求2所述的土样固结数据采集系统，其特征在于所述的滚动导向环(5)上有均匀排列的通孔(17)。
4.按照权利要求3所述的土样固结数据采集系统，其特征在于所述的通孔(17)上有滚珠。
专利摘要本实用新型土样固结数据采集系统,属于一种土工试验设备。本实用新型的目的是通过改进固结仪的结构,降低加工难度,减小活塞在加卸荷运动过程中的摩擦阻力,消除加卸压迟后效应,并结合使用控制部件和控制电路实现加卸荷操作和数据采集的自动化。固结仪构件形状简单,便于精确加工和组装。固结仪的活塞上套有滚动导向环,其柱面上有通孔,孔内放滚珠。当活塞在汽缸内运动时,能大大减少在加缸荷运动过程中的摩擦阻力。又由于在汽缸后盖进气口处设置了电磁阀、调压阀、压力传感器、电机等控制部件并通过控制电路与微机相联,可全自动地完成土样固结和数据采集,大大减轻劳动强度,提高工作效率。
文档编号E02D1/00GK2294992SQ9720168
公开日1998年10月21日 申请日期1997年3月11日 优先权日1997年3月11日
发明者蒋伯明, 顾庆祖, 章欢庆, 蒋筱华, 欧良健 申请人:中国人民解放军空军工程设计研究局