专利名称：手摇式双向制样仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手摇式双向制样仪，特别是一种机械式重塑土制样器具，属 于土工试样制备仪器。
背景技术：
目前在科学研究、教学与生产实践中需要一定密度、含水量的均匀土样，但 是已有的制样仪器是不能达标的，通过分层击实法与单向静压法(二者均属于古 典击实法)实现制样，由于土样受力状态不均匀，从根源上说，是不可能制得均 匀土样的。虽然近代土力学从1923年太沙基提出有效应力原理以来，获得了长 足的发展。但是在岩土测试领域，这仍然是一个普遍性难题，急需攻克。
发明内容
本发明目的就在于克服上述现有技术的不足而提供一种实现均匀制样的制 样仪，通过手摇齿轮带动制样仪的连动杆，使连动杆从相对的两个方向均匀运动 实现对样品的制样。
实现本发明目的采用的技术方案是: 一种手摇式双向制样仪,包括盛料模具、 制样容器、带有磁性的卡筒和底座，制样容器内置于盛料模具中，盛料模具置于 带有磁性的卡筒中，卡筒固定在底座上，底座上装有两个连动杆和一个传动轴， 两连动杆对称分布，每个连动杆的一端均装有加压板，两连动杆上加压板的板面 相向而对，盛料模具位于两加压板的板面之间；两连动杆的另一端装有传动杆， 两连动杆的另一端均装有传动杆，两传动杆上刻有相反方向的螺纹，传动轴上与 传动杆相对应位置刻有与传动杆相吻合的螺纹。传动轴上还固定安装有齿轮，传 动轴的旁侧装有手摇柄，手摇柄上装有齿轮，手摇柄上的齿轮与传动轴上的齿轮 之间相互耦合。
所述连接杆为相互平行的上、中、下三段连接构成呈S形，S形上段的端口 装有加压板，S形下段即为刻有螺纹的传动杆，上段和中段通过带内壁带滚珠的 套筒安装在底座上；传动轴装有齿轮的一端悬于底座外，其余部分通过轴承安装 在底座上。
所述手摇柄包括两段构成呈直角折状的固定轴和手摇杆，固定轴的一端通过
4轴承安装在底座上，手摇杆固定安装在固定轴的另一端上，摇动手摇杆带动固定 轴做匀速圆周运动。固定轴与传动轴平行的一段的中部通过销轴固定有紧贴在一 起的大、小两个齿轮，传动轴上与轴相对应的位置通过销轴固定小、大两个齿轮， 其中传动轴上的小齿轮与轴上大齿轮相卡合，传动轴上的大齿轮与小齿轮之间的 的距离至少为固定轴上大齿轮的厚度。
所述盛料模具为开合式双瓣盛料模具，盛料模具外套有带磁性的卡筒，卡筒 为两半通过磁性紧密吸附在一起的两个半环，两个半环通过螺母固定。盛料模具 设有前、后两固定板，固定板通过支撑座固定在底座上，盛料模具的底部装有支 撑板固定底座上，通过调节支撑座和固定板，将盛料模具的中心轴线与左、右加 压板的中心轴线重合，确保了制样的精确度。
所述底座的表面装有平衡水珠，底座的底面四个角上装有支座。
所述传动轴与传动杆吻合部位上方装有钢轴防护罩，钢轴防护罩表面适当位 置标有刻度，手摇柄齿轮和传动轴齿轮上方装有齿轮防护罩。
本发明中两传动杆上刻有相反方向的螺纹，传动轴上与传动杆相对应位置刻 有与传动杆相吻合的螺纹。如可以在位于左侧的传动杆上刻有左旋螺纹，位于右 侧的传动杆上刻有右旋螺纹，传动轴的左半部分刻有与左旋螺纹相吻合的螺纹， 传动轴的右半部分刻有与右旋螺纹相吻合的螺纹；也可以在位于左侧的传动杆上 刻有右旋螺纹，位于右侧的传动杆上刻有左旋螺纹，传动轴的左半部分刻有与右 旋螺纹相吻合的螺纹，传动轴的右半部分刻有与左旋螺纹相吻合的螺纹。
本发明通过向一定方向匀速摇动手摇杆，带动固定轴做匀速圆周运动，即固 定轴上齿轮做匀速圆周运动，由于固定轴上的齿轮与传动轴上的齿轮相耦合，所 以传动轴上的齿轮也做匀速圆周运动，从而带动传动轴做匀速圆周运动。由于两 个传动杆上的螺纹方向相反，当传动轴向适当方向匀速旋转时，传动轴通过的螺 纹带动两传动杆做相对的匀速运动，两传动杆带动连动杆通过套筒内的滚珠左右 平行移动，两连动杆带动加压板实现将盛料模具上的样品均匀地推入复合制样容 器中。使用本发明时，当转动手摇柄使左右两块加压板相向推进到一定距离时， 位于连动杆上的指针将会指向钢轴防护罩上的指定刻度，此时可以将固定轴拔出 一段距离，使固定轴上的小齿轮与传动轴上的大齿轮耦合，在当手摇速度一定时， 比用固定轴上的大齿轮带动传动轴上的小齿轮速度要慢，从而使传动轴的圆周运动速度降慢，实现了微调，可以更准确、更均匀地将盛料模具中的样品推至制样 容器中。
本发明结构简单，操作方便，通过机械传动实现均匀制样，由于从手摇杆到 加压板是有机联合的一个整体，操作时通过手摇实现整个仪器间匀速运动的传 递，只要手摇杆转动，即带动加压板的运动，所以无论手摇的速度如何，而两块 加压板始终保持相向的同速直线运动，最终实现均匀制样。
图l为本发明的结构示意图。
图中，l.底座，2.连动杆，3.加压板，4.制样容器，5.支撑板，6.盛料模具， 7.卡筒，8.前固定板，9.后固定板，IO.支撑座，ll.左传动杆，12.右传动杆， 13.内壁带滚珠的套筒，14.轴承，15.销轴，16.齿轮，17.齿轮，18.齿轮，19. 齿轮，20.手摇杆，21.平衡水珠，22.传动轴，23.钢轴防护罩，24.底支座。
具体实施例方式
如图1所示， 一种手摇式双向制样仪，包括底座l，底座l上装有两个连动 杆2和传动轴22，连接杆2为相互平行的上、中、下三段连接构成呈S形，S 形上段的端口装有加压板3，本实施例的加压板3为圆形钢饼。S形下段即为刻 有螺纹的传动杆，上段和中段通过内壁带滚珠的套筒13安装在底座1上。两个 连动杆2通过内壁带滚珠的套筒13对称地固定在底座1上；传动轴装有齿轮的 一端悬于底座外，其余部分通过轴承14和销轴15安装在底座1上。两连动杆2 在底座1上对称分布，两连动杆上加压板3的板面相向而对，两加压板3的板面 之间装有盛料模具6，盛料模具6中内置有制样容器4，本实施例取三瓣模或环 刀为制样容器。盛料模具6为开合式双瓣盛料模具，盛料模具6外套有带磁性的 卡筒7，卡筒7为两半通过磁性紧密吸附在一起的两个半环，两个半环通过螺母 固定。盛料模具6的前面和后面分别设有前固定板8和后固定板9，固定板通过 可调节高度的支撑座10固定在底座上；盛料模具6的底部装有支撑板5，支撑 板5通过可调节螺杆固定底座1上。
其中位于左侧的左传动杆11上刻有左螺纹，位于右侧的右传动杆12上刻有 右螺纹，传动轴22的左半部分刻有与左传动杆11上左螺纹相吻合的螺纹，传动 轴22的右半部分刻有与右传动杆12上右螺纹相吻合的螺纹。传动轴22的旁侧装有手摇柄，手摇柄包括两段构成呈直角折状的固定轴和手摇杆20，固定轴的 一端通过轴承安装在底座1上，手摇杆20固定安装在固定轴的另一端上，摇动 手摇杆20带动固定轴做匀速圆周运动。固定轴与传动轴22平行的一段的中部通 过销轴固定有紧贴在一起的大齿轮16和小齿轮17，传动轴22上与轴相对应的 位置通过销轴固定小齿轮18和大齿轮19，其中传动轴22上的小齿轮18与轴上 大齿轮16相卡合，传动轴22上的大齿轮19与小齿轮18之间的距离至少为柄上 大齿轮16的厚度。
底座1的表面装有平衡水珠21，底座1的底面四个角上装有底支座24。 传动轴22与传动杆吻合部位上方装有钢轴防护罩23,钢轴防护罩23表面 位置标有刻度，齿轮上方也装有齿轮防护罩。 使用本发明的操作步骤如下
(1) 调节底座底面支座上的螺母，观测平衡水珠21中的指示气泡，调节底座至 水平。
(2) 将制样容器4 (三瓣模或环刀)内置于带有磁性的开合式双瓣盛料模具6 中间。选择相宜的带有磁性的卡筒7，卸去上部螺母，把内置制样容器4的盛料 模具6放置在卡筒7中间，卡筒7两瓣吻合后，牢固吸附在底支撑板中央，将其 用一个活动螺母拧紧。卡筒7、盛料模具6、制样容器4 (三瓣模或环刀)各个 纵缝必须错开。
(3) 调节前固定板8、后固定板9以及下支撑板5，边目测边调节，确保盛料模 具6的中心轴线和左、右两个加压板3的中心轴线在同一直线上。
(4) 然后调制好试验样品，分别将试样样品均匀放在盛料模具6的两侧，各占 其总量的一半。注意事先使用电子分析天平称量，保持称量精度，控制误差为正 负0.01g。
(5) 先使大齿轮16与小齿轮18耦合，用右手握住手摇杆20，并沿顺时针方向 开始均匀用力转动。左右两侧的圆形钢饼在连动杆的带动下，随即向试件形成的 中间部位制样容器皿移动，盛料模具6内的试样样品，被渐次推入制样容器4 内(三瓣模或环刀)。当左连动杆上的指针指向钢轴防护罩上的指定刻度时，将 手摇柄轻轻向外拉出直至小齿轮17与大齿轮19相耦合，然后沿顺时针方向缓慢 转动手摇柄，直到试样被全部推进容器器皿内为止，并使之正好与制样器皿的容积保持高度一致。此时，控制一定密度和含水率下的重塑土试件，便告以完成。
(6) 将手摇柄推进，使大齿轮16与小齿轮18耦合，然后逆时针转动手柄，直 至左右加压板完全离开盛料模具，将模具取出水平放置，卸下磁性卡筒7上的螺 母，轻轻掰开卡筒及盛料模具，取出制样容器(三瓣模或环刀)，将试样水平放 好。
(7) 使用该制样仪完毕后，将卡筒、盛料模具、制样容器(三瓣模或环刀)以 及左右加压板卸下，用清水冲洗干净，风干后将各模具直立放好。
8
权利要求
1.一种手摇式双向制样仪，至少包括盛料模具、制样容器和底座，制样容器内置于盛料模具中，盛料模具固定在底座上，其特征在于底座上装有两个连动杆和一个传动轴，两连动杆对称分布，每个连动杆的一端均装有加压板，两连动杆上加压板的板面相向而对，盛料模具位于两加压板的板面之间；两连动杆的另一端均装有传动杆，两传动杆上刻有相反方向的螺纹；传动轴上与传动杆相对应位置刻有与传动杆相吻合的螺纹，传动轴上还固定安装有齿轮，传动轴的旁侧装有手摇柄，手摇柄上装有齿轮，手摇柄上的齿轮与传动轴上的齿轮之间相互耦合。
2. 根据权利要求1所述的手摇式双向制样仪，其特征在于位于左侧的传动杆上 刻有左旋螺纹，位于右侧的传动杆上刻有右旋螺纹，传动轴的左半部分刻有与 左旋螺纹相吻合的螺纹，传动轴的右半部分刻有与右旋螺纹相吻合的螺纹；或 者位于左侧的传动杆上刻有右旋螺纹，位于右侧的传动杆上刻有左旋螺纹，传 动轴的左半部分刻有与右旋螺纹相吻合的螺纹，传动轴的右半部分刻有与左旋 螺纹相吻合的螺纹。
3. 根据权利要求1或2所述的手摇式双向制样仪，其特征在于连动杆为相互平行的上、中、下三段连接构成呈s形，s形上段的端口装有加压板，s形下段 即为刻有螺纹的传动杆，上段和中段穿过内壁带滚珠的套筒安装底座上。
4. 根据权利要求1或2所述的手摇式双向制样仪，其特征在于连动杆穿过内壁 带滚珠的套筒固定在底座上；传动轴通过轴承安装在底座上。
5. 根据权利要求1所述的手摇式双向制样仪，其特征在于手摇柄包括两段构成 呈直角折状的固定轴和手摇杆，固定轴的一端通过轴承安装在底座上，手摇杆 固定安装在固定轴的另一端的端口上。
6. 根据权利要求5所述的手摇式双向制样仪，其特征在于固定轴与传动轴平行 的一段的中部通过销轴固定有紧贴在一起的大、小两个齿轮，传动轴上与固定 轴相对应的位置通过销轴固定小、大两个齿轮，其中传动轴上的小齿轮与固定 轴上大齿轮相卡合，传动轴上的大齿轮与小齿轮之间的距离至少为固定轴上大 齿轮的厚度。
7. 根据权利要求1所述的手摇式双向制样仪，其特征在于所述盛料模具为开合式双瓣盛料模具，盛料模具外套有带磁性的卡筒，卡筒为两半通过磁性紧密吸 附在一起的两个半环，两个半环通过螺母固定。
8. 根据权利要求1或7所述的手摇式双向制样仪，其特征在于盛料模具的前、 后方向设有两固定板，固定板通过支撑座固定在底座上；盛料模具的底部装有 支撑板固定在底座上。
9. 根据权利要求1所述的手摇式双向制样仪，其特征在于底座的表面装有平衡 水珠，底座的底面四个角上装有支座。
10. 根据权利要求1所述的手摇式双向制样仪，其特征在于传动轴与传动杆接 触部位上方装有钢轴防护罩，钢轴防护罩表面标有刻度；齿轮的外部装有防护 罩。
全文摘要
本发明公开了一种手摇式双向制样仪，包括盛料模具、制样容器和底座，制样容器内置于盛料模具中，盛料模具固定在底座上，底座上装有两个连动杆和传动轴，每个连动杆的一端均装有加压板，盛料模具位于两加压板的板面之间；两连动杆的另一端装有传动杆，传动轴的左、右两部分部分刻有与左、右侧传动杆上相吻合的螺纹，传动轴的旁侧装有手摇柄，手摇柄上的齿轮与传动轴上的齿轮之间相互耦合。本发明通过机械传动实现均匀制样，操作时通过手摇实现整个仪器间匀速运动的传递，只要手摇杆转动，即带动加压板的运动，所以无论手摇的速度如何，而两块加压板始终保持相向的匀速直线运动，最终实现均匀制样。
文档编号G01N1/28GK101650271SQ20091006382
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者侯天梁, 侯天顺, 聂良佐 申请人:中国地质大学(武汉)