一种三轴试样的多功能脱模装置的制作方法

本发明涉及岩土工程试验测试技术领域，尤其涉及了一种三轴试样的多功能脱模装置。

背景技术：

在岩土工程研究中，三轴试验除了用于测定强度参数粘聚力和内摩擦角外，还用于土体孔隙水压力的消散试验、静止侧压系数试验、动力特性试验和渗透试验等，相比较于单剪、直剪等其余的土体强度试验方法，三轴试验结果更加贴近于工程。由于试样的完整性直接影响试验结果的准确性，因此，三轴试验试样脱模之后的完整性显得尤为重要。在三轴试验中，经常采用三瓣模进行制样，制样完成后需要进行脱模，在脱模过程中，由于操作的不规范、用力的不均匀、脱模时的晃动等，很容易造成试样的损坏，影响试样的完整性，最终对测试结果造成影响。另一方面，由于测试要求的不同，三轴试样的尺寸存也存在一定的差异，试样直径、高度的变化，脱模装置也必将产生一定的变化，因此需要一种能够适应多种试样尺寸的三轴脱模装置。而且，三轴试样脱模之后有时需要套上对应尺寸的橡皮膜，此时橡皮膜会紧贴着安装在一个承膜筒上，带有橡皮膜的承膜筒在套入过程中，由于不垂直，操作人员手部晃动等原因很容易对试样造成扰动，从而影响试验结果，因此也需要一种可以可靠安装橡皮膜套筒的试验装置。

授权公告号为“201611021812.x”的发明专利公开的“一种三轴压缩试验土样脱模器”，提供了一种三轴试样的脱模手工脱模装置，但其存在以下的不足：(1)适用性较差：该装置无法同时适用于多种不同尺寸的三轴试样，在使用过程中需对装置进行较大幅度的改动；(2)脱模质量不理想：该装置每次仅可以脱去一片三瓣膜，在实验过程中，可能因为某片三瓣膜与试样接触过分紧密而对试样产生扰动，导致脱模后的试样质量较差，或形状存在缺陷；(3)功能性不强：该装置仅可用于试样的脱模，然后需取出试样安装承膜筒。

授权公告号为“201611243506.0”的发明专利公开的“一种用于取出中空圆柱土样的推土装置”，提供了一种中空圆柱土样的脱模装置，但其存在以下不足：(1)适用性较差：该装置无法在较小改动的情况下完成不同直径和高度试样的脱模；(2)功能性不强：该装置仅可用于试样的脱模，然后需取出试样安装橡皮套筒。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种三轴试样的多功能脱模装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种三轴试样的多功能脱模装置,包括框架，所述框架包括顶部钢板、中部钢板和螺杆，框架内设有推进头、模具和底座，螺杆位于推进头两侧，模具和底座均位于推进头下方，推进头上固定设有推进杆，所述推进杆穿过顶部钢板，所述螺杆穿过顶部钢板、中部钢板，螺杆上还设有第一上定位螺母、第一下定位螺母、第二上定位螺母和第二下定位螺母，所述第一上定位螺母、第一下定位螺母分别位于顶部钢板上下两侧，第二上定位螺母和第二下定位螺母分别位于中部钢板上下两侧，推进头下方设有扩大翼和推进撑，模具固定在底座上，底座下方设有升降螺杆，中部钢板上设有螺纹孔，升降螺杆穿过中部钢板上的螺纹孔，推进杆上设有第一齿口和第二齿口，推进杆的两侧还设有第一推进齿轮和第二推进齿轮，所述第一推进齿轮、第二推进齿轮分别与第一齿口、第二齿口啮合，顶部钢板上方还设有旋转手轮、旋转杆和推进杆支架，推进杆支架固定在顶部钢板上方，第一推进齿轮和第二推进齿轮固定在旋转杆的端部。

作为优选，第一齿口的齿距小于第二齿口的齿距。

作为优选，模具上还设有箍环。

作为优选，扩大翼位于旋转手柄钢架下方，旋转手柄钢架侧壁上还设有外螺纹，推进撑上对应设有内螺纹。

作为优选，推进杆下端设有约束螺栓头，推进头上设有外齿，旋转手柄钢架上设有连接孔，旋转手柄钢架中央处还设有齿轮，扩大翼内端对应设有齿，所述齿轮与扩大翼内端的齿啮合。

作为优选，升降螺杆外设有约束螺母，升降螺杆底部还设有约束扩大头。

作为优选，模具外侧设有直角三角形凸起。

作为优选，框架还包括底部钢板。

本发明的三轴试样的多功能脱模装置的有益效果包括：(1)模具适用性强：能够适用于现有的多种三轴试样模具，如三瓣模、对开模等；(2)试样尺寸适用性强：通过可调节推进头可以实现对标准直径或非标准直径试样的脱模；(3)脱模质量好：试样脱模过程中模具整体下滑，且下滑过程中仍对试样保持着侧限约束，不会对试样产生扰动；(4)功能广泛：该装置不仅可以完成试样模具的脱出，还可以完成承膜筒的嵌入，功能广泛；(5)操作方便：在脱模过程中可以根据需要，通过转动不同的旋转手轮，调节脱模的速度该装置不仅可以适用于多种尺寸的三轴试样，还能完成脱模和安装带有橡皮膜的套筒。因此本发明具有模具适用性强、试样尺寸适用性强，脱模质量好，功能广泛，操作方便等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是推进杆的结构示意图。

图3是第一推进齿轮的齿形图。

图4是第二推进齿轮的齿形图。

图5是扩大翼结构示意图。

图6是扩大翼运动示意图。

图7是本发明脱模示意图。

图8是本发明脱模效果示意图。

图9是箍环结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：11—螺杆、12—第一下定位螺母、13—第一上定位螺母、14—中部钢板、15—顶部钢板、16—第二上定位螺母、17—第二下定位螺母、18—底部钢板、2—推进杆、27—第一齿口、28—第二齿口、31—旋转手轮、33—旋转杆、34—第二推进齿轮、35—第一推进齿轮、36—推进杆支架、41—旋转手柄钢架、42—推进头、43—推进撑、44—扩大翼、45—齿轮、5—底座、51—升降螺杆、52—约束扩大头、53—约束螺母、6—模具、62—直角三角形凸起、7—箍环。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种三轴试样的多功能脱模装置,如图1所示，包括框架，所述框架包括顶部钢板15、中部钢板14、底部钢板18和螺杆11，框架1内设有推进头42、模具6和底座5，螺杆11位于推进头42两侧，模具6和底座5均位于推进头42下方，推进头42上固定设有推进杆2，所述推进杆2穿过顶部钢板15，所述螺杆11穿过顶部钢板15、中部钢板14，螺杆11上还设有第一上定位螺母13、第一下定位螺母12、第二上定位螺母16和第二下定位螺母17，所述第一上定位螺母、第一下定位螺母12分别位于顶部钢板15上下两侧，第二上定位螺母16和第二下定位螺母17分别位于中部钢板14上下两侧，推进头42下方设有扩大翼41和推进撑43，模具6固定在底座5上，底座5下方设有升降螺杆51，中部钢板14上设有螺纹孔，升降螺杆51穿过中部钢板14上的螺纹孔，推进杆2上设有第一齿口27和第二齿口28，推进杆2的两侧还设有第一推进齿轮35和第二推进齿轮34，所述第一推进齿轮35、第二推进齿轮34分别与第一齿口27、第二齿口28啮合，顶部钢板15上方还设有旋转手轮31、旋转杆33和推进杆支架36，推进杆支架36固定在顶部钢板15上方，第一推进齿轮35和第二推进齿轮34固定在旋转杆33的端部。

如图2所示，第一齿口27的齿距小于第二齿口28的齿距。

本实施例中，模具6上还设有箍环7，同时模具6外侧设有直角三角形凸起62。所述模具6为透明的、具有一条开缝的，塑料或者其他的硬质模具，其外侧包括一定的纹路，且直角三角型凸起62位于最上侧，直角三角型凸起62的直角边为上侧，以便施加推力。所述模具6与箍环7联合使用，箍环7结构如图9所示，其为一带有一定倾角的平行四边形孔洞的条状构件，且其一端有组合装置；与箍环7相适的旋转扭；旋转扭具有一定形状的，且中间有一字开口。

本实施例中，扩大翼44位于旋转手柄钢架41下方，旋转手柄钢架41侧壁上还设有外螺纹，推进撑43上对应设有内螺纹；推进杆2下端设有约束螺栓头25，推进头42上设有外齿，旋转手柄钢架41上设有连接孔，旋转手柄钢架41中央处还设有齿轮45，扩大翼44如图5、图6所示，扩大翼44内端对应设有齿，所述齿轮45与扩大翼44内端的齿啮合。约束扩大头52具有防止升降螺杆51过量旋转的作用；与升降螺杆51螺纹相匹配的约束螺母53，其外沿具有一定的螺纹或者形状，以便采用扳手或手工进行旋转调节，以实现升降螺杆51高度的调节。

升降螺杆51外设有约束螺母53，升降螺杆51底部还设有约束扩大头52。

本发明的三轴试样的多功能脱模装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)试样制备：按照设计的配合比在模具6中采用五层击实法完成实心圆柱试样的制备，并进行饱和等操作；

(2)选择底座5的尺寸：依据试样直径选择合适的底座5，并将底座5按照槽位安装在升降螺杆51上；

(3)调节底座5高度：依据试样高度调整升降螺杆51的高度，并拧紧约束螺母53；

(4)调整框架高度：调整顶部钢板15与中部钢板14的高度，并拧紧第一上定位螺母13、第一下定位螺母12、第二上定位螺母16和第二下定位螺母17，使得其钢框架保持结构稳定；

(5)选推进撑：根据试样的高度和模具，选择合适的推进撑43，并将推进撑43旋入旋转手柄钢架41上；

(6)打开扩大翼44：逆时针旋转上述旋转手柄钢架41，使得扩大翼44展开；

(7)安装试样：将圆柱试样水平、居中放置在底座5上；

(8)下放推进杆2：旋转第二推进齿轮34，使得推进头42向下运动，当推进撑43的下表面高度低于试样顶面时停止；

(9)收缩扩大翼44：顺时针旋转上述旋转手柄钢架41，使得扩大翼44收缩，正好夹持在试样的模具6的外边沿；

(10)脱模：旋转第一推进齿轮35，使得推进头42向下缓慢运动，此时推进撑43将推动模具6的直角三角形凸起62向下运动，从而开始脱模；当模具已明显向下运动时，可开始旋转第二推进齿轮34，快速完成脱模；

(11)归位：脱模初步完成后，反向旋转第二推进齿轮34，使得推进头2归位；

(12)安装承膜筒：通过扩大翼44的收缩夹紧带有橡皮膜的承膜筒；

(13)嵌入试样：先采用转动第二推进齿轮34使推进头42向下运动，当快接近试样时，采用转动第一推进齿轮35推进，直至承膜筒安装至预定位置，试样嵌入承膜筒中备用；

(14)归位：顺时针旋转上述旋转手柄钢架41，然后反向旋转推进杆2，使得推进头42返回至原来的位置。

实施例2

某岩土工程要进行三轴试验，试样方案为：三轴待测试样直径5cm，高度10cm，采用本发明中的模具进行制样、饱和，现在需进行脱模和安装承膜筒的操作。

(1)试样制备：按照设计的配合比在模具6中采用五层击实法完成实心圆柱试样的制备,并进行饱和等操作；

(2)选底座5：依据试样直径选择底座5的直径为5cm，高度为2cm，并将底座按照槽位安装在升降螺杆51上；

(3)调节底座5高度：依据试样高度调整升降螺杆51的高度为8.5cm，并拧紧约束螺母53；

(4)调整框架高度：调整顶层钢板15与中部钢板14的高度为50cm，并拧紧第一上定位螺母13、第一下定位螺母12、第二上定位螺母16和第二下定位螺母17，使得其钢框架保持结构稳定；

(5)选推进撑43：根据试样的高度和模具，选择合适的推进撑43，高度为12cm，其内部带有一定的三角形纹路，并将推进撑43旋转插入扩大翼44中；

(6)打开扩大翼44：顺时针旋转上述旋转手柄钢架42，使得扩大翼44展开；

(7)安装试样：将试样水平、居中放置在底座55上；

(8)下放推进杆2：旋转第二推进齿轮34，使得推进头42向下运动，当推进撑43的下表面高度低于试样顶面0.5至2cm时停止；

(9)收缩扩大翼44：顺时针旋转上述旋转手柄钢架41，使得扩大翼44收缩，正好夹持在试样的模具6的外边沿；

(10)脱模：旋转第一推进齿轮35，使得推进头42向下缓慢运动，此时推进撑43将推动模具6的直角三角形凸起62向下运动，从而开始脱模；当模具已明显向下运动时，可开始旋转第二推进齿轮34，快速完成脱模；

(11)归位：脱模初步完成后，反向旋转第二推进齿轮34，使得推进头2归位；

(12)安装承膜筒：通过扩大翼44的收缩夹紧带有橡皮膜的承膜筒；

(13)嵌入试样：先采用转动第二推进齿轮34使推进头42向下运动，当快接近试样时，采用转动第一推进齿轮35推进，直至承膜筒安装至预定位置，试样嵌入承膜筒中备用；

(14)归位：顺时针旋转上述旋转手柄钢架41，然后反向旋转推进杆2，使得推进头42返回至原来的位置。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。