一种原状土三轴试样旋降制取装置

1.本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种原状土三轴试样旋降制取装置。


背景技术：

2.现有的实验室中的制作原状土三轴试样的制样装置一般采用土样旋转、刀具静止的制作方法来获取，原理参考机械加工的机床，但是，此制作方法在切削过程中土样高速旋转，离心力极其容易使获得的土样离散破碎，导致试验数据与实际情况存在较大偏差，且制样成功率低，延长了试验时间；即使存在少量的土样静止、刀具旋转的制样装置，其切削刀具为固定式，一次直接切割由于进给量大容易导致土样崩裂，多次切割又由于刀具固定不能调节，需要频繁更换刀具，切削效率低。因此亟需一种原状土三轴试样旋降制取装置能方便的进行多次切削。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种原状土三轴试样旋降制取装置，以解决上述现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种原状土三轴试样旋降制取装置，包括
5.装夹机构，所述装夹机构用于安装土样毛坯；所述装夹机构包括底座和固定在所述底座顶端的支撑杆组；
6.切削机构，所述切削机构用于切削所述土样毛坯，所述切削机构与所述支撑杆组滑动连接；所述切削机构包括动力组件和切刀组件；所述动力组件与所述切刀组件传动连接；
7.所述切刀组件包括和所述动力组件底端传动连接的刀盘，所述刀盘的内腔转动连接有进给齿轮，所述进给齿轮的顶端通过螺旋槽啮合连接有若干进给刀架，若干所述进给刀架周向等间距布置；所述进给刀架靠近所述刀盘圆心的一端固接有切刀，所述切刀与所述土样毛坯抵接。
8.优选的，所述动力组件包括与所述支撑杆组滑动连接的切削支架，所述切削支架的顶端固顶安装有切削电机，所述切削电机的输出端伸入所述切削支架并传动连接有动力环，所述动力环与所述切削支架转动连接；所述刀盘通过连接块与所述动力环的底端可拆卸连接。
9.优选的，所述动力环的底端开设有与所述连接块相适配的安装槽，所述安装槽沿所述动力环转动的方向设置；所述连接块与所述安装槽可滑动连接；所述安装槽逆向所述动力环转动的一端设置有定位组件。
10.优选的，所述定位组件包括纵向开设在所述安装槽顶端的定位孔，所述定位孔内固接有定位弹簧，所述定位弹簧靠近所述定位孔出口的一端固接有定位球；所述定位球与
所述连接块顶端的球槽卡接。
11.优选的，若干所述连接块周向等间距固定在所述刀盘的顶端，所述安装槽的布置与所述连接块相适配。
12.优选的，所述连接块包括两个固接的圆柱块，直径较小的所述圆柱块与所述刀盘的顶端固接；所述连接块的截面为t型。
13.优选的，所述底座上设有调平组件，用于调平所述底座的顶面。
14.本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型公开了一种原状土三轴试样旋降制取装置，通过装夹机构安装固定土样毛坯，然后通过切削机构对土样毛坯进行切削，切削的过程中土样毛坯固定，切削机构运动，防止土样毛坯高度旋转造成内部崩裂；切削机构的动力组件带动切刀组件高速旋转进行切割，切刀组件与动力组件便于安装拆卸，便于更换和检修切刀组件；切刀组件中的进给齿轮同时带动进给刀架移动，在不拆卸切刀组件的情况下调节切刀的切削进给量，便于进行多次切削，防止切削进给量过大导致的土样毛坯应力过大而破裂，降低土样毛坯的破坏几率；切刀的调节方便，速度快，无需更换切刀，提高了切削的速度，提高了原状土三轴试样的制备效率。本实用新型结构简单、使用方便、调节灵活，对土样毛坯的破坏程度小，可应用于制备各种型号的原状土三轴试样，方便进行试验，提高了土木工程施工的建设效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
16.图1为本实用新型原状土三轴试样旋降制取装置三维图；
17.图2为本实用新型原状土三轴试样旋降制取装置主视图；
18.图3为本实用新型切刀组件三维图；
19.图4为本实用新型切刀组件俯视结构示意图；
20.图5为本实用新型切刀组件纵向结构示意图；
21.图6为本实用新型安装槽的结构示意如图；
22.图7为图6中a的局部放大图；
23.其中，1、毛坯；2、动力组件；3、切刀组件；4、刀盘；5、进给齿轮；6、螺旋槽；7、刀架；8、切刀；9、切削支架；10、切削电机；11、动力环；12、连接块；13、安装槽；14、定位组件；15、定位孔；16、定位弹簧；17、定位球；18、球槽；19、底座；20、支撑杆组；21、调平组件。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具
体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.参照图1-7，本实用新型提供一种原状土三轴试样旋降制取装置，包括
27.装夹机构，装夹机构用于安装土样毛坯1；装夹机构包括底座19和固定在底座19顶端的支撑杆组20；
28.切削机构，切削机构用于切削土样毛坯1，切削机构与支撑杆组20滑动连接；切削机构包括动力组件2和切刀组件3；动力组件2与切刀组件3传动连接；
29.切刀组件3包括和动力组件2底端传动连接的刀盘4，刀盘4的内腔转动连接有进给齿轮5，进给齿轮5的顶端通过螺旋槽6啮合连接有若干进给刀架7，若干进给刀架7周向等间距布置；进给刀架7靠近刀盘4圆心的一端固接有切刀8，切刀8与土样毛坯1抵接。
30.本实用新型通过装夹机构安装固定土样毛坯1，然后通过切削机构对土样毛坯1进行切削，切削的过程中土样毛坯1固定，切削机构运动，防止土样毛坯1高度旋转造成内部崩裂；切削机构的动力组件2带动切刀组件3高速旋转进行切割，切刀组件3与动力组件2便于安装拆卸，便于更换和检修切刀组件3；切刀组件3中的进给齿轮5同时带动进给刀架7移动，在不拆卸切刀组件3的情况下调节切刀8的切削进给量，便于进行多次切削，防止切削进给量过大导致的土样毛坯1应力过大而破裂，降低土样毛坯1的破坏几率；切刀8的调节方便，速度快，无需更换切刀8，提高了切削的速度，提高了原状土三轴试样的制备效率。
31.进一步优化方案，动力组件2包括与支撑杆组20滑动连接的切削支架9，切削支架9的顶端固顶安装有切削电机10，切削电机10的输出端伸入切削支架9并传动连接有动力环11，动力环11与切削支架9转动连接；刀盘4通过连接块12与动力环11的底端可拆卸连接。
32.进一步优化方案，动力环11的底端开设有与连接块12相适配的安装槽13，安装槽13沿动力环11转动的方向设置；连接块12与安装槽13可滑动连接；安装槽13逆向动力环11转动的一端设置有定位组件14；定位组件14包括纵向开设在安装槽13顶端的定位孔15，定位孔15内固接有定位弹簧16，定位弹簧16靠近定位孔15出口的一端固接有定位球17；定位球17与连接块12顶端的球槽18卡接。连接块12卡在安装槽13内，且安装槽13的脱出点在安装槽13朝向动力环11旋转方向的一端，当连接块12卡入安装槽13内且带动刀盘4转动时，连接块12在离心力的作用下被压在安装槽13与转动方向相反的一端，并通过安装槽13的端头推动连接块12带动刀盘4一同转动，进行切削运动。安装刀盘4时，将连接块12从安装槽13的脱出点卡紧安装槽13内，然后向与动力环11转动方向相反的方向转动刀盘4，直到连接块12的侧壁抵住安装槽13转动方向相反的端头，球槽18与定位孔15相对，定位弹簧16在定位孔15内舒张，推动定位球17卡入球槽18内，完成定位。拆卸时，顶住动力环11不动，沿切削方向转动刀盘4使连接块12转到安装槽13的脱出端，即可取下刀盘4。
33.进一步的，切削支架9的底端贯穿开设有与安装槽13所在的区域对应的环槽，环槽的宽度不小于连接块12的最大直径，用于将安装块伸入切削支架9内与动力环11连接。进一步优化方案，若干连接块12周向等间距固定在刀盘4的顶端，安装槽13的布置与连接块12相适配。连接块12和安装槽13都设置若干个，均匀分布在刀盘4的顶端和动力环11的底端，二者的受力分布均匀，防止偏斜。
34.进一步优化方案，连接块12包括两个固接的圆柱块，直径较小的圆柱块与刀盘4的顶端固接；连接块12的截面为t型。连接快的截面为t型，安装槽13的截面与连接块12的截面相适配，方便连接块12和安装槽13卡住，使二者安装牢固，防止切削时脱开引起危险。
35.进一步优化方案，底座19上设有调平组件21，用于调平底座19的顶面。调平组件21能将底座19的上端面调平，当土样毛坯1固定在底座19的顶端时，确保土样毛坯1的垂直度，防止切削成的原状土三轴试样内部存在斜向分层，导致试验数据与实际存在误差。
36.进一步的，调平组件21包括调节螺栓和气泡水平仪，气泡水平仪安装在底座19的顶端，用于检测底座19的水平度；调节螺栓包括若干颗，均匀分布在制作的下端，从各个方向调节底座19的水平度。
37.使用方法：
38.在选定的取样地点钻孔取样，获得土样毛坯1，土样毛坯1的外形尺寸大于最终的原状土三轴试样，预留足量的切削余量，同时防止钻孔取样的过程中对土样毛坯1的内部造成影响。检测获得土样毛坯1的土质，根据土样毛坯1的硬度和含水量选择合适的切削速度和切削进给量。
39.将底座19放大制样点的地面上，然后通过气泡水平仪观察底座19的水平度，通过调节螺栓将底座19的顶面调平，然后将土样毛坯1垂直固定在底座19的顶面上。
40.将切削机构的切削支架9外的通孔套在支撑杆组20上，使切削支架9的环孔中心正对土样毛坯1的中心轴，然后将切刀组件3的刀盘4通过连接块12卡入动力环11下端内的安装槽13内，直到定位球17卡入连接块12顶端内的球槽18内。最后通过工具转动进给齿轮5，通过进给齿轮5顶面的螺旋槽6调节与之啮合的进给刀架7的位置，使切刀8移动到切入土样毛坯1的外壁一次进给量的位置。
41.启动切削电机10，带动动力环11转动，进而使刀盘4带动切刀8以土样毛坯1的中心为轴高速转动，进行匀速向下切削；每切削土样毛坯1高度的1/3-1/2就停止切削电机10，清理四周的土样切屑，防止土样切屑影响切削过程；然后依次切削直到切刀8的刀尖到达底座19顶面一定的距离，再次停止切削电机10；将切削机构再次抬高到土样毛坯1的顶端，重复调节进给刀架7的位置，使切刀8向中心移动一个进给量的长度，然后再次重复首次切削时的操作。
42.多次重复以上操作，直到土样毛坯1的外径达到预定的原状土三轴试样的直径，然后取下切削机构，用切割锯将土样毛坯1两端的位置切掉，获得完整的原状土三轴试样。
43.本实用新型结构简单、使用方便、调节灵活，对土样毛坯1的破坏程度小，可应用于制备各种型号的原状土三轴试样，方便进行试验，提高了土木工程施工的建设效率。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
45.以上的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。