公路土基冻融循环试验装置的制作方法

1.本技术涉及冻融试验设备领域，具体而言，涉及公路土基冻融循环试验装置。


背景技术：

2.使用中的道路，不仅承受车辆荷载重复作用，而且其内部含水率存在季节性重复变化，尤其是位于季节性冻土区的道路工程，路基土体在在反复的冻结和融化导致的干湿循环作用下，路基中水分迁移现象明显，造成路基土的非饱和状态改变，使土体强度下降，路基稳定性降低，甚至出现冻胀现象，严重影响道路的使用性能和使用寿命。因此公路土基冻融循环试验对于研究路基土经冻融导致的干湿循环作用后的土基物理力学特性变化规律，具有重要作用，也是为道路工程设计提供必要设计参数的重要手段。
3.目前，冻融试验箱是常用的一种进行公路土基冻融循环试验的重要设备，其结构紧凑、占地面积和空间占用小，安装布置简单，使用操作和维护方便，可以预先设定参数然后自动运行，因此被广泛运用于各地各类室内公路土基冻融循环试验。现有的冻融试验箱是将若干个试件盒直接摆放在冻融试验箱的冷冻室中，试件盒盛放试样后，重量较大，因为种种原因，例如向冷冻室中添加防冻液时，经常需要取出和置入部分试件盒，当需要移动的试件盒数量较多时，放置和取出占用人力多，易增大试验人员的工作强度。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出公路土基冻融循环试验装置，所述公路土基冻融循环试验装置无需频繁取出和置入部分盛有试样的试件盒，即可方便地完成相关操作，降低试验人员的劳动强度。
5.本技术是这样实现的：
6.本技术提供了公路土基冻融循环试验装置包括冻融试验箱本体、支撑固定机构和抬升机构。
7.所述冻融试验箱本体包括支撑固定块，若干个所述支撑固定块对称设置在所述冻融试验箱本体的冷冻室内部两侧，所述支撑固定块固定连接于所述冻融试验箱本体的冷冻室内侧，所述支撑固定块上侧开设有凹槽，所述支撑固定机构包括试件盒、支架和侧架，所述支架的两端设置在所述支撑固定块上，若干个所述试件盒设置在所述支架上，两个所述侧架对称设置在所述支架上侧两端，所述抬升机构包括延伸板、摆缸、连接板、第一液压缸、第一连接块、第二液压缸和第二连接块，两个所述延伸板对称设置在所述冻融试验箱本体的冷冻室入口处两侧，所述摆缸设置在所述延伸板顶端外侧，所述连接板固定连接于所述摆缸一侧，所述第一液压缸固定连接于所述延伸板顶端远离所述冻融试验箱本体的冷冻室一侧，所述第一连接块固定连接于所述第一液压缸的活塞杆顶端，所述第一连接块设置在所述延伸板靠近所述冻融试验箱本体的冷冻室一侧，所述第二液压缸上端固定连接于所述第一连接块下侧，所述第二连接块固定连接于所述第二液压缸的活塞杆下端。
8.在本技术的一种实施例中，所述支撑固定块上侧的凹槽内部设置有缓冲垫。
9.在本技术的一种实施例中，所述冻融试验箱本体的冷冻室入口处上侧边沿设置有缓冲圈，所述缓冲圈设置在两个所述延伸板之间。
10.在本技术的一种实施例中，所述冻融试验箱本体的冷冻室盖板下侧边沿设置有密封圈，所述密封圈和所述缓冲圈对应设置。
11.在本技术的一种实施例中，所述试件盒的入口处边沿外部设置有檐口，所述檐口上对称设置有两个把手。
12.在本技术的一种实施例中，所述把手上设置有把手套。
13.在本技术的一种实施例中，所述连接板上端外侧设置有横架，所述横架一端固定连接于所述连接板上端外侧，所述第一液压缸固定连接于所述横架内部，所述第一液压缸的活塞杆贯穿于所述连接板。
14.在本技术的一种实施例中，所述第一连接块靠近所述连接板一侧设置有两根导杆，两根所述导杆并列设置。
15.在本技术的一种实施例中，所述导杆一端固定连接于所述第一连接块，所述导杆另一端滑动贯穿于所述连接板和所述横架。
16.在本技术的一种实施例中，所述第一连接块下侧安装有固定架，所述第二液压缸固定连接于所述固定架内部，所述第二液压缸的活塞杆贯穿于所述固定架下侧。
17.在本技术的一种实施例中，所述公路土基冻融循环试验装置还包括扣合机构和平移机构。
18.所述扣合机构包括卡扣、承托架、弹簧和支板，两个所述卡扣设置在所述檐口两侧，所述卡扣固定连接于所述支架上侧，所述承托架设置在所述试件盒下方外部，所述承托架上端固定连接于所述支架下侧，若干个所述弹簧均匀设置在所述承托架内部底侧，所述弹簧下端固定连接于所述承托架内部底侧，所述支板设置在所述承托架内部，所述弹簧上端固定连接于所述支板下侧，所述平移机构包括伺服电机和承重轮，所述伺服电机固定连接于所述第二连接块远离所述延伸板一侧，所述伺服电机的输出端转动贯穿于所述第二连接块，若干个所述承重轮均匀设置在所述第二连接块靠近所述延伸板一侧，若干个所述承重轮分别转动连接于所述第二连接块，一个所述承重轮固定连接于所述伺服电机的输出端。
19.在本技术的一种实施例中，所述卡扣包括第三连接块、连接轴和卡块，两个所述第三连接块固定连接于所述支架上侧，所述连接轴两端分别固定连接于所述第三连接块，所述连接轴转动贯穿于所述卡块下端，所述卡块设置在两个所述第三连接块之间。
20.在本技术的一种实施例中，所述卡块下端和两个所述第三连接块之间分别设置有扭簧，所述连接轴贯穿于所述扭簧，所述扭簧两端分别固定连接于所述卡块和所述第三连接块。
21.在本技术的一种实施例中，所述承重轮上方对应设置有定位轮，所述定位轮转动连接于所述第二连接块，所述承重轮和所述定位轮之间的距离和所述侧架的厚度相同。
22.在本技术的一种实施例中，所述承重轮和所述定位轮外部设置有保护壳，所述保护壳远离所述第二连接块一侧开设有槽口，所述槽口设置在所述承重轮和所述定位轮之间，所述槽口的宽度大于所述承重轮和所述定位轮之间的距离，所述槽口的深度大于所述侧架的宽度。
卡扣；411-第三连接块；412-连接轴；413-卡块；414-扭簧；420-承托架；430-弹簧；440-支板；500-平移机构；510-伺服电机；520-承重轮；530-定位轮；540-保护壳；541-槽口；550-防滑层；560-定位箍。
具体实施方式
38.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.实施例
46.如图1-图7所示，根据本技术实施例的公路土基冻融循环试验装置包括冻融试验箱本体100、支撑固定机构200、抬升机构300、扣合机构400和平移机构500，支撑固定机构
200设置在冻融试验箱本体100的冷冻室中，便于放置试件盒210，抬升机构300设置在冻融试验箱本体100的外部两侧，便于抬升和置入支撑固定机构200，扣合机构400设置在支撑固定机构200上，便于固定试件盒210，平移机构500设置在抬升机构300末端，可以平移支撑固定机构200，以便更加便捷地进行操作。
47.根据本技术的一些实施例，如图1-图3所示，冻融试验箱本体100包括支撑固定块110，若干个支撑固定块110对称设置在冻融试验箱本体100的冷冻室内部两侧，支撑固定块110固定连接于冻融试验箱本体100的冷冻室内侧，支撑固定块110通过焊接或紧固螺丝固定连接于冻融试验箱本体100的冷冻室内侧，支撑固定块110上侧开设有凹槽，支撑固定块110上侧的凹槽内部设置有缓冲垫111，支撑固定块110上侧的凹槽便于卡住支架220，缓冲垫111起到防撞击保护作用，冻融试验箱本体100的冷冻室入口处上侧边沿设置有缓冲圈120，缓冲圈120设置在两个延伸板310之间，冻融试验箱本体100的冷冻室盖板下侧边沿设置有密封圈130，密封圈130和缓冲圈120对应设置，缓冲圈120可以防止冻融试验箱本体100的冷冻室盖板合闭时直接撞击冷冻室入口边沿导致损坏，亦可配合密封圈130使冻融试验箱本体100的冷冻室与外界隔绝，保持冷冻室内温度稳定。
48.根据本技术的一些实施例，如图4-图5所示，支撑固定机构200包括试件盒210、支架220和侧架230，支架220的两端设置在支撑固定块110上，若干个试件盒210设置在支架220上，两个侧架230对称设置在支架220上侧两端，试件盒210的入口处边沿外部设置有檐口212，檐口212上对称设置有两个把手211，把手211上设置有把手套2111，檐口212尺寸大于支架220的单元格尺寸，可以使试件盒210置入支架220后不会滑落，通过把手211便于取出和置入试件盒210，把手套2111可使试验人员更加舒适地握住把手211，同时把手套2111可以增大摩擦力。
49.根据本技术的一些实施例，如图6所示，抬升机构300包括延伸板310、摆缸320、连接板330、第一液压缸340、第一连接块350、第二液压缸360和第二连接块370，两个延伸板310对称设置在冻融试验箱本体100的冷冻室入口处两侧，摆缸320设置在延伸板310顶端外侧，连接板330固定连接于摆缸320一侧，连接板330通过焊接固定连接于摆缸320一侧，第一液压缸340固定连接于延伸板310顶端远离冻融试验箱本体100的冷冻室一侧，第一液压缸340通过焊接或铆接固定连接于延伸板310顶端远离冻融试验箱本体100的冷冻室一侧，第一连接块350固定连接于第一液压缸340的活塞杆顶端，第一连接块350通过焊接或铆接固定连接于第一液压缸340的活塞杆顶端，第一连接块350设置在延伸板310靠近冻融试验箱本体100的冷冻室一侧，第二液压缸360上端固定连接于第一连接块350下侧，第二液压缸360上端通过焊接或铆接固定连接于第一连接块350下侧，第二连接块370固定连接于第二液压缸360的活塞杆下端，第二连接块370通过焊接或铆接固定连接于第二液压缸360的活塞杆下端，连接板330上端外侧设置有横架331，横架331一端固定连接于连接板330上端外侧，横架331一端通过焊接固定连接于连接板330上端外侧，第一液压缸340固定连接于横架331内部，第一液压缸340的活塞杆贯穿于连接板330，横架331可以为第一液压缸340提供固定支撑，使其有效荷载第一连接块350及其下侧的结构重量，第一连接块350靠近连接板330一侧设置有两根导杆351，两根导杆351并列设置，导杆351一端固定连接于第一连接块350，导杆351一端通过焊接或铆接固定连接于第一连接块350，导杆351另一端滑动贯穿于连接板330和横架331，导杆351可以随第一液压缸340的活塞杆伸缩而伸缩，同时为第一液压缸
340的活塞杆提供支撑力，第一连接块350下侧安装有固定架352，第二液压缸360固定连接于固定架352内部，第二液压缸360的活塞杆贯穿于固定架352下侧，固定架352可以有效的固定第二液压缸360，第一液压缸340配合第二液压缸360控制第二连接块370卡接侧架230，便于提升或降低支架220，从而整体取出或置入试件盒210。
50.根据本技术的一些实施例，如图5和图8所示，扣合机构400包括卡扣410、承托架420、弹簧430和支板440，两个卡扣410设置在檐口212两侧，卡扣410固定连接于支架220上侧，承托架420设置在试件盒210下方外部，承托架420上端固定连接于支架220下侧，承托架420上端通过焊接固定连接于支架220下侧，若干个弹簧430均匀设置在承托架420内部底侧，弹簧430下端固定连接于承托架420内部底侧，弹簧430下端通过焊接或铆接固定连接于承托架420内部底侧，支板440设置在承托架420内部，弹簧430上端固定连接于支板440下侧，弹簧430上端通过焊接或铆接固定连接于支板440下侧，卡扣410包括第三连接块411、连接轴412和卡块413，两个第三连接块411固定连接于支架220上侧，两个第三连接块411通过焊接固定连接于支架220上侧，连接轴412两端分别固定连接于第三连接块411，连接轴412两端分别通过焊接或铆接固定连接于第三连接块411，连接轴412转动贯穿于卡块413下端，卡块413设置在两个第三连接块411之间，卡块413下端和两个第三连接块411之间分别设置有扭簧414，连接轴412贯穿于扭簧414，扭簧414两端分别固定连接于卡块413和第三连接块411，扭簧414两端分别通过焊接或铆接固定连接于卡块413和第三连接块411，当试件盒210置入支架220时，卡块413会被试件盒210向两侧外部推开，试件盒210完全置入后，卡块413会在扭簧414的弹力作用下回弹，卡住试件盒210的檐口212，使试件盒210固定，同时试件盒210底部会压迫支板440和弹簧430，蓄积弹性势能，当需要取出试件盒210时，先向檐口212两侧外部拨开两个卡块413，试件盒210即可在弹簧430的弹力作用下通过支板440将试件盒210从支架220中向上推出，即可方便地取出试件盒210，如果只使用部分试件盒210进行试验的话，未使用的试件盒210中就无需再像传统做法那样添加试样，以防止在空的试件盒210在冻融试验箱本体100的冷冻室中加入的冷冻液中浮起，降低了工作量，同时减少了支撑固定机构200整体的重量，便于操作和保证试验的稳定持续进行。
51.根据本技术的一些实施例，如图6-图7和图9-图10所示，平移机构500包括伺服电机510和承重轮520，伺服电机510固定连接于第二连接块370远离延伸板310一侧，伺服电机510通过焊接或紧固螺丝固定连接于第二连接块370远离延伸板310一侧，伺服电机510的输出端转动贯穿于第二连接块370，若干个承重轮520均匀设置在第二连接块370靠近延伸板310一侧，若干个承重轮520分别转动连接于第二连接块370，一个承重轮520固定连接于伺服电机510的输出端，一个承重轮520通过焊接或铆接固定连接于伺服电机510的输出端，承重轮520上方对应设置有定位轮530，定位轮530转动连接于第二连接块370，承重轮520和定位轮530之间的距离和侧架230的厚度相同，当第二连接块370靠近侧架230时，承重轮520贴合于侧架230内部上侧，定位轮530贴合于侧架230外部上侧，即可在水平方向上卡住侧架230，当通过侧架230提升起支架220后，即可通过伺服电机510驱动一个承重轮520带动侧架230和支架220平移，进而连带试件盒210平移到合适位置，方便取出和置入试件盒210，承重轮520和定位轮530外部设置有保护壳540，保护壳540远离第二连接块370一侧开设有槽口541，槽口541设置在承重轮520和定位轮530之间，槽口541的宽度大于承重轮520和定位轮530之间的距离，槽口541的深度大于侧架230的宽度，保护壳540可以将承重轮520和定位轮
530与外部隔离，防止异物进入或者伤害附近人员，槽口541可以使保护壳540不妨碍承重轮520和定位轮530卡接侧架230，承重轮520和定位轮530侧表面分别设置有防滑层550，防滑层550可以增大摩擦力，使侧架230更加平顺地平移，承重轮520靠近第二连接块370一端外部设置有定位箍560，定位轮530靠近第二连接块370一端外部也设置有定位箍560，定位箍560可以在承重轮520和定位轮530卡住侧架230时提供限位，利于伺服电机510平稳地驱动侧架230。
52.具体的，该公路土基冻融循环试验装置的工作原理：使用时，打开冻融试验箱本体100的冷冻室盖板，通过摆缸320驱动延伸板310至竖直状态，通过第一液压缸340向冷冻室上方推进第一连接块350，横架331可以为第一液压缸340提供固定支撑，使其有效荷载第一连接块350及其下侧的结构重量，导杆351可以随第一液压缸340的活塞杆伸缩而伸缩，同时为第一液压缸340的活塞杆提供支撑力，并通过第二液压缸360调整第二连接块370的高度，固定架352可以有效的固定第二液压缸360，使第二连接块370置于两个侧架230之间并低于侧架230上侧，然后回缩第一液压缸340和第二液压缸360使第二连接块370卡住侧架230，通过第二液压缸360提升支架220，第二连接块370靠近侧架230时，承重轮520贴合于侧架230内部上侧，定位轮530贴合于侧架230外部上侧，即可在水平方向上卡住侧架230，定位箍560可以在承重轮520和定位轮530卡住侧架230时提供限位，当通过侧架230提升起支架220后，即可通过伺服电机510驱动一个承重轮520带动侧架230和支架220平移，进而连带试件盒210平移到合适位置，方便取出和置入试件盒210，保护壳540可以将承重轮520和定位轮530与外部隔离，防止异物进入或者伤害附近人员，槽口541可以使保护壳540不妨碍承重轮520和定位轮530卡接侧架230，然后将公路土基试样依次加入试件盒210中，并依次放置在支架220上，檐口212尺寸大于支架220的单元格尺寸，可以使试件盒210置入支架220后不会滑落，通过把手211便于取出和置入试件盒210，当试件盒210置入支架220时，卡块413会被试件盒210向两侧外部推开，试件盒210完全置入后，卡块413会在扭簧414的弹力作用下回弹，卡住试件盒210的檐口212，使试件盒210固定，同时试件盒210底部会压迫支板440和弹簧430，蓄积弹性势能，将吸温传感器预埋在位于中心的试件盒210中的试样中，向位于中心的试件盒210中加入防冻液，向其余试件盒210中加水，以没过试样为准，然后向冷冻室中加入防冻液，至液面高于试件盒210中的试样的上表面数公分为止，然后通过第二液压缸360降低支架220的高度，将支架220放置在支撑固定块110上，固定块110上侧的凹槽便于卡住支架220，缓冲垫111起到防撞击保护作用，缓冲圈120可以防止冻融试验箱本体100的冷冻室盖板合闭时直接撞击冷冻室入口边沿导致损坏，亦可配合密封圈130使冻融试验箱本体100的冷冻室与外界隔绝，保持冷冻室内温度稳定，再通过第一液压缸340和第二液压缸360将第二连接块370撤出冷冻室，并使第一连接块350和第二连接块370靠近连接板330，再次通过摆缸320旋转连接板330，向冻融试验箱本体100外部旁侧收纳，将其余传感器通过试件盒210或支架220的缝隙均匀地置入冻融试验箱本体100的冷冻室中，关闭冷冻室盖板，将冻融试验箱本体100通电，通过冻融试验箱本体100的触摸屏启动设备和设置实验参数，然后即可开始公路土基冻融循环试验，试验完毕后，需要取出试件盒210或更换公路土基试样时，或者在所有试件盒210放置完毕后，需要取出部分试件盒210进行相关操作时，再次重复操作抬升机构300，将支架220连同试件盒210一并取出即可，当需要取出试件盒210时，先向檐口212两侧外部拨开两个卡块413，试件盒210即可在弹簧430的弹力作用下通过支板440将
试件盒210从支架220中向上推出，即可方便地取出试件盒210，如果只使用部分试件盒210进行试验的话，未使用的试件盒210中就无需再像传统做法那样添加试样，以防止在空的试件盒210在冻融试验箱本体100的冷冻室中加入的冷冻液中浮起，降低了工作量，同时减少了支撑固定机构200整体的重量，便于操作和保证试验的稳定持续进行，将所有试件盒210作为一个整体，便于置入和取出所有试件盒210以便进行相关操作，利于降低试验人员的劳动强度。
53.需要说明的是，伺服电机510具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
54.伺服电机510的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
55.以上仅为本技术的优选实施方式而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。