撑框架6上与齿轮11相同方向的侧部，齿条12与齿轮11相啮合且当手柄10下拉时，刀具17通过进刀口 26插在空腔22内。即手柄10下拉时，齿轮11旋转带动齿条12行走，齿条12向下运动，带动刀具17插在空腔22内。当手柄10上抬或松开时，通过扭转弹簧15的弹簧力，齿轮11反向旋转带动齿条12向上运动，从而带动刀具17离开空腔22。
[0028]为了保证刀具17下行运动时的垂直度，还可以在传动系统2中加装导向杆7。导向杆7上端通过坚固件A8固定安装在支撑框架6上，导向杆7下端固定安装在限位腔体4上，即导向杆7与齿条12相平行。刀盘架16贯穿安装在导向杆7上，利用轴承实现与导向杆7的滑动配合，使得刀盘架16在下行运动时，同时以导向杆7和齿条12为导向，更一步的保证了刀具17下行垂直准确度。
[0029]鉴于土工试验的特殊性，在进行现场采取的原状土样进行分块作业时，现有技术中利用钢丝进行切割，由于钢丝的较细，基本没有截面积，便于切割。并且传统的刀具结构中刀刃为矩形结构、整体刀面为实心结构，其中矩形刀刃造成切割面过大、切割困难，实心刀面造成下切土样时侧向阻力较大，刀刃面用力过于集中，整体上造成分块作业对原状土样的扰动性较大。为了尽量减少对原状土样的扰动性，刀具17的上部刀背处可以设计为矩形结构，刀具17的下部刀刃处为半圆形结构，刀具17自刀背至刀刃方向为矩形纵向连接半圆形结构。刀具17的中部可以设圆形孔洞18，使得刀具17下切时，避免刀具17的应力集中，延长刀具17的使用寿命。并且刀具17的中部采用圆形孔洞18的结构设计，更重要的是减少切样过程中刀具受到的土的侧阻力。如刀具所受总的阻力F=单位面积所受阻力f乘以刀具的面积A，而当减小刀具的面积A、单位面积所受阻力f不变时，则刀具所受总的阻力F值减小。刀具17上部刀背处(矩形结构处)可以采用较厚钢材，刀具17下部刀刃处(半圆形结构处)可以采用较薄钢材，致使刀具17的刀具面呈斜面结构，可以更好的使得刀具17上部刀背处轻松切入土样，更进一步的减少土样的扰动性。
[0030]为了方便更换刀具17，刀盘架16下方设有T形卡槽19，刀具17的上部设有T形头36，刀具17通过T形头36安装在刀盘架16的T形卡槽19上。T形头36卡在T形卡槽19上，实现了上下限位，当刀具17损坏需要进行更换刀具17时，再将T形头36从T形卡槽19上滑动取出更换即可。
[0031]经过现场采集的原状土样，放入空腔22内可以实现其切样作业，但原状土样并未在空腔22内固定，切样过程也可能会造成原状土样的移动。因此如图10和图11所示，还可以使用土样盒5，土样盒5位于空腔22内，土样盒5包括底盒28和上盖27，底盒28为圆柱体结构，其两侧为圆盘，上盖27通过铰链安装在底盒28上，通过上盖27盖在底盒28上形成一个封闭盒体。在上盖27上可以安装开关扣30，在底盒28上安装凸起，通过开关扣30和凸起的组合实现上盖27的上锁、解锁。上盖27上设有入刀口 37，入刀口 37与进刀口26上下对应，刀具17可以通过进刀口 26穿入入刀口 37，从而进入底盒28。在此，入刀口37、进刀口 26可以设计成仅在上盖27、腔体外壳21上部的截面开口，也可以设计成除底部以外的上部、两个侧部均设计开口，从而方便刀具17的整体切入。并且便于实现一次操作即可完成分段切样作业，刀具17、进刀口 26和入刀口 37的数量均至少为2个，一般可以为7个，相邻的刀具17、相邻的进刀口 26和相邻的入刀口 37之间的间距均为20mm或40mmo
[0032]为了适应尺寸不同、不够标准的原状试样，可以在底盒28的侧部贯穿螺纹安装螺杆33，螺杆33在底盒28的侧部通过螺纹旋转运动。螺杆33上位于底盒28内的一端固定安装有钢片31，螺杆33上位于底盒28外的一端固定安装有旋钮32。通过旋钮32的旋转，实现螺杆33的左右运动，从而带动钢片31的左右运动，实现将不够标准的原状试样夹紧的作用。
[0033]腔体外壳21上位于空腔22的底部设有导向槽24，腔体外壳21上位于空腔22的侧部设有卡槽23。与导向槽24和卡槽23相配套的，在土样盒5的下方固定安装有导向条29，土样盒5的侧部固定安装有卡条34，导向条29插在导向槽24内，卡条34插在卡槽23内。通过导向条29与导向槽24配合、卡条34与卡槽23相配合，实现了腔体外壳21与土样盒5在至少两个位置的限定，即防止土样盒5在腔体外壳21内的旋转。同理，还可以在腔体外壳21塞入、取出土样盒5的侧部安装一个限位挡条35，当土样盒5塞入后，将限位挡条35上拨，使限位挡条35挡在土样盒5外部，限制了土样盒5在腔体外壳21内的左右位移。
[0034]在实际使用时，需要进行原状土样分段切样时，如图1所示，将原状土样放入底盒28，盖上上盖27，旋转旋钮32，使用钢片31将土样在底盒28里抵到位。将土样盒5放入腔体外壳21的空腔22内，使用限位挡条35进行限位。如图2所示，下拉手柄10，带动齿轮11旋转，由于齿轮11与齿条12相啮合且齿轮11通过转动轴14已限定在支撑框架6上，则齿轮11旋转带动齿条12的向下运动。齿条12则带动刀盘架16向下运动，刀盘架16在齿条12和导向杆7的限位下，将刀具17通过进刀口 26、入刀口 37插入空腔22、底盒28中，对原状土样进行分段切样。
[0035]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及龙等同物界定。
【主权项】
1.一种用于土工试验的土样切样仪，包括支撑框架(6)、传动系统(2)、刀架组件(3)和限位腔体(4)，其特征在于:所述的限位腔体(4)包括腔体外壳(21)和安装在腔体外壳(21)侧部的框架联接块(20)，限位腔体(4)通过框架联接块(20)安装在支撑框架(6)的底部，腔体外壳(21)的中部横向设有空腔(22)，腔体外壳(21)上位于空腔(22)的上方设有进刀口(26);刀架组件(3)包括刀盘架(16)，齿条(12)的下部安装在刀盘架(16)的侧部，刀盘架(16)位于腔体外壳(21)的上方，刀盘架(16)下方安装有刀具(17)，刀具(17)位于进刀口(26)的正上方； 传动系统(2)包括转动轴(14)，转动轴(14)横向贯穿安装在支撑框架(6)上且位于限位腔体(4)的上方，转动轴(14)与支撑框架(6)构成转动配合，转动轴(14)的一端固定安装有手柄(10)，转动轴(14)的另一端固定安装有齿轮(11 )，齿条(12)垂直安装在支撑框架(6)的侧部且与支撑框架(6)构成滑动配合，齿条(12)与齿轮(11)相啮合且当手柄(10)下拉时，刀具(17)通过进刀口(26)插在空腔(22)内。
2.根据权利要求1所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:所述的传动系统(2)还包括导向杆(7)，导向杆(7)上端固定安装在支撑框架(6)上，导向杆(7)下端固定安装在限位腔体(4)上，刀盘架(16)贯穿安装在导向杆(7)上且与导向杆(7)构成滑动配合。
3.根据权利要求1所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:还包括扭转弹簧(15)，扭转弹簧(15)套在转动轴(14)上，扭转弹簧(15)的一端与转动轴(14)固定安装，扭转弹簧(15)的另一端与支撑框架(6)固定安装。
4.根据权利要求1所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:所述的刀具(17)的上部刀背处为矩形结构，刀具(17)的下部刀刃处为半圆形结构，刀具(17)的中部设有圆形孔洞(18)。
5.根据权利要求1所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:所述的刀盘架(16)下方设有T形卡槽(19)，刀具(17)的上部设有T形头(36)，刀具(17)通过T形头(36)安装在刀盘架(16)的T形卡槽(19)上。
6.根据权利要求1所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:还包括土样盒(5)，土样盒(5)位于空腔(22)内，土样盒(5)包括底盒(28)和上盖(27)，上盖(27)通过铰链安装在底盒(28)上，上盖(27)上设有入刀口(37)，入刀口(37)与进刀口(26)上下对应；底盒(28)的侧部贯穿螺纹安装有螺杆(33)，螺杆(33)上位于底盒(28)内的一端固定安装有钢片(31)，螺杆(33 )上位于底盒(28 )外的一端固定安装有旋钮(32 )。
7.根据权利要求6所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:所述的腔体外壳(21)上位于空腔(22)的底部设有导向槽(24)，腔体外壳(21)上位于空腔(22)的侧部设有卡槽(23);所述的土样盒(5)的下方固定安装有导向条(29)，土样盒(5)的侧部固定安装有卡条(34)，导向条(29)插在导向槽(24)内，卡条(34)插在卡槽(23)内。
8.根据权利要求6所述的一种用于土工试验的土样切样仪，其特征在于:所述的刀具(17)、进刀口(26)和入刀口(37)的数量均至少为2个，相邻的刀具(17)、相邻的进刀口(26)和相邻的入刀口(37)之间的间距均为20mm或40mm。
【专利摘要】本发明涉及一种用于土工试验的土样切样仪，与现有技术相比解决了尚无原状土样分块专用装置的缺陷。本发明中齿条的下部安装在刀盘架的侧部，刀盘架位于腔体外壳的上方，刀盘架下方安装有刀具，刀具位于进刀口的正上方；传动系统包括转动轴，转动轴横向贯穿安装在支撑框架上且位于限位腔体的上方，转动轴与支撑框架构成转动配合，转动轴的一端固定安装有手柄，转动轴的另一端固定安装有齿轮，齿条垂直安装在支撑框架的侧部且与支撑框架构成滑动配合，齿条与齿轮相啮合且当手柄下拉时，刀具通过进刀口插在空腔内。本发明能够针对土工试验进行准确分块，切出的土样表面光滑平整、形状规则，易于后期精细制样，且减少了切样扰动。
【IPC分类】G01N1-28
【公开号】CN104849116
【申请号】CN201510267741
【发明人】黄兴怀, 蓝天鹏, 汪岩松, 禹峰, 马克刚, 吴志海, 胡孔飞, 汪海
【申请人】中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月24日