全自动岩石试件风化过程测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验仪器，具体涉及一种全自动岩石试件风化过程测量系统。
【背景技术】
[0002]近年来，干湿循环对岩土体强度的影响研宄已取得一些进展，但国内外就干湿循环对岩石强度的影响研宄仍然偏少。公知的试验操作根据规范规定过程为“吸水-风干”作用。
[0003]“吸水-风干”模拟实验操作完成后，需要进行物理力学参数的测定，用来反映岩石进行干湿循环后的风化程度。此前发明的水岩循环试验仪仅限于自动进行“吸水-风干”作用过程，而岩石试样通过以上实验操作后，需要手动放入岩石试验机进行力学参数测试，此过程仍需人工操作，过程繁琐，耗时耗力。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种全自动岩石试件风化过程测量系统，在准确完成实验的同时，实现整个试验过程自动化。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:包括PLC控制器、测试装置和箱体内底部设置有支座的试验箱，所述试验箱内顶部对称间隔分布有两个真空试验箱和两个烘干试验箱，所述两真空试验箱均与抽真空装置和抽水装置相连接；
[0006]所述测试装置设置在相邻的真空试验箱和烘干试验箱之间，包括一端固定在试验箱内顶部的伸缩杆和回弹仪，伸缩杆下端通过缓冲弹簧连接回弹仪；
[0007]支座上设置有能够升降并旋转的自动升降旋转轴，自动升降旋转轴顶端对称设置有4个用于密封顶部各试验箱的试验箱底盘；
[0008]所述自动升降旋转轴连接有用于控制其升降运动的第一电动机和旋转运动的第二电动机；所述伸缩杆连接有控制其伸缩运动的第三电动机；第一电动机、第二电动机、第三电动机、抽真空装置和抽水装置均与PLC控制器相连接。
[0009]进一步的，所述抽真空装置包括分别与两真空试验箱5相连接的真空泵，PLC控制器依次通过继电器、真空泵驱动电路与真空泵相连；所述真空试验箱内还设置有真空压力传感器，所述真空压力传感器与PLC控制器连接。
[0010]进一步的，所述抽水装置包括控水阀门、水泵和安装在试验箱内的储液箱，两真空试验箱通过过水管路连通后与储液箱连通，双向水泵通过控水阀门与储液箱相连，PLC控制器通过继电器分别与水泵驱动电路和控水阀门相连，水泵驱动电路与双向水泵相连；控水阀门采用电磁阀。
[0011]进一步的，所述烘干试验箱内设置有电热丝和温度传感器，所述温度传感器与PLC控制器连接，烘干箱试验箱顶部开设有通气孔。
[0012]进一步的，所述回弹仪与缓冲弹簧之间安装有弹簧压力传感器。
[0013]进一步的，第一电动机、第二电动机和第三电动机分别通过电机驱动电路和继电器与PLC控制器连接；第一电动机安装在支座上，第二电动机安装在试验箱底盘底面上。
[0014]进一步的，所述两个真空试验箱和两烘干试验箱大小相同，真空试验箱和烘干试验箱之间呈直角安装，测试装置与相邻两试验箱呈45度角安装。
[0015]进一步的，所述试验箱底盘上开设有用于排水的凹槽，并设置有用于夹持样品的弹費夹。
[0016]进一步的，支座上、测试装置下方设置有用于支撑试验箱底盘的支撑杆。
[0017]进一步的，所述回弹仪是型号为HT225型的显数回弹仪。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:通过在试验箱的箱体内顶部设置真空试验箱和烘干试验箱，在箱体内下部、真空试验箱和烘干试验箱下方设置自动升降旋转轴和试验箱底盘，并将自动升降旋转轴的控制电机与PLC控制器相连接，实现“吸水-风干”过程操作的自动化。并且将测试装置设置在真空试验箱和烘干试验箱之间，并将其控制其运动的电机与PLC控制器相连接，实现对检测过程的自动化操作，从而实现岩石试件风化过程测量实验整个过程的自动化，并且能够准确的完成实验。
[0019]进一步的，通过在烘干试验箱上加工有通气孔，方便排出岩样加热过程中蒸发出来的水分。
[0020]进一步的，通过在试验箱底盘上设置凹槽，方便真空试验箱内水的充分排出；通过设置弹簧夹，有效防止岩样在实验过程中滑动。
[0021]进一步的，通过设置支撑杆，在测试装置对对岩石进行测试时，能够对试验箱底盘起到有效的支撑作用。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型整体结构示意图；
[0023]图2为本实用新型试验箱内上部构件俯视图；
[0024]图3为本实用新型试验箱内下部构件俯视图；
[0025]图4为本实用新型剖视图；
[0026]图5为本实用新型自动升降旋转轴的驱动部分结构示意图；
[0027]图6为本实用新型测试装置结构示意图；
[0028]图7为本实用新型控制部分关系示意图；
[0029]其中:1-真空泵，2-水泵，3-控水阀门，4-储液箱，5-真空试验箱，6-烘干试验箱，7-自动升降旋转轴，8-试验箱底盘，9-试验箱，10-温度传感器，11-真空压力传感器，12-PLC控制器，13-继电器，14-电动机驱动电路，15-第一电动机，16-水泵驱动电路，17-加热控制电路，18-电热丝，19-通气孔，20-第二电动机，21-凹槽，22-弹簧夹，23-支座，24-真空泵驱动电路，25-伸缩杆，26-回弹仪，27-支撑杆，28-测试装置，29-第三电动机，30-弹簧压力传感器，31-缓冲弹簧。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
[0031]参见图1至图6，本实用新型包括PLC控制器12、测试装置28和箱体内底部设置有支座23的试验箱9，所述试验箱9内顶部对称间隔分布有两个真空试验箱5和两个烘干试验箱6，所述测试装置28设置在相邻的真空试验箱5和烘干试验箱6之间，包括一端固定在试验箱9内顶部的伸缩杆25和回弹仪26，伸缩杆25下端通过缓冲弹簧31连接回弹仪26 ;回弹仪26与缓冲弹簧31之间安装有弹簧压力传感器30。回弹仪26可通过伸缩杆25带动，实现上下移动，在测试过程中，缓冲弹簧31可以使回弹仪26受力均匀，并起到缓冲作用。
[0032]两个真空试验箱5和两烘干试验箱6大小相同，真空试验箱5和烘干试验箱6之间呈直角安装，测试装置28与相邻两试验箱呈45度角安装。两真空试验箱5均与抽真空装置和抽水装置相连接；抽真空装置包括分别与两真空试验箱5相连接的真空泵1，PLC控制器12依次通过继电器13、真空泵驱动电路24与真空泵I相连；所述真空试验箱5内还设置有真空压力传感器11，所述真空压力传感器11与PLC控制器12连接。抽水装置包括控水阀门3、水泵2和安装在试验箱9内的储液箱4，两真空试验箱5通过过水管路连通后与储液箱4连通，双向水泵2通过控水阀门3与储液箱4相连，PLC控制器12通过继电器13分别与水泵驱动电路16和控水阀门3相连，水泵驱动电路16与双向水泵2相连；控水阀门3采用电磁阀，用于与双向水泵2同时打开和关闭，控制水的进入和流出。
[0033]试验箱9内，支座23上设置有能够升降并旋转的自动升降旋转轴7，自动升降旋转轴7顶端对称设置有4个用于密封顶部各试验箱的试验箱底盘8 ;试验箱底盘8上开设有用于排水的凹槽21，并设置有用于夹持样品的弹簧夹22。凹槽21在试验过程中用来让真空试验箱5中的水充分排出，弹簧夹22用来防止岩样的滑动。
[0034]自动升降旋转轴7连接有用于控制其升降运动的第一电动机15和旋转运动的第二电动机20 ;所述伸缩杆25连接有控制其伸缩运动的第三电动机29。第一电动机15、第二电动机20和第三电动机29分别通过电机驱动电路14和继电器13与PLC控制器12连接；第一电动机15安装在支座23上，第二电动机20安装在试验箱底盘8底面上。
[0035]烘干试验箱6内设置有电热丝18和温度传感器10，所述温度传感器10与PLC控制器12连接，烘干箱试验箱6顶部开设有通气孔19，用于在对岩样加热过程中排出从岩样中蒸发出来的水分。支座27上、测试装置28下方设置有用于支撑试验箱底盘8的支撑杆27，支撑杆27在测试装置28对岩石进行测试时用来支撑试验箱底盘8。
[0036]PLC控制器12采用型号为C200HE-CPU42-E的PLC控制器，其中:
[0037]输入接口模块:共计5个，包括温度传感模块、压力传感模块、交流输入口模块、位置控制模块、拨码开关模块。温度和压力为连续变化的量，但只有当温度和压力达到试验要求的设定值时，后续动作才能被触发，即温度信号和压力信号均为开关量，不需要A/D转换模块；交流输入口模块用来与电源连接，为PLC控制器12供电，位置控制模块用于设定自动升降旋转轴7的升降高度和旋转角度；拨码开关用来设定烘干试验箱6烘烤岩石的具体时间。
[0038]输出接口模块:包括12个开关量和I个RS-232串行接口。10个开关量用继电器输出，包括:KM1和KM2 (分别控制第一电动机15的正反转)，KM3和KM4 (分别控制第二电动机20的正反转)，KM5和KM6 (分别控制双向水泵2和控水阀门3的启停)，KM7和KM8 (分别控制电热丝18的加热和停止加热)，KM9和KMlO (分别控制真空泵I的启停)，KMll和KMl2 (分别控制第三电动机29的正反转)；RS-232串行接口(与上位计算机连接，具体显示温度和压力的变化，可随时改变对温度和压力的控制)。
[0039]温度传感器10优选PT1000温度传感器，常数B值为3470K 土 I %，基准电阻为25°C对应电阻5ΚΩ ±1%。能够满足室温25°C到控制箱内60°C温度的温度变化范围的测试要求。
[0040]真空压力传感器12，该压力传感器供电电压为24DCV，产品零点温漂移(±0.05% FS0C ;量程温度漂移彡±0.05% FS0C ;安全过载:150% FS ;极限过载:200%FS，适用于本装置的测量环境。
[0041]弹簧压力传感器30选用普通压电式压力传感器。
[0042]回弹仪26选用HT225型显数回弹仪，其基本参数如下:
[0043]测强范围:1060Mpa ;标称动能:20207J
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