專利名稱：手搖式雙向制樣儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手搖式雙向制樣儀，特別是一種機(jī)械式重塑土制樣器具，屬 于土工試樣制備儀器。
背景技術(shù)：
目前在科學(xué)研究、教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐中需要一定密度、含水量的均勻土樣，但 是已有的制樣儀器是不能達(dá)標(biāo)的，通過(guò)分層擊實(shí)法與單向靜壓法(二者均屬于古 典擊實(shí)法)實(shí)現(xiàn)制樣，由于土樣受力狀態(tài)不均勻，從根源上說(shuō)，是不可能制得均 勻土樣的。雖然近代土力學(xué)從1923年太沙基提出有效應(yīng)力原理以來(lái)，獲得了長(zhǎng) 足的發(fā)展。但是在巖土測(cè)試領(lǐng)域，這仍然是一個(gè)普遍性難題，急需攻克。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種實(shí)現(xiàn)均勻制樣的制 樣儀，通過(guò)手搖齒輪帶動(dòng)制樣儀的連動(dòng)桿，使連動(dòng)桿從相對(duì)的兩個(gè)方向均勻運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的制樣。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是: 一種手搖式雙向制樣儀,包括盛料模具、 制樣容器、帶有磁性的卡筒和底座，制樣容器內(nèi)置于盛料模具中，盛料模具置于 帶有磁性的卡筒中，卡筒固定在底座上，底座上裝有兩個(gè)連動(dòng)桿和一個(gè)傳動(dòng)軸， 兩連動(dòng)桿對(duì)稱分布，每個(gè)連動(dòng)桿的一端均裝有加壓板，兩連動(dòng)桿上加壓板的板面 相向而對(duì)，盛料模具位于兩加壓板的板面之間；兩連動(dòng)桿的另一端裝有傳動(dòng)桿， 兩連動(dòng)桿的另一端均裝有傳動(dòng)桿，兩傳動(dòng)桿上刻有相反方向的螺紋，傳動(dòng)軸上與 傳動(dòng)桿相對(duì)應(yīng)位置刻有與傳動(dòng)桿相吻合的螺紋。傳動(dòng)軸上還固定安裝有齒輪，傳 動(dòng)軸的旁側(cè)裝有手搖柄，手搖柄上裝有齒輪，手搖柄上的齒輪與傳動(dòng)軸上的齒輪 之間相互耦合。
所述連接桿為相互平行的上、中、下三段連接構(gòu)成呈S形，S形上段的端口 裝有加壓板，S形下段即為刻有螺紋的傳動(dòng)桿，上段和中段通過(guò)帶內(nèi)壁帶滾珠的 套筒安裝在底座上；傳動(dòng)軸裝有齒輪的一端懸于底座外，其余部分通過(guò)軸承安裝 在底座上。
所述手搖柄包括兩段構(gòu)成呈直角折狀的固定軸和手搖桿，固定軸的一端通過(guò)
4軸承安裝在底座上，手搖桿固定安裝在固定軸的另一端上，搖動(dòng)手搖桿帶動(dòng)固定 軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。固定軸與傳動(dòng)軸平行的一段的中部通過(guò)銷軸固定有緊貼在一 起的大、小兩個(gè)齒輪，傳動(dòng)軸上與軸相對(duì)應(yīng)的位置通過(guò)銷軸固定小、大兩個(gè)齒輪， 其中傳動(dòng)軸上的小齒輪與軸上大齒輪相卡合，傳動(dòng)軸上的大齒輪與小齒輪之間的 的距離至少為固定軸上大齒輪的厚度。
所述盛料模具為開(kāi)合式雙瓣盛料模具，盛料模具外套有帶磁性的卡筒，卡筒 為兩半通過(guò)磁性緊密吸附在一起的兩個(gè)半環(huán)，兩個(gè)半環(huán)通過(guò)螺母固定。盛料模具 設(shè)有前、后兩固定板，固定板通過(guò)支撐座固定在底座上，盛料模具的底部裝有支 撐板固定底座上，通過(guò)調(diào)節(jié)支撐座和固定板，將盛料模具的中心軸線與左、右加 壓板的中心軸線重合，確保了制樣的精確度。
所述底座的表面裝有平衡水珠，底座的底面四個(gè)角上裝有支座。
所述傳動(dòng)軸與傳動(dòng)桿吻合部位上方裝有鋼軸防護(hù)罩，鋼軸防護(hù)罩表面適當(dāng)位 置標(biāo)有刻度，手搖柄齒輪和傳動(dòng)軸齒輪上方裝有齒輪防護(hù)罩。
本發(fā)明中兩傳動(dòng)桿上刻有相反方向的螺紋，傳動(dòng)軸上與傳動(dòng)桿相對(duì)應(yīng)位置刻 有與傳動(dòng)桿相吻合的螺紋。如可以在位于左側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有左旋螺紋，位于右 側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有右旋螺紋，傳動(dòng)軸的左半部分刻有與左旋螺紋相吻合的螺紋， 傳動(dòng)軸的右半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋；也可以在位于左側(cè)的傳動(dòng)桿上 刻有右旋螺紋，位于右側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有左旋螺紋，傳動(dòng)軸的左半部分刻有與右 旋螺紋相吻合的螺紋，傳動(dòng)軸的右半部分刻有與左旋螺紋相吻合的螺紋。
本發(fā)明通過(guò)向一定方向勻速搖動(dòng)手搖桿，帶動(dòng)固定軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即固 定軸上齒輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于固定軸上的齒輪與傳動(dòng)軸上的齒輪相耦合，所 以傳動(dòng)軸上的齒輪也做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于兩 個(gè)傳動(dòng)桿上的螺紋方向相反，當(dāng)傳動(dòng)軸向適當(dāng)方向勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)軸通過(guò)的螺 紋帶動(dòng)兩傳動(dòng)桿做相對(duì)的勻速運(yùn)動(dòng)，兩傳動(dòng)桿帶動(dòng)連動(dòng)桿通過(guò)套筒內(nèi)的滾珠左右 平行移動(dòng)，兩連動(dòng)桿帶動(dòng)加壓板實(shí)現(xiàn)將盛料模具上的樣品均勻地推入復(fù)合制樣容 器中。使用本發(fā)明時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄使左右兩塊加壓板相向推進(jìn)到一定距離時(shí)， 位于連動(dòng)桿上的指針將會(huì)指向鋼軸防護(hù)罩上的指定刻度，此時(shí)可以將固定軸拔出 一段距離，使固定軸上的小齒輪與傳動(dòng)軸上的大齒輪耦合，在當(dāng)手搖速度一定時(shí)， 比用固定軸上的大齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸上的小齒輪速度要慢，從而使傳動(dòng)軸的圓周運(yùn)動(dòng)速度降慢，實(shí)現(xiàn)了微調(diào)，可以更準(zhǔn)確、更均勻地將盛料模具中的樣品推至制樣 容器中。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻制樣，由于從手搖桿到 加壓板是有機(jī)聯(lián)合的一個(gè)整體，操作時(shí)通過(guò)手搖實(shí)現(xiàn)整個(gè)儀器間勻速運(yùn)動(dòng)的傳 遞，只要手搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)加壓板的運(yùn)動(dòng)，所以無(wú)論手搖的速度如何，而兩塊 加壓板始終保持相向的同速直線運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)均勻制樣。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l.底座，2.連動(dòng)桿，3.加壓板，4.制樣容器，5.支撐板，6.盛料模具， 7.卡筒，8.前固定板，9.后固定板，IO.支撐座，ll.左傳動(dòng)桿，12.右傳動(dòng)桿， 13.內(nèi)壁帶滾珠的套筒，14.軸承，15.銷軸，16.齒輪，17.齒輪，18.齒輪，19. 齒輪，20.手搖桿，21.平衡水珠，22.傳動(dòng)軸，23.鋼軸防護(hù)罩，24.底支座。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種手搖式雙向制樣儀，包括底座l，底座l上裝有兩個(gè)連動(dòng) 桿2和傳動(dòng)軸22，連接桿2為相互平行的上、中、下三段連接構(gòu)成呈S形，S 形上段的端口裝有加壓板3，本實(shí)施例的加壓板3為圓形鋼餅。S形下段即為刻 有螺紋的傳動(dòng)桿，上段和中段通過(guò)內(nèi)壁帶滾珠的套筒13安裝在底座1上。兩個(gè) 連動(dòng)桿2通過(guò)內(nèi)壁帶滾珠的套筒13對(duì)稱地固定在底座1上；傳動(dòng)軸裝有齒輪的 一端懸于底座外，其余部分通過(guò)軸承14和銷軸15安裝在底座1上。兩連動(dòng)桿2 在底座1上對(duì)稱分布，兩連動(dòng)桿上加壓板3的板面相向而對(duì)，兩加壓板3的板面 之間裝有盛料模具6，盛料模具6中內(nèi)置有制樣容器4，本實(shí)施例取三瓣模或環(huán) 刀為制樣容器。盛料模具6為開(kāi)合式雙瓣盛料模具，盛料模具6外套有帶磁性的 卡筒7，卡筒7為兩半通過(guò)磁性緊密吸附在一起的兩個(gè)半環(huán)，兩個(gè)半環(huán)通過(guò)螺母 固定。盛料模具6的前面和后面分別設(shè)有前固定板8和后固定板9，固定板通過(guò) 可調(diào)節(jié)高度的支撐座10固定在底座上；盛料模具6的底部裝有支撐板5，支撐 板5通過(guò)可調(diào)節(jié)螺桿固定底座1上。
其中位于左側(cè)的左傳動(dòng)桿11上刻有左螺紋，位于右側(cè)的右傳動(dòng)桿12上刻有 右螺紋，傳動(dòng)軸22的左半部分刻有與左傳動(dòng)桿11上左螺紋相吻合的螺紋，傳動(dòng) 軸22的右半部分刻有與右傳動(dòng)桿12上右螺紋相吻合的螺紋。傳動(dòng)軸22的旁側(cè)裝有手搖柄，手搖柄包括兩段構(gòu)成呈直角折狀的固定軸和手搖桿20，固定軸的 一端通過(guò)軸承安裝在底座1上，手搖桿20固定安裝在固定軸的另一端上，搖動(dòng) 手搖桿20帶動(dòng)固定軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。固定軸與傳動(dòng)軸22平行的一段的中部通 過(guò)銷軸固定有緊貼在一起的大齒輪16和小齒輪17，傳動(dòng)軸22上與軸相對(duì)應(yīng)的 位置通過(guò)銷軸固定小齒輪18和大齒輪19，其中傳動(dòng)軸22上的小齒輪18與軸上 大齒輪16相卡合，傳動(dòng)軸22上的大齒輪19與小齒輪18之間的距離至少為柄上 大齒輪16的厚度。
底座1的表面裝有平衡水珠21，底座1的底面四個(gè)角上裝有底支座24。 傳動(dòng)軸22與傳動(dòng)桿吻合部位上方裝有鋼軸防護(hù)罩23,鋼軸防護(hù)罩23表面 位置標(biāo)有刻度，齒輪上方也裝有齒輪防護(hù)罩。 使用本發(fā)明的操作步驟如下
(1) 調(diào)節(jié)底座底面支座上的螺母，觀測(cè)平衡水珠21中的指示氣泡，調(diào)節(jié)底座至 水平。
(2) 將制樣容器4 (三瓣?；颦h(huán)刀)內(nèi)置于帶有磁性的開(kāi)合式雙瓣盛料模具6 中間。選擇相宜的帶有磁性的卡筒7，卸去上部螺母，把內(nèi)置制樣容器4的盛料 模具6放置在卡筒7中間，卡筒7兩瓣吻合后，牢固吸附在底支撐板中央，將其 用一個(gè)活動(dòng)螺母擰緊?？ㄍ?、盛料模具6、制樣容器4 (三瓣?；颦h(huán)刀)各個(gè) 縱縫必須錯(cuò)開(kāi)。
(3) 調(diào)節(jié)前固定板8、后固定板9以及下支撐板5，邊目測(cè)邊調(diào)節(jié)，確保盛料模 具6的中心軸線和左、右兩個(gè)加壓板3的中心軸線在同一直線上。
(4) 然后調(diào)制好試驗(yàn)樣品，分別將試樣樣品均勻放在盛料模具6的兩側(cè)，各占 其總量的一半。注意事先使用電子分析天平稱量，保持稱量精度，控制誤差為正 負(fù)0.01g。
(5) 先使大齒輪16與小齒輪18耦合，用右手握住手搖桿20，并沿順時(shí)針?lè)较?開(kāi)始均勻用力轉(zhuǎn)動(dòng)。左右兩側(cè)的圓形鋼餅在連動(dòng)桿的帶動(dòng)下，隨即向試件形成的 中間部位制樣容器皿移動(dòng)，盛料模具6內(nèi)的試樣樣品，被漸次推入制樣容器4 內(nèi)(三瓣模或環(huán)刀)。當(dāng)左連動(dòng)桿上的指針指向鋼軸防護(hù)罩上的指定刻度時(shí)，將 手搖柄輕輕向外拉出直至小齒輪17與大齒輪19相耦合，然后沿順時(shí)針?lè)较蚓徛?轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄，直到試樣被全部推進(jìn)容器器皿內(nèi)為止，并使之正好與制樣器皿的容積保持高度一致。此時(shí)，控制一定密度和含水率下的重塑土試件，便告以完成。
(6) 將手搖柄推進(jìn)，使大齒輪16與小齒輪18耦合，然后逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，直 至左右加壓板完全離開(kāi)盛料模具，將模具取出水平放置，卸下磁性卡筒7上的螺 母，輕輕掰開(kāi)卡筒及盛料模具，取出制樣容器(三瓣模或環(huán)刀)，將試樣水平放 好。
(7) 使用該制樣儀完畢后，將卡筒、盛料模具、制樣容器(三瓣?；颦h(huán)刀)以 及左右加壓板卸下，用清水沖洗干凈，風(fēng)干后將各模具直立放好。
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權(quán)利要求
1.一種手搖式雙向制樣儀，至少包括盛料模具、制樣容器和底座，制樣容器內(nèi)置于盛料模具中，盛料模具固定在底座上，其特征在于底座上裝有兩個(gè)連動(dòng)桿和一個(gè)傳動(dòng)軸，兩連動(dòng)桿對(duì)稱分布，每個(gè)連動(dòng)桿的一端均裝有加壓板，兩連動(dòng)桿上加壓板的板面相向而對(duì)，盛料模具位于兩加壓板的板面之間；兩連動(dòng)桿的另一端均裝有傳動(dòng)桿，兩傳動(dòng)桿上刻有相反方向的螺紋；傳動(dòng)軸上與傳動(dòng)桿相對(duì)應(yīng)位置刻有與傳動(dòng)桿相吻合的螺紋，傳動(dòng)軸上還固定安裝有齒輪，傳動(dòng)軸的旁側(cè)裝有手搖柄，手搖柄上裝有齒輪，手搖柄上的齒輪與傳動(dòng)軸上的齒輪之間相互耦合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于位于左側(cè)的傳動(dòng)桿上 刻有左旋螺紋，位于右側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有右旋螺紋，傳動(dòng)軸的左半部分刻有與 左旋螺紋相吻合的螺紋，傳動(dòng)軸的右半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋；或 者位于左側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有右旋螺紋，位于右側(cè)的傳動(dòng)桿上刻有左旋螺紋，傳 動(dòng)軸的左半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋，傳動(dòng)軸的右半部分刻有與左旋 螺紋相吻合的螺紋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于連動(dòng)桿為相互平行的上、中、下三段連接構(gòu)成呈s形，s形上段的端口裝有加壓板，s形下段 即為刻有螺紋的傳動(dòng)桿，上段和中段穿過(guò)內(nèi)壁帶滾珠的套筒安裝底座上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于連動(dòng)桿穿過(guò)內(nèi)壁 帶滾珠的套筒固定在底座上；傳動(dòng)軸通過(guò)軸承安裝在底座上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于手搖柄包括兩段構(gòu)成 呈直角折狀的固定軸和手搖桿，固定軸的一端通過(guò)軸承安裝在底座上，手搖桿 固定安裝在固定軸的另一端的端口上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于固定軸與傳動(dòng)軸平行 的一段的中部通過(guò)銷軸固定有緊貼在一起的大、小兩個(gè)齒輪，傳動(dòng)軸上與固定 軸相對(duì)應(yīng)的位置通過(guò)銷軸固定小、大兩個(gè)齒輪，其中傳動(dòng)軸上的小齒輪與固定 軸上大齒輪相卡合，傳動(dòng)軸上的大齒輪與小齒輪之間的距離至少為固定軸上大 齒輪的厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于所述盛料模具為開(kāi)合式雙瓣盛料模具，盛料模具外套有帶磁性的卡筒，卡筒為兩半通過(guò)磁性緊密吸 附在一起的兩個(gè)半環(huán)，兩個(gè)半環(huán)通過(guò)螺母固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于盛料模具的前、 后方向設(shè)有兩固定板，固定板通過(guò)支撐座固定在底座上；盛料模具的底部裝有 支撐板固定在底座上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于底座的表面裝有平衡 水珠，底座的底面四個(gè)角上裝有支座。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于傳動(dòng)軸與傳動(dòng)桿接 觸部位上方裝有鋼軸防護(hù)罩，鋼軸防護(hù)罩表面標(biāo)有刻度；齒輪的外部裝有防護(hù) 罩。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種手搖式雙向制樣儀，包括盛料模具、制樣容器和底座，制樣容器內(nèi)置于盛料模具中，盛料模具固定在底座上，底座上裝有兩個(gè)連動(dòng)桿和傳動(dòng)軸，每個(gè)連動(dòng)桿的一端均裝有加壓板，盛料模具位于兩加壓板的板面之間；兩連動(dòng)桿的另一端裝有傳動(dòng)桿，傳動(dòng)軸的左、右兩部分部分刻有與左、右側(cè)傳動(dòng)桿上相吻合的螺紋，傳動(dòng)軸的旁側(cè)裝有手搖柄，手搖柄上的齒輪與傳動(dòng)軸上的齒輪之間相互耦合。本發(fā)明通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻制樣，操作時(shí)通過(guò)手搖實(shí)現(xiàn)整個(gè)儀器間勻速運(yùn)動(dòng)的傳遞，只要手搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)加壓板的運(yùn)動(dòng)，所以無(wú)論手搖的速度如何，而兩塊加壓板始終保持相向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)均勻制樣。
文檔編號(hào)G01N1/28GK101650271SQ20091006382
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者侯天梁, 侯天順, 聶良佐 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)