一种新型控温多尺寸直剪仪

技术领域

本发明涉及直剪仪技术领域，特别是一种新型控温多尺寸直剪仪。

背景技术

室内直剪试验通常在常温条件下进行，若要实现负温或某一恒定温度下的剪切试验，需要在冻库或恒温养护室内操作，试验器材的搬运及冻库的修建在很大程度上增加了实验人员的工作量和实验经费；且现阶段室内直剪仪内配备的剪切盒尺寸是固定的，难以实现不同尺寸试样的直剪试验，这对试样颗粒大小有一定限制，进而影响试验结果的准确性。

室内直剪试验是快速确定岩土材料黏聚力与内摩擦角的方法，而黏聚力与内摩擦角是影响边坡和地基稳定性最主要的因素，寒区岩土体的强度指标与温度密切相关，针对不同负温条件下不同尺寸的正冻土室内直剪试验难以实现且成本过高，因此发明设计一种控温多尺寸室内直剪仪，该仪器具有很强的便捷性和功能性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种新型控温多尺寸直剪仪，该仪器可以在直剪仪上保持恒定温度，控温范围在-20℃~+20℃，同时配套多个不同尺寸的剪切盒，既能模拟寒区冻土在不同负温条件下的剪切行为变化以及冻融循环作用对冻土的强度破坏，又可针对岩土体粒径大小进行不同尺寸试样的剪切试验，有效改善试验成本高，工作量大等试验情况，大大提高仪器的便捷性、功能性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种新型控温多尺寸直剪仪，包括底座、恒温箱、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，所述的恒温箱放置在所述底座上，所述恒温箱的两侧均设置有水平刚性反力支架，所述水平刚性反力支架与恒温箱相对的一侧设置有垫块，所述第一伺服电机和第二伺服电机分别设置在两个水平刚性反力支架一侧的垫块上，所述的恒温箱内设置有剪切盒，所述恒温箱的一侧设置有竖向刚性反力架，所述第三伺服电机设置在所述竖向刚性反力架上，所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的输出端均置于恒温箱内。

具体的，还包括压缩制冷箱，所述压缩制冷箱的出气端通过软质进风管连通所述恒温箱。

具体的，所述的恒温箱包括顶部、底部和四周设置的双层真空不锈钢保温层，所述双层真空不锈钢保温层的内侧设置有保温隔热板，所述恒温箱底部的双层真空不锈钢保温层上设置有多个肋板 ，所述保温隔热板填充在肋板之间。

具体的，所述的恒温箱上设置有与第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别对应的工作口，所述的工作口上设置有可伸缩保温软管，所述的可伸缩保温软管分别套设在对应的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机上。

具体的，所述恒温箱内的底部设置有滚轮。

具体的，所述的剪切盒上设置有承力装置。

本发明具有以下优点：

本发明解决了现有装置难以满足测试正冻土在恒定负温、或冻融循环后土体抗剪强度的缺陷，实现了负温条件下正冻土抗剪强度的测定，另外，本发明采用多个不同尺寸的直剪盒，在考虑温度作用的同时，可模拟不同尺寸试样对试验结果的影响，也可放宽对土样颗粒尺寸的要求。

附图说明

图1 为本发明的直剪仪正视结构示意图；

图2 为本发明的直剪仪俯视结构示意图；

图3 为图2中A-A的剖视结构示意图；

图4 为图2中B-B的剖视结构示意图；

图5 为本发明的恒温箱底部的双层真空不锈钢保温层设置结构示意图；

图中：1-底座，2-竖向刚性反力架，3-水平刚性反力支架，4-第一伺服电机，5-二伺服电机，6-第三伺服电机，7-恒温箱，8-垫块，9-滚轮，10-可伸缩保温软管，13-软质进风管，14-压缩制冷箱，17-剪切盒，20-承力装置，21-双层真空不锈钢保温层，22-保温隔热板，32-肋板。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-图5所示，一种新型控温多尺寸直剪仪，包括底座1、恒温箱7、第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6，所述的恒温箱7放置在所述底座1上，所述恒温箱7的两侧均设置有水平刚性反力支架3，所述水平刚性反力支架3与恒温箱7相对的一侧设置有垫块8，所述第一伺服电机4和第二伺服电机5分别设置在两个水平刚性反力支架3一侧的垫块8上，所述的恒温箱7内设置有剪切盒17，所述恒温箱7的一侧设置有竖向刚性反力架2，所述第三伺服电机6设置在所述竖向刚性反力架2上，所述第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6的输出端均置于恒温箱7内。本实施例中的直剪仪可以在不同的温度下进行直剪试验，具体的，在底座1上放置一恒温箱7，将剪切盒17放置在恒温箱7内，通过恒温箱7来使箱内的温度保持在试验要求下，在温度达到要求后就可以进行试验，先将试验样品放置在剪切盒17内，然后将第一伺服电机4和第二伺服电机5的输出端设置的伸缩刚性杆分别连接在剪切盒17的上下盒体上，然后将第三伺服电机6的输出端设置的伸缩刚性杆压在剪切盒17的顶部向剪切盒17施加压力，在第三伺服电机6的输出端设置的伸缩刚性杆上设置竖向压力传感器，在第一伺服电机4输出端设置的伸缩刚性杆上设置有位移传感器，在第二伺服电机5的输出端设置的伸缩刚性杆上设置有力传感器，实验时通过第一伺服电机4产生水平的推力作用在剪切盒17的下盒上，使剪切盒17的上盒与下盒之间产生剪切力对试验样品进行剪切，通过计算机检测第二伺服电机5的输出端设置的位移传感器数据，时间、水平位移及水平荷载的记录及各类曲线图形，本实施例中恒温箱7能在20℃~+20℃的范围内进行试验，本实施例中还可以采用多个不同尺寸的剪切盒17进行试验，根据不同大小的试验样品来选择相应尺寸的剪切盒17，在选择不同尺寸的剪切盒17后需要对第一伺服电机4和第二伺服电机5的高度进行调整，通过调整第一伺服电机4和第二伺服电机5底部的垫块8来调整第一伺服电机4和第二伺服电机5的高度，依次来适应不同尺寸的剪切盒17，第一伺服电机4和第二伺服电机5的尾部作用于水平刚性反力架上。

进一步的，还包括压缩制冷箱14，所述压缩制冷箱14的出气端通过软质进风管13连通所述恒温箱7。本实施例中需要在低温环境下进行试验时通过压缩制冷箱14产生冷气并通过软质进风管13通入恒温箱7内，恒温箱7的左右两侧设有进风口，软质进风管13连通进风口，恒温箱7的前侧设有出风小口，出风小口通过软质出风管24连接压缩制冷箱14，恒温箱7侧面可打开，在需要在高温下进行试验时通过发热电阻丝进行加热，在压缩制冷箱14上设置有出风口，压缩制冷箱14内设置有一风扇，在风扇与出风口之间设置发热电阻丝，在上盒与下盒侧面各开一螺旋式小孔以放置温度传感器，测试试验样品的实时温度，在恒温箱7上设置有温度传感器检测恒温箱7内的温度。

进一步的，所述的恒温箱7包括顶部、底部和四周设置的双层真空不锈钢保温层21，所述双层真空不锈钢保温层21的内侧设置有保温隔热板22，所述恒温箱7底部的双层真空不锈钢保温层21上设置有多个肋板32，所述保温隔热板22填充在肋板32之间。本实施例中恒温箱7整体采用双层真空不锈钢保温层21制成，在恒温箱7的内部设置有保温隔热板22进行保温，其中，在恒温箱7底部的双层真空不锈钢保温层21上设置多个肋板32，通过肋板32对恒温箱7底部的双层真空不锈钢保温层21进行加强，防止在压力的作用下损坏双层真空不锈钢保温层21。

进一步的，所述的恒温箱7上设置有与第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6分别对应的工作口，所述的工作口上设置有可伸缩保温软管10，所述的可伸缩保温软管10分别套设在对应的第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6上。本实施例中通过设置可伸缩保温软管10来使第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6的输出端能伸入恒温箱7内，保证恒温箱7内的空气不流失，同时能满足第一伺服电机4和第二伺服电机5的高度调整。

进一步的，所述恒温箱7内的底部设置有滚轮9。本实施例中剪切盒17放置在滚轮9上，这样能减小剪切盒17下盒移动时的摩擦力。

进一步的，所述的剪切盒17上设置有承力装置20。本实施例中剪切盒17的上盒与下盒上均设置有承力装置20，承力装置20用于与第一伺服电机4和第二伺服电机5输出端设置的伸缩刚性杆连接。

本发明中第一伺服电机4、第二伺服电机5和第三伺服电机6的输出端上均设置有伸缩机构，通过电机驱动伸缩机构抵在剪切盒17上，伸缩机构采用现有的结构，已在直剪仪中大量使用，第第二伺服电机5的输出端设置伸缩机构的目的是在放置不同尺寸的剪切盒17时通过第二伺服电机5带动其伸缩机构抵在建切割17上。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。