相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置與其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置與其使用方法，包括材料攪拌系統(tǒng)、精確壓制系統(tǒng)、智能觸控面板和攪拌壓制倉。材料攪拌系統(tǒng)和精確壓制控制系統(tǒng)均可水平360度、上下180度轉(zhuǎn)動，使上述兩系統(tǒng)可以交替工作，節(jié)約了空間。精確壓制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控所施加壓力值，智能控制施加在試件上的壓力值。本發(fā)明研究了地質(zhì)力學(xué)模型試驗用的相似材料調(diào)配過程中材料攪拌和試件的精確壓制，解決了傳統(tǒng)手工制作試件過程中試件壓實度不一和材料用量不均的問題。在相似材料試件的制作過程中實現(xiàn)了對所施加壓力值的精確控制，提高試件成型質(zhì)量，減小因試件的制作過程中人為誤差而造成的力學(xué)參數(shù)的差異。
【專利說明】相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置與其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模型試驗技術(shù)，尤其是一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置與其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及公路鐵路交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對地下空間開發(fā)利用越來越體現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著地下工程的數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷增大，很多學(xué)者正在通過多種方式，研究地下工程設(shè)計和施工方法的優(yōu)化，進行施工過程力學(xué)規(guī)律的探索。其中，模型試驗是研究地下工程施工過程規(guī)律的有效方法之一。
[0003]而模型試驗?zāi)芊裾鎸嵞M，關(guān)鍵在于相似材料的選取。經(jīng)過近幾年發(fā)展，在相似材料配制過程中試件的制作方面仍然存在一些弱點，尤其體現(xiàn)在相似材料試件的制作上。現(xiàn)在，試件的制作主要是將材料按配比拌合好后，多用簡單的模具進行手工敲實，這種相似材料配制方法，費時費力，效率低，且制做的試件壓實度不均，難以控制，因而導(dǎo)致相同配比的試件之間的力學(xué)測試參數(shù)相差較大，難以得出準確的數(shù)據(jù)去指導(dǎo)材料的調(diào)配，增加了材料的配制難度，同時，有的裝置雖然解決了試件壓制受力不均的問題，但操作依然較為麻煩，很難做到多程序的集合和試件壓制的智能化、精細化控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了提供一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置與其使用方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置，包括材料攪拌系統(tǒng)、精確壓制系統(tǒng)、智能觸控面板和攪拌壓制倉；所述材料攪拌系統(tǒng)包括電動馬達、攪拌齒、攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架，電動馬達通過聯(lián)軸器與攪拌齒連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架與電動馬達通過水平旋轉(zhuǎn)軸連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架通過360度旋轉(zhuǎn)盤安裝在左側(cè)支柱頂端，材料攪拌系統(tǒng)通過可以水平方向360度旋轉(zhuǎn)，上下180度旋轉(zhuǎn)，水平旋轉(zhuǎn)軸與攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架通過豎直向180度旋轉(zhuǎn)盤連接；所述精確壓制系統(tǒng)包括壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架、液壓油缸、壓力傳感器，液壓油缸安裝在180度反轉(zhuǎn)架上，壓力傳感器安裝在液壓油缸末端，精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸通過360度旋轉(zhuǎn)盤安裝在左側(cè)支柱頂端，可以水平方向360度旋轉(zhuǎn)，上下180度旋轉(zhuǎn)，180度反轉(zhuǎn)架與精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸通過180度旋轉(zhuǎn)盤連接。所述智能觸控面板為設(shè)置在裝置的右側(cè)立柱上，智能觸控面板通過信號傳輸線與材料攪拌系統(tǒng)中的電動馬達連接，智能觸控面板通過信號傳輸線分別與壓力傳感器和液壓油缸連接；所述攪拌壓制倉包括漏斗狀的攪拌倉和圓柱體狀的壓制倉，以及一個抽拉開關(guān)和一個滑動開關(guān)，壓制倉位于攪拌倉下方，通過抽拉開關(guān)控制兩倉的連通與隔斷，滑動開關(guān)底部連接有圓柱形滑動塊，滑動開關(guān)位于壓制倉底部，圓柱形滑動塊可以沿左側(cè)支柱上下滑動，水平轉(zhuǎn)動。
[0007]所述抽拉開關(guān)為厚3mm,長400mm,寬150mm的鋼板。
[0008]所述滑動開關(guān)為厚3mm，長500臟，寬150mm的鋼板。
[0009]所述攪拌壓制倉下部設(shè)置試件養(yǎng)護柜。
[0010]上述的裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0011](I)將攪拌壓制倉均勻涂刷脫模劑；
[0012](2)關(guān)閉抽拉開關(guān)，將攪拌倉和壓制倉分離，并將材料攪拌系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到攪拌倉中心位置；
[0013](3)將固體材料倒入攪拌倉，在智能控制面板上設(shè)置攪拌速度和攪拌時間，打開電動馬達，攪拌均勻，再倒入液體材料，攪拌均勻:
[0014](4)將滑動開關(guān)固定在壓制倉底部，打開抽拉開關(guān)，將攪拌均勻的材料移送到壓制倉中，旋出材料攪拌系統(tǒng)，并將精確壓制系統(tǒng)旋入壓制倉中，將試件壓實；
[0015](5)打開滑動開關(guān)，控制液壓油缸下降，將試件推出壓制倉移送到試件養(yǎng)護柜。
[0016]本發(fā)明研究了地質(zhì)力學(xué)模型試驗用的相似材料調(diào)配過程中材料拌制及試件的精確壓制裝置，解決了傳統(tǒng)手工制作試件過程中壓力施加和材料用量無法精確控制的問題，集成了攪拌系統(tǒng)和壓制系統(tǒng)。在相似材料試件的制作過程中能準確控制壓力的施加，提高試件的成品質(zhì)量，減小因不同試件的制作問題而造成的力學(xué)參數(shù)的差異，所得出的實驗數(shù)據(jù)更好的指導(dǎo)相似材料的調(diào)配。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]1、將材料攪拌和試件壓制集成到同一個系統(tǒng)中，具有高度集成性；
[0019]2、精確控制試件所用材料的用量，以及每個試件的攪拌速度和攪拌時間，提高了同一配比試件制作質(zhì)量的均一性；
[0020]3、智能控制試件制作施加的壓實壓力，使制得的同一配比的試件密實度保持一致；
[0021]4、將攪拌倉和壓制倉合二為一，省去了繁瑣的填料過程；
[0022]5、可以施加的壓力范圍較廣，適用于各種密度的相似材料試件制作，并實現(xiàn)一定時間的恒壓加載；
[0023]6、解決了人工配制試件過程中人為誤差，為指導(dǎo)相似材料配制提供了可靠地保障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為裝置正面圖；
[0026]圖3為裝置側(cè)面圖；
[0027]圖4為攪拌壓制倉圖；
[0028]圖5為水平360度旋轉(zhuǎn)盤的正視圖；
[0029]圖6為水平360度旋轉(zhuǎn)盤的俯視圖；
[0030]圖7為垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤的正視圖；
[0031]圖8為垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤的俯視圖；
[0032]其中:1.攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架；2.抽拉開關(guān)；3.滑動開關(guān)；4.支柱；5.試件養(yǎng)護柜；6.壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架；7.攪拌齒；8.壓制油缸；9.壓力傳感器；10.智能觸控面板；11.拌制壓制倉；12.電動馬達，13.攪拌倉，14.壓制倉，15.水平360度旋轉(zhuǎn)盤；16.垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤，17.內(nèi)圈轉(zhuǎn)子，18.鋼珠、19.外圈套箍，20.旋轉(zhuǎn)柄，21.固定端，22.聯(lián)軸器，23.水平旋轉(zhuǎn)軸，24.豎直旋轉(zhuǎn)軸，25.滑動塊。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0034]如圖1-圖8所示，一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置，包括材料攪拌系統(tǒng)、精確壓制系統(tǒng)、智能觸控面板10和攪拌壓制倉11 ；
[0035]所述材料攪拌系統(tǒng)包括電動馬達12、攪拌齒7、攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1，電動馬達12通過聯(lián)軸器22與攪拌齒7連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1與電動馬達12通過水平旋轉(zhuǎn)軸23連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1通過水平360度旋轉(zhuǎn)盤15安裝在左側(cè)支柱4頂端，材料攪拌系統(tǒng)可以水平方向360度旋轉(zhuǎn)，上下180度旋轉(zhuǎn)，水平旋轉(zhuǎn)軸23與攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1通過豎直向180度旋轉(zhuǎn)盤連接。
[0036]攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1通過水平360度旋轉(zhuǎn)盤15，使得材料攪拌系統(tǒng)完成材料攪拌系統(tǒng)的水平方向360度旋轉(zhuǎn)。
[0037]所述精確壓制系統(tǒng)包括壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架6、壓制油缸8、壓力傳感器9，壓制油缸8安裝在壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架6上，壓力傳感器9安裝在壓制油缸8末端，精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸24通過水平360度旋轉(zhuǎn)盤15安裝在右側(cè)支柱頂端，精確壓制系統(tǒng)可以水平方向360度旋轉(zhuǎn)，上下180度旋轉(zhuǎn)，壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架6與精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸24通過垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤16連接。
[0038]壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架6通過垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤16，使精確壓制系統(tǒng)完成上下180度旋轉(zhuǎn)。
[0039]所述智能觸控面板10設(shè)置在裝置的右側(cè)立柱上，智能觸控面板10通過信號傳輸線與材料攪拌系統(tǒng)中的電動馬達12連接，智能觸控面板10通過信號傳輸線分別與壓力傳感器9和壓制油缸8連接。
[0040]所述攪拌壓制倉11包括漏斗狀的攪拌倉13和圓柱體狀的壓制倉14，以及一個抽拉開關(guān)2和一個滑動開關(guān)3，壓制倉14位于攪拌倉13下方，通過抽拉開關(guān)2控制兩倉的連通與隔斷，滑動開關(guān)3底部連接有圓柱形滑動塊30，滑動開關(guān)3位于壓制倉14底部，圓柱形滑動塊25可以沿左側(cè)支柱4上下滑動，水平轉(zhuǎn)動。
[0041]所述水平360度旋轉(zhuǎn)盤15由外圈套箍19、內(nèi)圈轉(zhuǎn)子17和鋼珠18組成，在外圈套箍19內(nèi)部均勻布置鋼珠18，并將內(nèi)圈轉(zhuǎn)子17置于鋼珠18內(nèi)，實現(xiàn)內(nèi)圈轉(zhuǎn)子17的360度旋轉(zhuǎn)。在裝置中，外圈套箍19與立柱連接，內(nèi)圈轉(zhuǎn)子17與攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架1相連接。
[0042]垂直向180度旋轉(zhuǎn)盤14由固定端21、旋轉(zhuǎn)柄20和鋼珠18組成，在旋轉(zhuǎn)柄20內(nèi)部均勻布置鋼珠18，并將固定端21置于鋼珠18和旋轉(zhuǎn)柄20之中，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)柄20的180度旋轉(zhuǎn)。在裝置中，固定端21與360度反轉(zhuǎn)架相連接，旋轉(zhuǎn)柄20與180度反轉(zhuǎn)架相連接。
[0043]所述抽拉開關(guān)2為厚3mm,長400mm,寬150mm的鋼板。
[0044]所述滑動開關(guān)3為厚3mm,長500mm,寬150mm的鋼板。
[0045]所述攪拌壓制倉11下部設(shè)置試件養(yǎng)護柜5。
[0046]上述的裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0047](I)將攪拌壓制倉11均勻涂刷脫模劑；
[0048](2)關(guān)閉抽拉開關(guān)2，將攪拌倉13和壓制倉14分離，并將材料攪拌系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到攪拌倉中心位置；
[0049](3)將固體材料倒入攪拌倉13，在智能控制面板10上設(shè)置攪拌速度和攪拌時間，打開電動馬達12，攪拌均勻，再倒入液體材料，攪拌均勻:
[0050](4)將滑動開關(guān)3固定在壓制倉14底部，打開抽拉開關(guān)2，將攪拌均勻的材料移送到壓制倉14中，旋出材料攪拌系統(tǒng)，并將精確壓制系統(tǒng)旋入壓制倉14中，將試件壓實；
[0051](5)打開滑動開關(guān)3，控制壓制油缸8下降，將試件推出壓制倉移送到試件養(yǎng)護柜5 ；
[0052](6)如此循環(huán)，直到制得足夠數(shù)量的試件。
[0053]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種相似材料自動拌制及試件精確壓制成型裝置，包括材料攪拌系統(tǒng)、精確壓制系統(tǒng)、智能觸控面板和攪拌壓制倉； 所述材料攪拌系統(tǒng)包括電動馬達、攪拌齒、攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架，電動馬達通過聯(lián)軸器與攪拌齒連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架與電動馬達通過水平旋轉(zhuǎn)軸連接，攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架通過360度旋轉(zhuǎn)盤安裝在左側(cè)支柱頂端，水平旋轉(zhuǎn)軸與攪拌機構(gòu)360度反轉(zhuǎn)架通過豎直向180度旋轉(zhuǎn)盤連接； 所述精確壓制系統(tǒng)包括壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架、壓制油缸、壓力傳感器，壓制油缸安裝在壓制機構(gòu)180度反轉(zhuǎn)架上，壓力傳感器安裝在液壓油缸末端，精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸通過360度旋轉(zhuǎn)盤安裝在左側(cè)支柱頂端，180度反轉(zhuǎn)架與精確壓制系統(tǒng)的豎直旋轉(zhuǎn)軸通過180度旋轉(zhuǎn)盤連接； 所述智能觸控面板為設(shè)置在裝置的右側(cè)立柱上； 所述攪拌壓制倉包括攪拌倉和壓制倉，以及一個抽拉開關(guān)和一個滑動開關(guān)，壓制倉位于攪拌倉下方，通過抽拉開關(guān)控制兩倉的連通與隔斷，滑動開關(guān)底部連接有圓柱形滑動塊，滑動開關(guān)位于壓制倉底部。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述抽拉開關(guān)為厚3mm，長400mm，寬150mm的鋼板。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述滑動開關(guān)為厚3mm，長500mm，寬150mm的鋼板。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述攪拌倉為漏斗狀。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓制倉為圓柱體狀。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述攪拌壓制倉下部設(shè)置試件養(yǎng)護柜。
7.如權(quán)利要求1-5任一所述的裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將攪拌壓制倉均勻涂刷脫模劑； (2)關(guān)閉抽拉開關(guān)，將攪拌倉和壓制倉分離，并將材料攪拌系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到攪拌倉中心位置； (3)將固體材料倒入攪拌倉，在智能控制面板上設(shè)置攪拌速度和攪拌時間，打開電動馬達，攪拌均勻，再倒入液體材料，攪拌均勻: (4)將滑動開關(guān)固定在壓制倉底部，打開抽拉開關(guān)，將攪拌均勻的材料移送到壓制倉中，旋出材料攪拌系統(tǒng)，并將精確壓制系統(tǒng)旋入壓制倉中，將試件壓實； (5)打開滑動開關(guān)，控制液壓油缸下降，將試件推出壓制倉移送到試件養(yǎng)護柜。
【文檔編號】G01N1/28GK104330292SQ201410566723
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】陳迪楊, 王康, 石少帥, 李術(shù)才, 李利平, 張乾青, 許振浩, 周宗青 申請人:山東大學(xué)