本發(fā)明創(chuàng)造屬于土木工程實(shí)驗(yàn)儀器，主要涉及一種土壤飽和器。

背景技術(shù)：

在土木建設(shè)設(shè)計(jì)中，對(duì)土體的孔隙水壓力、強(qiáng)度等特性測(cè)定是必須完成的技術(shù)基礎(chǔ)工作，而土樣的制備質(zhì)量對(duì)于特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)精度至關(guān)重要。目前，土樣的制備大多采用飽和器來(lái)完成，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷，現(xiàn)有的土壤飽和器通常必須由兩名操作人員相互配合使用，其中一名操作人員固定飽和器，另外一人分層填土、夯實(shí)，存在作業(yè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作過(guò)程復(fù)雜、浪費(fèi)人工、土樣制備精度不易保證的技術(shù)性問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)土壤飽和器，達(dá)到操作簡(jiǎn)易方便、節(jié)省人工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保證土樣制備精度的目的。

本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：在器殼體腔內(nèi)頂部處從上至下依次安裝絲桿、傳動(dòng)輪和氣缸殼體，其中，氣缸殼體與絲桿固裝，所述傳動(dòng)輪與主動(dòng)輪相嚙合，主動(dòng)輪與電機(jī)Ⅰ相固結(jié)，通過(guò)絲桿上的螺紋配合傳動(dòng)輪內(nèi)螺紋可以上下移動(dòng)氣缸殼體，在氣缸殼體底邊裝有紅外線傳感器Ⅰ，在氣缸殼體中裝有旋閥Ⅰ、旋閥Ⅱ，在所述氣缸殼體內(nèi)，從上至下，依次安裝電機(jī)Ⅲ、連桿Ⅰ、連桿Ⅱ和活塞，所述電機(jī)Ⅲ與連桿Ⅰ固結(jié)，連桿Ⅰ與連桿Ⅱ鉸鏈，連桿Ⅱ與活塞鉸鏈，在所述活塞下方與氣缸殼體、旋閥Ⅰ和旋閥Ⅱ共同圍成氣缸Ⅰ，而在其下方的，氣錘與氣缸殼體、旋閥Ⅰ和旋閥Ⅱ共同圍成氣缸Ⅱ；在所述氣錘下方有撞墩，在所述撞墩內(nèi)安裝有電機(jī)Ⅳ，電機(jī)Ⅳ與轉(zhuǎn)盤(pán)固裝，在所述轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)裝有卡位滑塊，卡位滑塊與轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)復(fù)位彈簧Ⅰ相固裝，在所述卡位滑塊下安裝有刀片，刀片通過(guò)復(fù)位彈簧Ⅱ與轉(zhuǎn)盤(pán)相固裝，在所述轉(zhuǎn)盤(pán)中，固裝若干微型電機(jī)，微型電機(jī)與殼套Ⅲ相固接，殼套Ⅲ內(nèi)裝有紅外線傳感器Ⅱ，轉(zhuǎn)盤(pán)底邊安裝有動(dòng)?xùn)艂鞲衅髟谒鲛D(zhuǎn)盤(pán)下方部位處由模具內(nèi)腔與底部固裝在外殼上的重量傳感器構(gòu)成樣土腔室，在所述模具上安裝定柵傳感器，在器殼體一側(cè)固裝料倉(cāng)，料倉(cāng)下方安裝螺旋傳送組，所述螺旋傳送組與固定在器殼體上的電機(jī)Ⅱ固接，在器殼體上配裝控制電路總成，所述控制電路總成由單片機(jī)控制單元、通用I/O、液晶顯示屏、按鍵、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和A/D轉(zhuǎn)換構(gòu)成；液晶顯示屏通過(guò)通用I/O與單片機(jī)控制單元連通，所述單片機(jī)控制單元與按鍵連通，紅外線傳感器Ⅰ、紅外線傳感器二、容柵傳感器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)控制單元連通，電機(jī)Ⅰ、電機(jī)Ⅱ、電機(jī)Ⅲ、電機(jī)Ⅳ和微型電機(jī)均通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與單片機(jī)控制單元連通。

本發(fā)明創(chuàng)造結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化作業(yè)，操作簡(jiǎn)易方便，節(jié)省操作人員，勞動(dòng)強(qiáng)度低，土樣制備精度高，作業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是全自動(dòng)土壤飽和器總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是控制電路總成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3轉(zhuǎn)盤(pán)底部及紅外線傳感器二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中件號(hào)說(shuō)明：

1、器殼體、2、絲桿、3、傳動(dòng)輪、4、氣缸殼體、5、主動(dòng)輪、6、電機(jī)Ⅰ、7、紅外線傳感器Ⅰ、8、旋閥Ⅱ、9、旋閥Ⅰ、10、電機(jī)Ⅲ、11、連桿Ⅰ、12、連桿Ⅱ、13、活塞、14、氣缸Ⅰ、15、氣錘、16、撞墩、17、電機(jī)Ⅳ、18、轉(zhuǎn)盤(pán)、19、卡位滑塊、20、復(fù)位彈簧Ⅰ、21、刀片、22、復(fù)位彈簧、23、微型電機(jī)、24、殼套三、25、紅外線傳感器二、26、動(dòng)?xùn)艂鞲衅鳌?7、模具、28、重量傳感器、29、樣土腔室、30、定柵傳感器、31、料倉(cāng)、32、螺旋傳送組、33、電機(jī)Ⅱ、34、電路總成、35、單片機(jī)控制單元、36、通用I/O、37、液晶顯示屏、38、按鍵、39、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、40、A/D轉(zhuǎn)換、41、容柵傳感器、42、氣缸Ⅱ。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。一種全自動(dòng)土壤飽和器，在器殼體1腔內(nèi)頂部處從上至下依次安裝絲桿2、傳動(dòng)輪3和氣缸殼體4，其中，氣缸殼體4與絲桿2固裝，所述傳動(dòng)輪3與主動(dòng)輪5相嚙合，主動(dòng)輪5與電機(jī)Ⅰ6相固結(jié)，通過(guò)絲桿2上的螺紋配合傳動(dòng)輪3內(nèi)螺紋可以上下移動(dòng)氣缸殼體4，在氣缸殼體底邊裝有紅外線傳感器Ⅰ7，在氣缸殼體中裝有旋閥Ⅰ8、旋閥Ⅱ9，在所述氣缸殼體4內(nèi)從上至下依次安裝電機(jī)Ⅲ10、連桿Ⅰ11、連桿Ⅱ12和活塞13，所述電機(jī)Ⅲ10與連桿Ⅰ11固結(jié)，連桿Ⅰ11與連桿Ⅱ12鉸鏈，連桿Ⅱ12與活塞13鉸鏈，在所述活塞13下方與氣缸殼體4、旋閥Ⅰ8和旋閥Ⅱ9共同圍成氣缸Ⅰ14，在其下方的氣錘15與氣缸殼體4、旋閥Ⅰ8和旋閥Ⅱ9共同圍成氣缸Ⅱ42。在所述氣錘15下方有撞墩16，在所述撞墩16內(nèi)安裝有電機(jī)Ⅳ17，電機(jī)Ⅳ17與轉(zhuǎn)盤(pán)18固裝，在所述轉(zhuǎn)盤(pán)18內(nèi)裝有卡位滑塊19，卡位滑塊19與轉(zhuǎn)盤(pán)18通過(guò)復(fù)位彈簧Ⅰ20相固裝，在所述卡位滑塊19下安裝有刀片21，刀片21通過(guò)復(fù)位彈簧Ⅱ22與轉(zhuǎn)盤(pán)18相固裝，在所述轉(zhuǎn)盤(pán)18中固裝若干微型電機(jī)23，微型電機(jī)23與殼套Ⅲ24相固接，殼套Ⅲ24內(nèi)裝有紅外線傳感器Ⅱ25，轉(zhuǎn)盤(pán)18底邊安裝有動(dòng)?xùn)艂鞲衅?6，在所述轉(zhuǎn)盤(pán)18下方部位處由模具27內(nèi)腔與底部固裝在外殼上的重量傳感器28構(gòu)成樣土腔室29，在所述模具27上安裝定柵傳感器30，在器殼體1一側(cè)固裝料倉(cāng)31，料倉(cāng)31下方安裝螺旋傳送組32，所述螺旋傳送組32與固定在器殼體1上的電機(jī)Ⅱ33固接，在器殼體1上配裝控制電路總成34，所述控制電路總成34由單片機(jī)控制單元35、通用I/O 36、液晶顯示屏37、按鍵38、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39和A/D轉(zhuǎn)換40構(gòu)成。液晶顯示屏37通過(guò)通用I/O 36與單片機(jī)控制單元35連通，所述單片機(jī)控制單元35與按鍵38連通，紅外線傳感器Ⅰ7、紅外線傳感器二25、容柵傳感器41分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換40與單片機(jī)控制單元35連通，電機(jī)Ⅰ6、電機(jī)Ⅱ33、電機(jī)Ⅲ10、電機(jī)Ⅳ17和微型電機(jī)23均通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39與單片機(jī)控制單元35連通。

檢測(cè)使用時(shí)，通過(guò)按鍵38輸入土樣所需密度，通過(guò)單片機(jī)控制單元35按預(yù)定程序計(jì)算出每個(gè)階段投放的土量以及壓實(shí)的體積。繼而，開(kāi)始第一個(gè)階段的工序，單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ33，電機(jī)Ⅱ33帶動(dòng)螺旋傳送組32將料倉(cāng)31中的土樣陸續(xù)加到樣土腔室29內(nèi)，當(dāng)重量傳感器28測(cè)量到土量達(dá)到預(yù)定值后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換40將信號(hào)傳回單片機(jī)控制單元35，再由單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39停止電機(jī)Ⅱ33工作，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ6開(kāi)始工作，通過(guò)主動(dòng)輪5帶動(dòng)傳動(dòng)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而在絲桿2的相互配合下，將氣缸殼體4降下，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)18接觸土體時(shí)，紅外線傳感器Ⅰ7會(huì)接觸轉(zhuǎn)盤(pán)18并將信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換40傳給單片機(jī)控制單元35，再由單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39停止電機(jī)Ⅰ6工作，同時(shí)進(jìn)入振搗工序，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ10開(kāi)始工作，通過(guò)連桿Ⅰ11、連桿Ⅱ12帶動(dòng)活塞13運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞13在汽缸一14壓縮空氣時(shí)，汽缸一14下部空氣通過(guò)上旋閥Ⅱ8進(jìn)入氣缸Ⅱ42上部，氣缸Ⅱ42下部的空氣通過(guò)下旋閥Ⅰ9進(jìn)入氣缸Ⅰ14的上部，這時(shí)在氣缸Ⅱ42上部壓縮空氣和氣錘15自重的作用下，完成向下運(yùn)動(dòng)，錘擊撞墩16，繼而通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)18砸實(shí)土樣。當(dāng)活塞13向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣流向與上述情況相反，氣錘15完成上升運(yùn)動(dòng)。在擊打壓實(shí)土樣的過(guò)程中，單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)23工作，帶動(dòng)殼套三24旋轉(zhuǎn)一定角度，將紅外線傳感器二25露出，將測(cè)量轉(zhuǎn)盤(pán)18到土樣表層的距離數(shù)據(jù)通過(guò)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換40反饋回單片機(jī)控制單元35，通過(guò)既定程序判斷轉(zhuǎn)盤(pán)18與圖層脫離，脫離則啟動(dòng)電機(jī)Ⅰ6將氣缸殼體4定量下降，繼續(xù)振搗的工序，直到由動(dòng)?xùn)艂鞲衅?6和定柵傳感器30組成的容柵傳感器41通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換40將信號(hào)傳回單片機(jī)控制單元35，若達(dá)到既定參數(shù)后，單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅳ17工作，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)18高速旋轉(zhuǎn)，卡位滑塊19在向心力的作用下會(huì)將刀片21頂出轉(zhuǎn)盤(pán)18底部，隨著電機(jī)Ⅰ6啟動(dòng)帶動(dòng)氣缸殼體下降，兩者相互配合將壓實(shí)的土層表面打碎。然后，單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅳ17停止工作，卡位滑塊19與刀片21分別在復(fù)位彈簧Ⅰ20與復(fù)位彈簧Ⅱ22的作用下歸位。繼而，片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ6工作，將氣缸殼體4整體上提。然后，單片機(jī)控制單元35通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊39驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ33開(kāi)始工作，繼續(xù)向樣土腔市29內(nèi)加土，開(kāi)始不斷重復(fù)第一個(gè)階段的工序，直到最后形成所需土樣為止。