專利名稱：手搖式雙向制樣儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種手搖式雙向制樣儀，特別是一種機械式重塑土制樣器具，屬 于土工試樣制備儀器。
背景技術：
目前在科學研究、教學與生產實踐中需要一定密度、含水量的均勻土樣，但 是已有的制樣儀器是不能達標的，通過分層擊實法與單向靜壓法(二者均屬于古 典擊實法)實現制樣，由于土樣受力狀態不均勻，從根源上說，是不可能制得均 勻土樣的。雖然近代土力學從1923年太沙基提出有效應力原理以來，獲得了長 足的發展。但是在巖土測試領域，這仍然是一個普遍性難題，急需攻克。
發明內容
本發明目的就在于克服上述現有技術的不足而提供一種實現均勻制樣的制 樣儀，通過手搖齒輪帶動制樣儀的連動桿，使連動桿從相對的兩個方向均勻運動 實現對樣品的制樣。
實現本發明目的采用的技術方案是: 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，底座上裝有兩個連動桿和一個傳動軸， 兩連動桿對稱分布，每個連動桿的一端均裝有加壓板，兩連動桿上加壓板的板面 相向而對，盛料模具位于兩加壓板的板面之間；兩連動桿的另一端裝有傳動桿， 兩連動桿的另一端均裝有傳動桿，兩傳動桿上刻有相反方向的螺紋，傳動軸上與 傳動桿相對應位置刻有與傳動桿相吻合的螺紋。傳動軸上還固定安裝有齒輪，傳 動軸的旁側裝有手搖柄，手搖柄上裝有齒輪，手搖柄上的齒輪與傳動軸上的齒輪 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桿，上段和中段通過帶內壁帶滾珠的 套筒安裝在底座上；傳動軸裝有齒輪的一端懸于底座外，其余部分通過軸承安裝 在底座上。
所述手搖柄包括兩段構成呈直角折狀的固定軸和手搖桿，固定軸的一端通過
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，搖動手搖桿帶動固定 軸做勻速圓周運動。固定軸與傳動軸平行的一段的中部通過銷軸固定有緊貼在一 起的大、小兩個齒輪，傳動軸上與軸相對應的位置通過銷軸固定小、大兩個齒輪， 其中傳動軸上的小齒輪與軸上大齒輪相卡合，傳動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 為兩半通過磁性緊密吸附在一起的兩個半環，兩個半環通過螺母固定。盛料模具 設有前、后兩固定板，固定板通過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，通過調節支撐座和固定板，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，底座的底面四個角上裝有支座。
所述傳動軸與傳動桿吻合部位上方裝有鋼軸防護罩，鋼軸防護罩表面適當位 置標有刻度，手搖柄齒輪和傳動軸齒輪上方裝有齒輪防護罩。
本發明中兩傳動桿上刻有相反方向的螺紋，傳動軸上與傳動桿相對應位置刻 有與傳動桿相吻合的螺紋。如可以在位于左側的傳動桿上刻有左旋螺紋，位于右 側的傳動桿上刻有右旋螺紋，傳動軸的左半部分刻有與左旋螺紋相吻合的螺紋， 傳動軸的右半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋；也可以在位于左側的傳動桿上 刻有右旋螺紋，位于右側的傳動桿上刻有左旋螺紋，傳動軸的左半部分刻有與右 旋螺紋相吻合的螺紋，傳動軸的右半部分刻有與左旋螺紋相吻合的螺紋。
本發明通過向一定方向勻速搖動手搖桿，帶動固定軸做勻速圓周運動，即固 定軸上齒輪做勻速圓周運動，由于固定軸上的齒輪與傳動軸上的齒輪相耦合，所 以傳動軸上的齒輪也做勻速圓周運動，從而帶動傳動軸做勻速圓周運動。由于兩 個傳動桿上的螺紋方向相反，當傳動軸向適當方向勻速旋轉時，傳動軸通過的螺 紋帶動兩傳動桿做相對的勻速運動，兩傳動桿帶動連動桿通過套筒內的滾珠左右 平行移動，兩連動桿帶動加壓板實現將盛料模具上的樣品均勻地推入復合制樣容 器中。使用本發明時，當轉動手搖柄使左右兩塊加壓板相向推進到一定距離時， 位于連動桿上的指針將會指向鋼軸防護罩上的指定刻度，此時可以將固定軸拔出 一段距離，使固定軸上的小齒輪與傳動軸上的大齒輪耦合，在當手搖速度一定時， 比用固定軸上的大齒輪帶動傳動軸上的小齒輪速度要慢，從而使傳動軸的圓周運動速度降慢，實現了微調，可以更準確、更均勻地將盛料模具中的樣品推至制樣 容器中。
本發明結構簡單，操作方便，通過機械傳動實現均勻制樣，由于從手搖桿到 加壓板是有機聯合的一個整體，操作時通過手搖實現整個儀器間勻速運動的傳 遞，只要手搖桿轉動，即帶動加壓板的運動，所以無論手搖的速度如何，而兩塊 加壓板始終保持相向的同速直線運動，最終實現均勻制樣。
圖l為本發明的結構示意圖。
圖中，l.底座，2.連動桿，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.左傳動桿，12.右傳動桿， 13.內壁帶滾珠的套筒，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.傳動軸，23.鋼軸防護罩，24.底支座。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種手搖式雙向制樣儀，包括底座l，底座l上裝有兩個連動 桿2和傳動軸22，連接桿2為相互平行的上、中、下三段連接構成呈S形，S 形上段的端口裝有加壓板3，本實施例的加壓板3為圓形鋼餅。S形下段即為刻 有螺紋的傳動桿，上段和中段通過內壁帶滾珠的套筒13安裝在底座1上。兩個 連動桿2通過內壁帶滾珠的套筒13對稱地固定在底座1上；傳動軸裝有齒輪的 一端懸于底座外，其余部分通過軸承14和銷軸15安裝在底座1上。兩連動桿2 在底座1上對稱分布，兩連動桿上加壓板3的板面相向而對，兩加壓板3的板面 之間裝有盛料模具6，盛料模具6中內置有制樣容器4，本實施例取三瓣模或環 刀為制樣容器。盛料模具6為開合式雙瓣盛料模具，盛料模具6外套有帶磁性的 卡筒7，卡筒7為兩半通過磁性緊密吸附在一起的兩個半環，兩個半環通過螺母 固定。盛料模具6的前面和后面分別設有前固定板8和后固定板9，固定板通過 可調節高度的支撐座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通過可調節螺桿固定底座1上。
其中位于左側的左傳動桿11上刻有左螺紋，位于右側的右傳動桿12上刻有 右螺紋，傳動軸22的左半部分刻有與左傳動桿11上左螺紋相吻合的螺紋，傳動 軸22的右半部分刻有與右傳動桿12上右螺紋相吻合的螺紋。傳動軸22的旁側裝有手搖柄，手搖柄包括兩段構成呈直角折狀的固定軸和手搖桿20，固定軸的 一端通過軸承安裝在底座1上，手搖桿20固定安裝在固定軸的另一端上，搖動 手搖桿20帶動固定軸做勻速圓周運動。固定軸與傳動軸22平行的一段的中部通 過銷軸固定有緊貼在一起的大齒輪16和小齒輪17，傳動軸22上與軸相對應的 位置通過銷軸固定小齒輪18和大齒輪19，其中傳動軸22上的小齒輪18與軸上 大齒輪16相卡合，傳動軸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的底面四個角上裝有底支座24。 傳動軸22與傳動桿吻合部位上方裝有鋼軸防護罩23,鋼軸防護罩23表面 位置標有刻度，齒輪上方也裝有齒輪防護罩。 使用本發明的操作步驟如下
(1) 調節底座底面支座上的螺母，觀測平衡水珠21中的指示氣泡，調節底座至 水平。
(2) 將制樣容器4 (三瓣模或環刀)內置于帶有磁性的開合式雙瓣盛料模具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 用一個活動螺母擰緊。卡筒7、盛料模具6、制樣容器4 (三瓣模或環刀)各個 縱縫必須錯開。
(3) 調節前固定板8、后固定板9以及下支撐板5，邊目測邊調節，確保盛料模 具6的中心軸線和左、右兩個加壓板3的中心軸線在同一直線上。
(4) 然后調制好試驗樣品，分別將試樣樣品均勻放在盛料模具6的兩側，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，并沿順時針方向 開始均勻用力轉動。左右兩側的圓形鋼餅在連動桿的帶動下，隨即向試件形成的 中間部位制樣容器皿移動，盛料模具6內的試樣樣品，被漸次推入制樣容器4 內(三瓣模或環刀)。當左連動桿上的指針指向鋼軸防護罩上的指定刻度時，將 手搖柄輕輕向外拉出直至小齒輪17與大齒輪19相耦合，然后沿順時針方向緩慢 轉動手搖柄，直到試樣被全部推進容器器皿內為止，并使之正好與制樣器皿的容積保持高度一致。此時，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，使大齒輪16與小齒輪18耦合，然后逆時針轉動手柄，直 至左右加壓板完全離開盛料模具，將模具取出水平放置，卸下磁性卡筒7上的螺 母，輕輕掰開卡筒及盛料模具，取出制樣容器(三瓣模或環刀)，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(三瓣模或環刀)以 及左右加壓板卸下，用清水沖洗干凈，風干后將各模具直立放好。
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權利要求
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連動桿和一個傳動軸，兩連動桿對稱分布，每個連動桿的一端均裝有加壓板，兩連動桿上加壓板的板面相向而對，盛料模具位于兩加壓板的板面之間；兩連動桿的另一端均裝有傳動桿，兩傳動桿上刻有相反方向的螺紋；傳動軸上與傳動桿相對應位置刻有與傳動桿相吻合的螺紋，傳動軸上還固定安裝有齒輪，傳動軸的旁側裝有手搖柄，手搖柄上裝有齒輪，手搖柄上的齒輪與傳動軸上的齒輪之間相互耦合。
2. 根據權利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于位于左側的傳動桿上 刻有左旋螺紋，位于右側的傳動桿上刻有右旋螺紋，傳動軸的左半部分刻有與 左旋螺紋相吻合的螺紋，傳動軸的右半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋；或 者位于左側的傳動桿上刻有右旋螺紋，位于右側的傳動桿上刻有左旋螺紋，傳 動軸的左半部分刻有與右旋螺紋相吻合的螺紋，傳動軸的右半部分刻有與左旋 螺紋相吻合的螺紋。
3. 根據權利要求1或2所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于連動桿為相互平行的上、中、下三段連接構成呈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桿，上段和中段穿過內壁帶滾珠的套筒安裝底座上。
4. 根據權利要求1或2所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于連動桿穿過內壁 帶滾珠的套筒固定在底座上；傳動軸通過軸承安裝在底座上。
5. 根據權利要求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成 呈直角折狀的固定軸和手搖桿，固定軸的一端通過軸承安裝在底座上，手搖桿 固定安裝在固定軸的另一端的端口上。
6. 根據權利要求5所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于固定軸與傳動軸平行 的一段的中部通過銷軸固定有緊貼在一起的大、小兩個齒輪，傳動軸上與固定 軸相對應的位置通過銷軸固定小、大兩個齒輪，其中傳動軸上的小齒輪與固定 軸上大齒輪相卡合，傳動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. 根據權利要求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，卡筒為兩半通過磁性緊密吸 附在一起的兩個半環，兩個半環通過螺母固定。
8. 根據權利要求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、 后方向設有兩固定板，固定板通過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. 根據權利要求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，底座的底面四個角上裝有支座。
10. 根據權利要求1所述的手搖式雙向制樣儀，其特征在于傳動軸與傳動桿接 觸部位上方裝有鋼軸防護罩，鋼軸防護罩表面標有刻度；齒輪的外部裝有防護 罩。
全文摘要
本發明公開了一種手搖式雙向制樣儀，包括盛料模具、制樣容器和底座，制樣容器內置于盛料模具中，盛料模具固定在底座上，底座上裝有兩個連動桿和傳動軸，每個連動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；兩連動桿的另一端裝有傳動桿，傳動軸的左、右兩部分部分刻有與左、右側傳動桿上相吻合的螺紋，傳動軸的旁側裝有手搖柄，手搖柄上的齒輪與傳動軸上的齒輪之間相互耦合。本發明通過機械傳動實現均勻制樣，操作時通過手搖實現整個儀器間勻速運動的傳遞，只要手搖桿轉動，即帶動加壓板的運動，所以無論手搖的速度如何，而兩塊加壓板始終保持相向的勻速直線運動，最終實現均勻制樣。
文檔編號G01N1/28GK101650271SQ20091006382
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者侯天梁, 侯天順, 聶良佐 申請人:中國地質大學(武漢)