[发明专利]一种全自动残余直剪剪切仪及其操作方法

说明书

本发明公开了一种全自动残余直剪剪切仪，它包括直剪剪切仪(1)和计算机(2)，直剪剪切仪(1)通过航空插头(1‑28)分别与竖向荷重传感器(1‑19)、竖向位移传感器(1‑7)、水平荷重传感器(1‑21)和水平位移传感器(1‑12)相连接，所述的计算机(2)通过通讯协议与直剪剪切仪(1)相连接，通过计算机(2)或者控制面板(1‑14)向直剪剪切仪(1)发送命令，并将竖向荷重传感器(1‑19)和水平位移传感器(1‑12)反馈得到的竖向荷重Fsubgt;1/subgt;和水平剪切量ssubgt;2/subgt;与目标值相对比，进行伺服闭环控制。本发明全自动残余直剪剪切仪可实现竖向加载和水平剪切的伺服闭环控制，稳定性能高，试验的控制和测量精度高。

技术领域

本发明涉及一种全自动残余直剪剪切仪，尤其涉及一种土工试验中能够测试土体的抗剪强度、摩擦角、粘聚力、残余强度、残余内摩擦角和残余粘聚力等物理力学参数的试验设备。

背景技术

在岩土工程中，土体及其合成材料的抗剪强度可通过三轴试验系统和直剪试验系统进行测试得到，通常采用的直剪测试系统主要为残余直剪剪切仪，残余直剪剪切仪主要包括三种形式，即传统的手动或者半自动杠杆式直剪剪切仪、手动气压阀半自动式直剪剪切仪和全自动形式的直剪剪切仪。

通常传统的杠杆式的手动或者半自动形式的直剪剪切仪由于砝码重量、杠杆比以及结构形式等的影响，在直剪试验中，轴向加载压力将受到限制，可控压力范围有限，且容易产生杠杆比和杠杆中心偏差，影响试验的精确度等等；相比杠杆式直剪剪切仪，手动气压阀半自动式直剪剪切仪将受到手动气压阀和压力表的影响，在剪切试验过程中，随着试样的压缩变形，气缸活塞将发生移动，施加在试样上的压力值将呈现下降的趋势，手动气压阀难以维持目标压力值，影响压力控制的稳定性，且采用压力表实现对压力的控制和读取，测量精度低，且易破损，维护成本高；而现有的全自动形式的直剪剪切仪在设计中多考虑试验功能的实现上，而忽略了仪器加工精度、工人装配误差以及试验操作中人为因素的影响，这将大大降低了试验的效率以及试验精确度。

经过专利文献检索，现有技术在试验加载方式和试验自动化方面对直剪剪切仪做了一些有益的探索和改进，例如：一种全自动应变控制式直剪测试仪器及其用途(中国专利201210064583.5)，改进了仪器的控制方式，实现了直剪试验的全过程自动化控制，但是该测试仪器为开环式控制系统，不能对仪器控制进行自动修正、调整，不能有效地避免加工误差和装配差别等不可抗因素的影响。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供一种全自动残余直剪剪切仪，通过水平位移传感器测量水平剪切量，可有效地避免部件加工、装配等不可抗因素造成的部件配合误差，提高试验控制、测量的精度，并通过对仪器部件的改造，提高试验操作的便易性和准确性，进而可大大的提高试验效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全自动残余直剪剪切仪，它包括直剪剪切仪和计算机，所述的直剪剪切仪通过航空插头分别与竖向荷重传感器、竖向位移传感器、水平荷重传感器和水平位移传感器相连接，所述的计算机通过通讯协议与直剪剪切仪相连接，通过计算机或者控制面板向直剪剪切仪发送命令，并将竖向荷重传感器和水平位移传感器反馈得到的竖向荷重F₁和水平剪切量s₂与目标值相对比，进行伺服闭环控制。

作为优选方案，以上所述的全自动残余直剪剪切仪，所述的直剪剪切仪包括垂直伺服加载系统和水平剪切驱动系统，所述的垂直伺服加载系统包括上部加载横梁，下部加载横梁，连接在上部加载横梁和下部加载横梁之间的拉杆，安装在上部加载横梁上的竖向荷重传感器，和安装在下部加载横梁上的气动加载装置或者电机加载装置；所述的竖向荷重传感器通过第一加载接头固定在上部加载横梁的中间位置，所述的竖向荷重传感器通过安装在底部的子弹型传力接头与承压盖顶部的凹槽相接触；

所述的气动加载装置或者电机加载装置的下部通过第二加载接头连接在下部加载横梁的中间位置，所述的气动加载装置或者电机加载装置的上部固定在固定挡板的中心位置；