[发明专利]用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置及方法

权利要求书

1.一种用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置，其特征在于，包括：

底座；

成型模具，所述成型模具设置于所述底座上，其包括多个依次叠套设置的凹模，位于最内层的所述凹模内用于盛放待成型的土体；并且，所述成型模具由内至外能够取出单层或多层所述凹模，以使用与待成型的土三轴试件尺寸适配的所述凹模进行土体成型；

加压装置，所述加压装置包括顶板和多个分别适配不同所述凹模的凸模；所述顶板设置于所述成型模具的上方，所述顶板的下表面安装多个所述凸模中的一个；

加压驱动装置，所述加压驱动装置用于使所述底座和所述顶板相互靠近和相互远离，并在所述底座和所述顶板相互靠近的过程中，完成所述凸模对相适配的所述凹模内土体的挤压成型；所述加压驱动装置包括手动驱动组件和电动驱动组件，其中，所述手动驱动组件包括随动旋钮、手动旋钮、升降杆和自紧螺母，所述随动旋钮活动嵌置于所述底座上，能够原位转动，所述随动旋钮设置有多个，且任意一所述随动旋钮的外周均套设一齿轮，多个所述齿轮通过闭环链条传动连接；所述手动旋钮设置于至少一个所述随动旋钮上，通过所述手动旋钮驱动与之相连的所述随动旋钮原位转动，进而通过所述闭环链条实现多个所述随动旋钮的同向转动；所述升降杆设置有多根，任意一根所述升降杆的底端分别套设于一所述随动旋钮内，并与所述随动旋钮螺纹连接；任意一根所述升降杆的顶端均贯穿所述顶板设置；所述自紧螺母设置有多个，任意一所述升降杆的顶端均螺纹连接有一所述自紧螺母，且任意一所述自紧螺母均支承于所述顶板的下方；所述电动驱动组件包括传动组件和驱动电机，所述传动组件包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、顶部动滑轮和绳索，所述第一定滑轮安装于所述底座的侧面，并与所述驱动电机相连，所述第二定滑轮与所述第一定滑轮安装于所述底座的同一侧，所述第三定滑轮与所述第一定滑轮安装于所述底座的同一侧，且所述第三定滑轮位于所述第一定滑轮的上方，所述顶部动滑轮安装于所述顶板的边缘；所述绳索的一端卷绕于所述第一定滑轮上，另一端依次绕经所述第二定滑轮、所述顶部动滑轮之后卷绕于所述第三定滑轮上，所述驱动电机嵌置于所述底座内，用于在所述凸模与所述凹模内的土体接触后，驱动所述顶板向靠近所述底座的方向移动；

联动齿轮组件，所述联动齿轮组件包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮套设于所述随动旋钮上，能够随所述随动旋钮同步转动；所述第二伞齿轮与所述第三定滑轮同轴连接，且所述第二伞齿轮与所述第一伞齿轮啮合，以在所述随动旋钮驱动所述升降杆下降时，所述第三定滑轮能够收卷所述绳索，所述随动旋钮驱动所述升降杆上升时，所述第三定滑轮能够展放所述绳索。

2.根据权利要求1所述的用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置，其特征在于，所述传动组件设置有两组，且两组所述传动组件对称设置在所述底座的两侧。

3.根据权利要求1所述的用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置，其特征在于，所述成型模具还包括模具外包壳，所述模具外包壳紧贴包覆于最外层所述凹模的外周；

其中，所述模具外包壳包括第一外包半壳和与所述第一外包半壳对接的第二外包半壳；任意一所述凹模均包括底模、第一半模和与所述第一半模对接的第二半模，所述第一半模和所述第二半模包覆于所述底模的外周；所述成型模具整体嵌置于所述底座的中心。

4.根据权利要求1所述的用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置，其特征在于，任意一所述凹模的内腔为棱柱状内腔或圆柱状内腔；且任意两所述凹模的高度相同；当所述凹模的内腔为所述棱柱状内腔时，所述凸模为棱柱状凸模；当所述凹模的内腔为所述圆柱状内腔时，所述凸模为圆柱状凸模。

5.根据权利要求1所述的用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置，其特征在于，任意一所述凸模的外壁上均设置有沿其轴向分布的刻度线，以度量所述土体的成型高度。

6.一种土三轴试件成型的方法，其特征在于，采用如权利要求1~5任意一项所述的用于多种尺寸规格土三轴试件成型的装置进行，包括步骤：

S1、根据待加工的土三轴试件的尺寸，选择相适配的所述凹模和所述凸模，并将选择好的所述凸模安装在所述顶板上；

S2、将加工土三轴试件所需的土体放入步骤S1中选择好的所述凹模内；

S3、通过所述手动旋钮驱动所述升降杆和所述顶板同步朝向所述底座移动，直至所述顶板上所述凸模的底端接触所述凹模内的土体；

S4、松开所述自紧螺母，并启动所述驱动电机，单独驱动所述顶板向靠近所述底座的方向移动，以使所述凸模向所述凹模内的土体加压，加载至所需试件高度后停止加压。