[实用新型]一种便携式贝氏仪

说明书

本实用新型公开了一种便携式贝氏仪，包括：测试系统、数据采集及控制系统和机架；测试系统包括直线电缸、法向力传感器、伺服电机、减速器、扭矩传感器、转轴、压板、履带板，用于测量土壤承压特性以及剪切特性；控制及数据采集系统包括：控制器、数据采集器，用于控制测试系统进行测试以及测试后参数的采集；机架包括：支撑腿、底层平板、二层机架、顶层平板、导向轴、导向轴套、门型框架、机架端盖：底层平板与支撑腿焊接；底层平板、顶层平板上搭载直线电缸；二层平板上搭载部分测试系统。同时，该试验台体积小，重量轻，操作简单，运行稳定，性能安全可靠。

技术领域

本实用新型涉及表层土壤力学参数测试领域，具体涉及一种便携式贝氏仪。

背景技术

近些年来，随着科学技术的进一步发展，人们对于未知领域的探索以及研究越来越深入，在这些探索以及研究当中，又以地面力学的研究最为基础。地面力学这门学科主要是研究机器在作业时与土壤相互作用的过程，而这其中所需了解的基本参数便是土壤本身的性质。土壤承压特性及土壤剪切特性是土壤本身的两种重要特性，其中土壤的承压特性是指地面垂直变形与因之产生的法向应力的关系。同时，机械在地面上行驶时所能产生的最大牵引力受到土壤切向抗剪强度的限制，因此土壤的剪切特性是影响汽车等运动机械地面通过性的最重要特征。测量上述特性的工具有很多，其中贝氏仪是最常用的一种，贝氏仪通过测量一定沉陷下压板所受正应力来得出土壤承压特性以及一定沉陷下土壤剪切力来得出土壤剪切特性。贝氏仪具有结构简单，操作容易，适用于在野外进行原样试验的优点。但现如今贝氏仪体积过大，重量较重，携带不便，不适用于试验室环境，同时试验需更换压板次数多，试验过程繁琐。故设计了新型的便携式贝氏仪以解决上述问题。

发明内容

为解决现有贝氏仪质量重、体积大、试验步骤繁琐的缺陷。本实用新型提出了一种便携式贝氏仪。该种试验台可测量土壤在不同压板作用下的法向受力以及法向受力作用下的沉陷数据，根据所得数据以及上述第一公式得到土壤承压特性，求出土壤承压特性参数(k_c、n)并可绘制土壤承压特性曲线。同时，该种试验台可测量土壤在一定法向力作用下的扭矩值及沉陷值，并通过所得数据结合上述第二、三、四、五公式得到土壤剪切特性，求出土壤剪切特性参数(K)并可绘制土壤剪切特性曲线。该便携式贝氏仪由于使用了现如今较为先进的直线电缸以及伺服电机作为驱动装置，在保证动力的同时大大减小了贝氏仪的体积和质量。此外，由于设计了三组伺服电机，可减小更换压板的次数，提高试验效率，减小误差。该试验台具有操作方便、体积小、质量轻、便于携带的特点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便携式贝氏仪，包括测试系统、控制及数据采集系统、机架。所述测试系统包括直线电缸、法向力传感器、伺服电机、减速器、扭矩传感器、转轴、压板、履带板；其中两个直线电缸布置在底层平板上；法向力传感器一端与直线电缸相连，另一端与压板相连，负责测量土壤承压特性。一个直线电缸布置在顶层平板上；法向力传感器一端与直线电缸相连，另一端与门型框架相连；伺服电机与减速器配合相连；减速器一端与伺服电机相连另一端与扭矩传感器相连，同时减速器与机架通过螺栓连接；扭矩传感器一端与减速器配合，另一端与转轴配合；转轴一端与扭矩传感器配合，另一端与履带板相连，负责测量土壤剪切特性。

进一步地，所述控制及数据采集系统包括控制器及数据采集器；控制器与直线电缸以及伺服电机相连接，负责控制直线电缸上下运动从而对土壤施加法向力，控制伺服电机带动转轴旋转从而提供剪应力；数据采集器与法向力传感器以及扭矩传感器相连接，负责采集传感器所采集到的数据。

更进一步的，所述机架包括支撑腿、底层平板、二层机架、顶层平板、导向轴、门型框架、导向轴套、机架端盖；支撑腿与底层平板焊接；门型框架与二层机架连接；导向轴与底层平板、二层机架、顶层平板、导向轴套相连，对控制系统运动起到上下导向作用。

本实用新型的有益效果：