(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210988758.5 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 内蒙古大学 地址 010018 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区大学西路23 5号 (72)发明人 王永涛　徐湘田　郭作宇　黄文斌　 郝书勤　 (74)专利代理 机构 北京鑫知翼知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11984 专利代理师 孙长江 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种可实现双向加载的单油源直剪装置 (57)摘要 本发明公开了一种可实现双向加载的单油 源直剪装置， 其包括轴向压杆， 所述轴向压杆与 齿条连接杆固定连接， 齿条连接杆上设置有竖直 齿条， 所述竖直齿条与齿轮侧边齿合连接， 所述 齿轮通过轴杆固定在支撑架上， 齿轮底部与 蜗杆 齿合连接， 蜗杆与可拆卸齿轮的中心连接， 可拆 卸齿轮底部与齿条传动杆齿合连接， 齿条传动杆 与下剪切盒固定连接， 下剪切盒与试验工作板 之 间设置有滚 珠， 传感器通过传感器固定架固定到 试验工作板上， 传感器与上剪切盒连接， 本发明 实现了只需使用单油源为轴向压杆提供动力， 即 可在压杆提供轴向压力的同时带动下剪切盒做 等速率的剪切运动。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115452608 A 2022.12.09 CN 115452608 A 1.一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 包括轴向压杆(1)和传感器 (9)， 所述轴向压杆(1)与齿条连接杆(2)固定连接， 齿条连接杆(2)上设置有竖直齿条(20)， 所述竖直齿条(20)与齿轮(3)侧边齿合连接， 所述齿轮(3)通过轴杆(4)固定在支撑架(30) 上， 齿轮(3)底部与蜗杆(5)齿合连接， 蜗杆(5)与可拆卸齿轮(7)的中心连接， 可拆卸齿轮 (7)底部与齿条传动杆(8)齿合连接， 齿条传动杆(8)与下剪切盒(13)固定连接， 下剪切盒 (13)与试验工作板(15)之间设置有滚珠(14)， 传感器(9)通过传感器固定架(11)固定到试 验工作板上， 传感器(9)与上剪切盒(10)连接 。 2.根据权利要求1所述的一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 所述支 撑架(30)通过伸缩杆(6)与试验工作板(15)固定连接 。 3.根据权利要求2所述的一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 所述上 剪切盒(10)和下剪切盒(13)之间设置有滚珠槽口， 滚珠槽口内设置有滚珠(14)。 4.根据权利要求3所述的一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 所述传 感器(9)设置在 传感器固定架(1 1)上， 传感器固定架(1 1)固定在试验工作板(15)上。 5.根据权利要求4所述的一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 所述轴 向压杆(1)与油源连接， 通过电子系统操控， 轴向压杆(1)在外接电子系统的控制下进行等 速率的轴向加载， 轴向压杆(1)设置在上剪切盒(10)的上 方。 6.根据权利要求5所述的一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其特征在于： 所述轴 向压杆(1)与齿条连接杆(2)为一体设计， 轴杆(4)和蜗杆(5)都 由伸缩杆(6)支撑， 齿轮(3) 在轴杆(4)上 自由转动， 蜗杆(5)在支撑架(30)的支撑孔中可 自由转动， 蜗杆(5)与齿轮(3) 接触的的一端为螺纹杆的结构， 可拆卸齿轮(7)通过中心配对的螺纹拧到蜗杆(5)一端， 实 现连接与拆卸。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452608 A 2一种可实现双向加载的单油源 直剪装置 技术领域 [0001]本发明涉及岩土技 术领域， 具体为 一种可实现双向加载的单油源直剪装置 。 背景技术 [0002]土的抗剪强度是土在外力作用下， 其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有 的抵抗剪切的极限强度。 直剪试验通常将土样置于直剪仪的固定上盒和活动下盒内， 试验 时先在土样上施加垂直压力， 然后对下盒施加水平推力， 上下盒之间的错动使土样受剪破 坏。 由于直剪试验力学过程清晰， 数据分析较为方便， 所以通过直接剪切仪(简称 “直剪仪”) 对土样做剪切试验来测定土体的抗剪强度的试验方法得到广泛应用。 传统的直剪仪器需要 双油源分别为轴向压力和水平方向推力的加载装置提供动力。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 为进一步简化试 验装置， 降低试验仪器成本， 设计了一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 装置通过在轴 向压杆上连接齿条连接杆、 齿轮、 蜗杆等装置， 实现了只需使用单油源为轴向压杆提供动 力， 即可在压杆提供轴向压力的同时带动下剪切盒做等速率的剪切运动。 [0004]为实现上述目的， 本发明提供一种可实现双向加载的单油源直剪装置， 其包括轴 向压杆， 所述轴向压杆与齿条连接杆固定连接， 齿 条连接杆上设置有 竖直齿条， 所述竖直齿 条与齿轮侧边齿合连接， 所述齿轮通过轴杆固定在支撑架上， 齿轮底部与蜗杆齿合连接， 蜗 杆与可拆卸齿轮的中心连接， 可拆卸齿轮底部与齿条传动杆齿合连接， 齿条传动杆与下剪 切盒固定连接， 下剪切盒与试验工作板之间设置有滚珠， 传感器通过传感器固定架固定到 试验工作板上， 传感器与上剪切盒连接 。 [0005]所述支撑架通过伸缩杆与试验工作板固定连接 。 [0006]所述上剪切盒和下剪切盒之间设置有滚珠槽口， 滚珠槽口内设置有滚珠。 [0007]所述传感器设置在 传感器固定架上， 传感器固定架固定在试验工作板上。 [0008]所述轴向压杆与油源连接， 通过电子系统操控， 轴向压杆在外接电子系统的控制 下进行等速率的轴向加载， 轴向压杆设置在上剪切盒的上 方。 [0009]所述轴向压杆与齿条连接杆为一体设计， 轴杆和蜗杆都由伸缩杆支撑， 蜗杆在轴 杆上可自由转动， 蜗杆在支撑架的支撑孔中可自由转动， 蜗杆与齿轮接触的的一端为螺纹 杆的结构， 可拆卸齿轮通过中心配对的螺纹拧到蜗杆一端， 实现连接与拆卸。 [0010]本专利的工作原理： 试验前根据剪切力加载的需求和轴力加载的过程反算出可拆 卸齿轮的直径设定， 从而设定好伸缩杆的高度， 并选用合适直径的可拆卸齿轮进 行试验； 装 置通过单油源为轴向压杆提供动力， 轴向压杆向下移动， 为土体提供轴向压力， 同时会带动 齿条连接杆向下运动， 齿 条连接杆上的齿 条会带动齿轮转动， 齿轮转动会带动蜗杆转动， 蜗 杆转动会带动可拆卸齿轮转动， 可拆卸齿轮会带动齿条传动杆发生位移。 从而在轴向压杆 等速率下降时， 下剪切盒同时会发生试验设定的位移， 试验过程中的剪切力可通过与上剪说　明　书 1/3 页 3 CN 115452608 A 3