本发明属于机械传动、土木工程及地质科学领域，具体涉及了一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置。
背景技术：
1、离心模拟具有缩时缩尺的优势，通过超重力离心模拟实现更大尺寸、更深地质条件的物性研究已成为研究热点，模型的制备是保证离心模拟试验获得成功的重要步骤，对于粉末或者颗粒样品，其制样时的密实度情况及均匀性问题直接影响到实验的成败，如在深部熔岩的浓度测试时，首先需要实验人员将模拟熔岩的粉末样品装入至样品盒中，通过多次添加和多次压紧工作从而实现样品制备，样品制备的差异受到操作人手法的影响较大，在超重力试验时导致多次试验的一致性较差，且存在实验成功率低的问题。而一次试验失败导致的人力、物力及时间浪费都是巨大的，提高制样质量就显得特别重要，且有利于重复性试验验证工作的开展。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，以解决模型制样均匀性及一致性差的问题，并提高实验的成功率及可重复性。
2、本发明所采用的技术方案如下：
3、装置包括样品添加模块、样品压紧模块、底座、旋转工作台和样品盒；样品添加模块、样品压紧模块和旋转工作台均安装在底座上，样品添加模块和样品压紧模块分别位于旋转工作台的左右两侧，样品盒固定连接在旋转工作台的上表面，样品添加模块中存储有粉末/颗粒，样品添加模块用于将内部的粉末/颗粒添加到样品盒中，样品压紧模块中设有可上下移动的加载头，加载头用于对样品盒内的粉末/颗粒进行压紧；样品添加模块和样品压紧模块均与外部的控制系统电连接。
4、所述的样品添加模块包括第一驱动部件、侧板、转轴、导流管和漏斗；第一驱动部件通过第一电机固定座固定安装在底座上，第一驱动部件的输出端与转轴同轴连接，转轴沿着底座的长度方向设置，第一驱动部件用于驱动转轴旋转，两块侧板沿着底座的宽度方向对称安装在底座上，漏斗的两端分别与两个侧板的顶部连接，漏斗中存储有粉末/颗粒，漏斗的底部与上下开口的导流管连通，导流管的下部开设有圆通孔，转轴的输出端穿过圆通孔后可转动地连接在导流管上，转轴中与导流管的连接位置处开设有凹槽，漏斗中的粉末/颗粒经凹槽掉落至样品盒中。
5、所述的样品压紧模块包括第二驱动部件、丝杠组件固定板、第二电机固定座、丝杠组件、压力传感器和加载头；丝杠组件固定板竖直安装在底座的上表面，第二驱动部件通过第二电机固定座固定安装在丝杠组件固定板的顶部，第二驱动部件的输出端与丝杠组件连接，第二驱动部件用于驱动丝杠组件上下移动，丝杠组件可上下移动地连接在丝杠组件固定板上，加载头与丝杠组件固定连接，加载头的顶部设有压力传感器，压力传感器与控制系统之间连接。
6、所述的丝杠组件包括滚珠丝杠、导轨、滑块、连接块、横板、轴承座、加载板和螺母；轴承座安装在丝杠组件固定板的底部，两条导轨分别竖直连接在丝杠组件固定板的两侧，滑块可上下移动地连接在导轨上，横板的两端通过连接块固定连接在两个滑块上；第二驱动部件的输出端与滚珠丝杠的螺杆顶端固定连接，滚珠丝杠的螺杆底端可转动地设置在轴承座中，且滚珠丝杠中螺杆垂直于底座设置，螺母可上下移动地套设在滚珠丝杠螺杆的外周，螺母与横板的中部连接，加载板固定安装在横板上，加载头连接在加载板的下表面。
7、当第二驱动部件驱动滚珠丝杠转动时，螺母可沿着滚珠丝杠螺杆的轴向上下移动，从而带动加载板和加载头上下移动。
8、所述旋转工作台可沿着自身周向旋转地连接在底座的上表面，样品盒的底部设有称重传感器，称重传感器用于称取样品盒内粉末/颗粒的质量，称重传感器与外部的控制系统电连接。
9、所述的第一驱动部件主要由第一伺服电机和第一减速机组成，第一伺服电机的输出轴与第一减速机的输入端之间法兰连接，第一减速机的输出端通过第一联轴器与转轴同轴连接，第一减速机通过第一电机固定座固定连接在底座的上表面，第一伺服电机与外部的控制系统电连接。
10、所述的样品添加模块还包括轴承固定块，轴承固定块沿着底座的宽度方向设置，轴承固定块的两端分别与两个侧板的中部连接，且轴承固定块位于侧板中靠近第一驱动部件的一侧；轴承固定块的中部开设有通孔，转轴的输出端穿设过轴承固定块的通孔后与导流管连接。
11、所述侧板的顶部设有可调节角度的调节块，漏斗的两端分别与两个调节块连接，进而实现漏斗的角度可调。
12、所述的第二驱动部件主要由第二伺服电机和第二减速机组成，第二伺服电机的输出轴与第二减速机的输入端之间法兰连接，第二减速机的输出端通过第二联轴器与滚珠丝杠的螺杆同轴连接，第二减速机通过第二电机固定座固定安装在丝杠组件固定板的顶部，第二伺服电机与外部的控制系统电连接。
13、所述的样品压紧模块还包括型材铝件，两个型材铝件沿着底座的宽度方向对称安装在底座上，且两个型材铝件分别与丝杠组件固定板的两侧连接。
14、本发明装置适用于粉末或颗粒样品对均匀性及压实度有较高要求的样品制样。样品添加模块中存储有粉末/颗粒，通过物料添加部件可实现多次物料添加时每次的粉末或颗粒样品的添加量控制；样品压紧模块中设有可上下移动的加载头，加载头可用于对样品盒内的粉末/颗粒进行压紧；通过上述两个模块的协同作业，可根据试验需求对物料单次添加量及压紧力进行控制，满足不同样品的制样需求。
15、本发明的有益效果为：
16、1、通过装置中的样品添加模块可确保装填土样的一次添加量及总添补质量；通过样品压紧模块加载的压力参数，可实现多次样品装样的密实度一致；通过样品添加模块与样品压紧模块的协同工作实现多次制样的一致性，保证试验具有较好的可重复性以及成功率。
17、2、本发明具有结构简单、方便操作的优点，可满足多种粉末及颗粒样品的制备工作，有利于减少人为装样引起时样品不均匀性，从而保证试验测试的一致性，且减少了人为污染或特殊样品对工作人员的影响。
1.一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的样品添加模块包括第一驱动部件、侧板(12)、转轴(13)、导流管(19)和漏斗(21)；第一驱动部件通过第一电机固定座(15)固定安装在底座(1)上，第一驱动部件的输出端与转轴(13)同轴连接，第一驱动部件用于驱动转轴(13)旋转，两块侧板(12)沿着底座(1)的宽度方向对称安装在底座(1)上，漏斗(21)的两端分别与两个侧板(12)的顶部连接，漏斗(21)中存储有粉末/颗粒，漏斗(21)的底部与导流管(19)连通，导流管(19)的下部开设有圆通孔，转轴(13)的输出端穿过圆通孔后可转动地连接在导流管(19)上，转轴(13)中与导流管(19)的连接位置处开设有凹槽(13-1)，漏斗(21)中的粉末/颗粒经凹槽(13-1)掉落至样品盒(23)中。
3.根据权利要求1所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的样品压紧模块包括第二驱动部件、丝杠组件固定板(2)、第二电机固定座(4)、丝杠组件(9)、压力传感器(10)和加载头(11)；丝杠组件固定板(2)竖直安装在底座(1)的上表面，第二驱动部件通过第二电机固定座(4)固定安装在丝杠组件固定板(2)的顶部，第二驱动部件的输出端与丝杠组件(9)连接，第二驱动部件用于驱动丝杠组件(9)上下移动，丝杠组件(9)可上下移动地连接在丝杠组件固定板(2)上，加载头(11)与丝杠组件(9)固定连接，加载头(11)的顶部设有压力传感器(10)，压力传感器(10)与控制系统之间连接。
4.根据权利要求3所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的丝杠组件(9)包括滚珠丝杠(9-1)、导轨(9-2)、滑块(9-3)、连接块(9-4)、横板(9-5)、轴承座(9-6)、加载板(9-7)和螺母(9-8)；
5.根据权利要求2所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述旋转工作台(22)可沿着自身周向旋转地连接在底座(1)的上表面，样品盒(23)的底部设有称重传感器(24)，称重传感器(24)用于称取样品盒(23)内粉末/颗粒的质量，称重传感器(24)与外部的控制系统电连接。
6.根据权利要求2所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的第一驱动部件主要由第一伺服电机(16)和第一减速机(17)组成，第一伺服电机(16)的输出轴与第一减速机(17)的输入端之间法兰连接，第一减速机(17)的输出端通过第一联轴器(14)与转轴(13)同轴连接，第一减速机(17)通过第一电机固定座(15)固定连接在底座(1)的上表面，第一伺服电机(16)与外部的控制系统电连接。
7.根据权利要求2所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的样品添加模块还包括轴承固定块(18)，轴承固定块(18)沿着底座(1)的宽度方向设置，轴承固定块(18)的两端分别与两个侧板(12)的中部连接，且轴承固定块(18)位于侧板(12)中靠近第一驱动部件的一侧；轴承固定块(18)的中部开设有通孔，转轴(13)的输出端穿设过轴承固定块(18)的通孔后与导流管(19)连接。
8.根据权利要求2所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述侧板(12)的顶部设有可调节角度的调节块(20)，漏斗(21)的两端分别与两个调节块(20)连接，进而实现漏斗(21)的角度可调。
9.根据权利要求4所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的第二驱动部件主要由第二伺服电机(7)和第二减速机(6)组成，第二伺服电机(7)的输出轴与第二减速机(6)的输入端之间法兰连接，第二减速机(6)的输出端通过第二联轴器(5)与滚珠丝杠(9-1)同轴连接，第二减速机(6)通过第二电机固定座(4)固定安装在丝杠组件固定板(2)的顶部，第二伺服电机(7)与外部的控制系统电连接。
10.根据权利要求4所述的一种适用于粉末及颗粒样品的制样装置，其特征在于：所述的样品压紧模块还包括型材铝件(3)，两个型材铝件(3)沿着底座(1)的宽度方向对称安装在底座(1)上，且两个型材铝件(3)分别与丝杠组件固定板(2)的两侧连接。
