一種自動進給式土壤採樣裝置的製作方法

2023-06-09 05:47:31

本發明涉及土壤採樣裝置技術領域，尤其涉及一種自動進給式土壤採樣裝置。

背景技術：

土壤剖面樣品的採集，是土壤系統分類調查、土體構型分析、土壤肥力特性研究、土壤養分遷移變化及土壤生態調查的基礎，傳統方法一般採用挖坑法和土鑽法來採集土樣，挖掘土壤剖面坑雖能取到不同深度原狀土壤樣品，但工作量大，效率低下，對採樣地環境破壞程度很大；土鑽法是操作者用手動旋轉把鑽杆旋入土壤層中，由於土壤對鑽杆的阻力較大，操作者需要用榔頭敲打鑽杆產生一個很大的向下的作用力，才能使土鑽進入深層的土層，這種土鑽一般對土鑽鑽杆的材質堅固性要求很高，採樣費時費力。這種錘擊式取土鑽使用時會把土壤壓實，使得取樣的土壤層分布於實際土壤層分布存在較大的偏差。

例如：中國專利申請號cn201410277876.0，申請日為2014年6月20號，公開了一種手搖驅動式深層土壤取樣器，包括升降支架，升降支架上安裝主動齒輪，主動齒輪與被動齒輪嚙合，被動齒輪的中心通過螺紋連接絲槓，絲槓的一端連接取樣杆，取樣杆上設置有取樣槽。又如：中國專利申請號cn201510981797.2，申請日為2015年12月25號，公開了一種線刃複合切式方形土壤取樣裝置，包括長刀片、短刀片、第一刀架、第二刀架、副杆、主杆、繞線架、繞線杆、切割細線和線網；主杆套裝在副杆的外表面，所述第一刀架與所述副杆相連接，所述第二刀架與所述主杆相連接；第一刀架上設置有兩個短刀片，第二刀架上設置有兩個長刀片，長刀片和短刀片上均加工有繞線孔；相鄰的繞線孔之間採用切割細線相連形成一個方形線圈。上述兩種土壤取樣裝置都是通過人力驅動，土壤取樣時費時費力，取樣效率低。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中的土壤取樣裝置需要人工驅動、取樣費時費力的不足，提供了一種無需人工驅動、使用省力方便、土壤取樣效率高的自動進給式土壤採樣裝置。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種自動進給式土壤採樣裝置，包括底座、垂直固定在底座上的支撐杆，所述支撐杆的上端設有滑輪，所述支撐杆的中間部位設有收卷輥，所述收卷輥上設有吊索，所述吊索的上端繞過滑輪與振動器連接，所述的振動器包括振動器殼體，所述振動器殼體內的左右兩端均設有軸承，兩個軸承之間設有偏心轉動塊，偏心轉動塊的兩端與軸承之間轉動連接，所述振動器殼體的左端設有左端蓋，所述振動器殼體的右端設有右端蓋，所述偏心轉動塊的右端設有連接柱，所述的連接柱通過扭矩傳遞軟軸與汽油機連接，所述振動器殼體的下端中心向下延伸形成下連接座，所述的下連接座上設有鑽杆接頭，所述的鑽杆接頭下端連接有空心的鑽杆，所述鑽杆的下端設有鑽頭，所述的鑽杆內設有硬質塑料襯套，所述的底座上設有鑽杆導向套。

汽油機通過扭矩傳遞軟軸帶動偏心轉動塊高速轉動，偏心轉動塊偏心高速轉動會發生高頻振動，從而帶動振動器振動，振動器又會帶動鑽頭振動；使用時，振動器上端與吊索連接，鑽頭插入鑽杆導向套內定為，汽油機放置在地面上，打開汽油機，振動器發出高頻振動使得鑽頭帶動鑽杆鑽入土壤中，由於鑽杆是空心的，因此土壤會進入鑽杆中的硬質塑料襯套內，鑽杆鑽入設定的深度後，汽油機停止工作，此時通過收卷輥收卷吊索，吊索將鑽杆從土壤中拔出，然後從鑽杆中取出硬質塑料襯套，將硬質塑料襯套破碎後獲得土壤樣本；整個採樣過程，使用者無需對鑽杆施加壓力和旋轉力，鑽杆在振動器的作用下自動進給進入土壤中，採樣非常省力方便，採樣效率高；汽油機、振動器兩者均會發出振動，通過扭矩輸出軟軸連接，一方面傳遞了扭矩，另一方面防止汽油機工作振動對振動器發生影響；該種土壤採樣器搬運也非常方便。

作為優選，所述汽油機的輸出軸上設有主動輪，所述扭矩傳遞軟軸包括軟軸本體、套設在軟軸本體外側的護套，所述軟軸本體的一端通過扭矩傳遞接頭與連接柱連接，所述軟軸本體的另一端設有軸套，軸套上連接有從動軸，從動軸上設有從動輪，所述從動軸的兩端與支撐座連接，所述的支撐座與汽油機固定連接，所述主動輪與從動輪之間通過皮帶連接。通過主動輪與從動輪之間的動力傳遞，可以根據需要選擇從動輪的直徑大小，從而達到偏心轉動塊需要的轉速。

作為優選，所述護套的兩端分別設有連接套，所述的右端蓋的外側延伸形成連接頭，所述的連接頭內設有套設在扭矩傳遞接頭外側的轉動套，所述的扭矩傳遞接頭與轉動套之間轉動連接；護套一端的連接套通過螺紋套與連接頭連接，護套另一端的連接套外側設有環形槽，所述支撐座的一端設有卡接套，所述卡接套的側面設有彈簧銷，所述的軸套與從動軸之間螺紋連接。拔出彈簧銷，連接套與卡接套分離，然後將軸套與從動軸分離，這兩整個振動器與汽油機就分離了，分離後兩者可以單獨搬運，搬運更加方便。

作為優選，所述汽油機的輸出軸上設有離心離合器，所述的主動輪固定在離心離合器的外側。汽油機啟動階段，輸出軸的轉速交底，此時離心離合器內部處於分離狀態，當輸出軸的轉速達到1800r/min時，離心離合器才會帶動主動輪旋轉。

作為優選，所述振動器殼體的外側設有若干環形散熱槽。轉動輥高速轉動，軸承發熱量大，通過環形散熱槽提高振動器殼體的散熱性能。

作為優選，所述振動器殼體的上端中心延伸形成上連接座，所述的上連接座上連接有提環。鑽杆鑽入土壤中，有時候多根鑽杆連接，此時鑽杆拔出阻力大，手動難以拔出，需要藉助其他吊具將鑽杆拔出，吊具與提環連接將整體拔出土壤。

作為優選，所述右端蓋與扭矩傳遞接頭之間設有磨損補償密封圈。磨損補償密封圈起到密封作用，能防止振動器殼體內部的潤滑油洩漏。

作為優選，所述的扭矩傳遞接頭包括滑套、第一傳遞柱、第二傳遞柱，所述滑套的內壁設有若干沿軸向分布的滑槽，所述第一傳遞柱、第二傳遞柱的內端側面均設有若干與滑槽一一對應的球面凹孔，所述球面凹孔與滑槽之間設有滾珠，所述第一傳遞柱的外端與連接柱固定連接，所述第二傳遞柱與軟軸本體固定連接；所述第一傳遞柱與第二傳遞柱的內端之間設有壓簧。軟軸本體在護套內旋轉，護套是不旋轉的，而且扭矩傳遞軟軸通常處於彎曲狀態，隨著鑽杆不斷進入土壤，扭矩傳遞軟軸的彎曲狀態也在不斷的改變，因此在實際轉動過程中，隨著扭矩傳遞軟軸彎曲的弧度不同，軟軸本體的端部與護套端部之間會產生一定的相對位移，此時第一傳遞柱與第二傳遞柱之間的距離會發生改變以適應該種位移，防止護套或者軟軸受到軸向作用力；同時扭矩傳遞接頭也能進一步削弱汽油機的振動對振動器的影響。

作為優選，所述的鑽杆的上端設有內螺紋連接部，所述鑽杆的下端設有外螺紋連接部，所述的鑽頭呈圓管狀結構，鑽頭的上端與鑽杆的外螺紋連接部螺紋連接；所述鑽頭的下端外側面為上大下小的外錐面，所述鑽頭的下端內側面為上小下大的內錐面，所述外錐面的上端設有外凸環，所述內錐面的上端設有內凸環，所述外凸環的外徑大於鑽杆的外徑，所述內凸環的內徑小於硬質塑料襯套的內徑。外錐面與內錐面便於鑽頭進入土壤中；外凸環使得土壤孔比鑽杆的外徑大，從而減小鑽杆外壁與土壤的摩擦阻力；同理內凸環能減小硬質塑料襯套的內壁與土壤之間的阻力。

作為優選，所述鑽頭的內壁上位於內凸環的上側設有卡環，所述卡環的內圈設有若干向上傾斜的彈性止回片。當鑽頭鑽入土壤時，彈性止回片受到土壤從下向上的壓力作用而發生形變與硬質塑料管的內壁張開；當拔出鑽杆時，彈性止回片受到從上向下的作用力，彈性止回片向內聚攏，從而對鑽杆下端的土壤限位，防止拔出鑽杆時，鑽杆下端的土壤下落。

因此，本發明具有如下有益效果：（1）無需人工驅動、使用省力方便、土壤取樣效率高有益效果；（2）振動器與汽油機之間連接、分離方便，搬運方便；（3）扭矩傳遞軟軸、扭矩傳遞接頭在傳遞扭矩的同時能減弱汽油機振動對振動器的影響，提高振動器的工作效率，降低汽油機能耗。

附圖說明

圖1為本發明的一種結構示意圖。

圖2為振動器與汽油機的連接示意圖。

圖3為振動器的內部結構示意圖。

圖4為圖2中a-a處剖視圖。

圖5為圖3中b處局部放大示意圖。

圖6為鑽杆與鑽頭的連接示意圖。

圖7為圖6中c處放大示意圖。

圖8為扭矩傳遞接頭的結構示意圖。

圖中：振動器1、汽油機2、扭矩傳遞軟軸3、鑽杆接頭4、鑽杆5、鑽頭6、硬質塑料襯套7、提環8、離心離合器9、主動輪10、扭矩傳遞接頭11、從動軸12、從動輪13、支撐座14、皮帶15、轉動套16、螺紋套17、卡接套18、彈簧銷19、磨損補償密封圈20、卡環21、彈性止回片22、振動器殼體100、軸承101、偏心轉動塊102、左端蓋103、右端蓋104、連接柱105、下連接座106、上連接座107、連接頭108、環形散熱槽109、軟軸本體300、護套301、軸套302、連接套303、環形槽304、滑套110、第一傳遞柱111、第二傳遞柱112、滑槽113、球面凹孔114、滾珠115、壓簧116、內螺紋連接部500、外螺紋連接部501、外錐面600、內錐面601、外凸環602、內凸環603、底座400、支撐杆401、滑輪402、收卷輥403、吊索404、鑽杆導向套405。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述：

如圖1、圖2、圖3和圖5所示的一種自動進給式土壤採樣裝置，包括底座400、垂直固定在底座上的支撐杆401，支撐杆的上端設有滑輪402，支撐杆的中間部位設有收卷輥403，收卷輥上設有吊索404，吊索的上端繞過滑輪與振動器1連接，振動器1包括振動器殼體100，振動器殼體內的左右兩端均設有軸承101，兩個軸承之間設有偏心轉動塊102，偏心轉動塊的兩端與軸承之間轉動連接，振動器殼體的左端設有左端蓋103，振動器殼體的右端設有右端蓋104，振動器殼體的外側設有若干環形散熱槽109，偏心轉動塊的右端設有連接柱105，連接柱通過扭矩傳遞軟軸3與汽油機2連接，振動器殼體的下端中心向下延伸形成下連接座106，下連接座上設有鑽杆接頭4，底座上設有鑽杆導向套405；如圖6所示，鑽杆接頭下端連接有空心的鑽杆5，鑽杆的下端設有鑽頭6，鑽杆內設有硬質塑料襯套7，鑽杆與鑽杆接頭之間螺紋連接，可以根據採樣深度需求選擇多個鑽杆相互串聯；振動器殼體100的上端中心延伸形成上連接座107，上連接座上連接有提環8；汽油機2的輸出軸上設有離心離合器9，主動輪10固定在離心離合器的外側。

如圖4和圖5所示，扭矩傳遞軟軸3包括軟軸本體300、套設在軟軸本體外側的護套301，軟軸本體的一端通過扭矩傳遞接頭11與連接柱105連接，軟軸本體的另一端設有軸套302，軸套上連接有從動軸12，從動軸上設有從動輪13，從動軸的兩端與支撐座14連接，支撐座與汽油機固定連接，主動輪10與從動輪13之間通過皮帶15連接；護套301的兩端分別設有連接套303，右端蓋104的外側延伸形成連接頭108，連接頭內設有套設在扭矩傳遞接頭外側的轉動套16，扭矩傳遞接頭11與轉動套之間轉動連接，右端蓋與扭矩傳遞接頭之間設有磨損補償密封圈20；護套一端的連接套通過螺紋套17與連接頭連接，護套另一端的連接套外側設有環形槽304，支撐座的一端設有卡接套18，卡接套的側面設有彈簧銷19，軸套與從動軸之間螺紋連接；

如圖8所示，扭矩傳遞接頭11包括滑套110、第一傳遞柱111、第二傳遞柱112，滑套的內壁設有若干沿軸向分布的滑槽113，第一傳遞柱、第二傳遞柱的內端側面均設有若干與滑槽一一對應的球面凹孔114，球面凹孔與滑槽之間設有滾珠115，第一傳遞柱的外端與連接柱固定連接，第二傳遞柱與軟軸本體固定連接，第一傳遞柱與第二傳遞柱的內端之間設有壓簧116。

如圖6和圖7所示，鑽杆5的上端設有內螺紋連接部500，鑽杆的下端設有外螺紋連接部501，鑽頭呈圓管狀結構，鑽頭6的上端與鑽杆的外螺紋連接部螺紋連接；鑽頭的下端外側面為上大下小的外錐面600，鑽頭的下端內側面為上小下大的內錐面601，外錐面的上端設有外凸環602，內錐面的上端設有內凸環603，外凸環的外徑大於鑽杆的外徑，內凸環的內徑小於硬質塑料襯套的內徑；鑽頭的內壁上位於內凸環的上側設有卡環21，卡環的內圈設有若干向上傾斜的彈性止回片22。

結合附圖，本發明的使用方法如下：汽油機放在地面上，汽油機通過扭矩傳遞軟軸帶動偏心轉動塊高速轉動，偏心轉動塊偏心高速轉動會發生高頻振動，從而帶動振動器振動，振動器又會帶動鑽頭振動；使用時將鑽頭垂直於土壤，汽油機放置在地面上，使用者握持振動器，振動器發出高頻振動使得鑽頭帶動鑽杆進入土壤中，由於鑽杆是空心的，因此土壤會進入鑽杆中的硬質塑料襯套內，最後拔出鑽杆，從鑽杆中取出硬質塑料襯套，將硬質塑料襯套破碎後獲得土壤樣本；整個採樣過程，使用者無需對鑽杆施加壓力和旋轉力，採樣非常省力方便，採樣效率高；汽油機、振動器兩者均會發出振動，通過扭矩輸出軟軸連接，一方面傳遞了扭矩，另一方面防止汽油機工作振動對振動器發生影響；該種土壤採樣器搬運也非常方便。