CN102445360B - 一种无水分损失高效机动取土钻 - Google Patents

Abstract

一种无水分损失高效机动取土钻，它包括动力源，动力源通过钻杆螺纹与钻杆相连接；所述的钻杆通过钻筒螺纹与钻筒相连接，钻筒内设置推土螺杆，钻筒的下方通过钻头螺纹与钻头连接；其中，钻筒的长度至少为30cm，钻杆的长度至少为50cm。采用上述技术方案的本发明，三个切削齿均匀分布在钻头上，且切削齿的根部有刀根圆弧，这就增加切削齿抗弯强度，提高了钻头的使用效率；钻头切削面与内圆柱面相切和钻头副切削刃与刀根圆弧相切且用自然圆弧过渡到刀尖的结构设计保证了钻头一次钻入更深的深度，提高了钻头的使用效率。

Description

一种无水分损失高效机动取土钻

技术领域

本发明涉及一种用于农业土壤、作物，林业，农业气象，农业环境等科学研究中，高效分层获取土壤样品的一种机动取土钻。

背景技术

取土钻有手动和机动之分。手动取土钻结构简单，重量轻，携带方便，但操作时较费力，尤其在取土样较多时所消耗的体力是非常大的。机动土钻配有动力源（电动机或汽油机），在取土时依靠动力源的动力可以大大减少人工操作的体力投入，并且工作效率也很高，机动土钻是取土钻发展的重要方向。

取土钻取土时，由于土壤存在粘性，当取土钻取土达到一定深度时，土壤就会把钻头头部堵塞，使得土钻无法进一步向下取土。如果继续旋转钻头，在摩擦力的作用下就会造成土钻头部土壤烧结。这会造成土壤样品含水量的失真，使得试验数据不可靠。在用机动土钻取土壤样品时，土钻一次钻入很浅的深度（5㎝左右）就要把钻头取出，把粘接在钻头中的土壤取出，再把钻头放入取土孔土钻才能继续工作。而农田取土样一般是20㎝一个土壤样品，取土深度为2m。钻一个孔需要插拔钻杆40次，这样就大大影响了机动土钻的工作效率。

本专利发明了一种机动土钻，一次钻土深度可达20㎝，并且没有土壤烧结和水分损失。具有操作简单，省时省力，运转高效等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种取土深度可达20cm，且没有土壤烧结和水分损失、具有操作简单，省时省力，运转高效等优点的无水分损失高效机动取土钻。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括动力源，动力源通过钻杆螺纹与钻杆相连接；所述的钻杆通过钻筒螺纹与钻筒相连接，钻筒内设置推土螺杆，钻筒的下方通过钻头螺纹与钻头连接；其中，钻筒的长度至少为30cm，钻杆的长度至少为50cm。

所述的钻头螺纹、钻筒螺纹和钻杆螺纹均为矩形传动螺纹。

所述的钻头包括三个切削齿，在每个切削齿的一侧开有主切削刃，在切削齿的另一侧开有副切削刃，且在切削齿的根部设有刀根圆弧。

主切削刃的切削面开在切削齿的外侧，所述的切削面与钻头内圆柱面相切；且所述的主切削刃与钻头轴线成45°；副切削刃与刀根圆弧相切，且利用自然圆弧过渡到刀尖。

所述的钻筒由空心筒以及固定在空心筒内的实心圆柱构成；在所述空心筒的中部开有双取土槽，在所述的实心圆柱的上端开有钻筒螺纹孔，钻筒螺纹孔内设置定位圆锥，定位圆锥与钻杆相连接；在所述实心圆柱的下端开有推土螺杆孔，推土螺杆孔与推土螺杆间隙配合。

在所述实心圆柱的外部开有双凹平面。

所述推土螺杆由推杆以及位于螺杆上的导程螺纹构成；所述推杆的直径为钻筒直径的四分之一；所述导程螺纹的导程至少为15mm。

所述的钻杆由至少一节钻杆构成，每节钻杆之间采用螺纹连接；且每节钻杆由空心圆柱筒、固定在空心圆柱筒上部的上实心体和固定在空心圆柱筒下部的下实心体构成；所述的上实心体上开有上实心连接螺纹孔，上实心连接螺纹孔内设置上实心定位圆锥孔，上实心定位圆锥孔连接动力源；所述的下实心体开有下实心定位圆锥，下实心定位圆锥连接钻筒。

所述的动力源由动力机器、离合器和减速器构成。

所述的动力机器是指电动机、汽油机或柴油机；所述的离合器是指离心式离合器霍牙嵌式离合器；所述的减速器是指直齿或斜齿圆柱二级减速器、蜗轮蜗杆减速器、摆线针轮减速器中的任意一种。

采用上述技术方案的本发明，具有以下优点。

1、三个切削齿均匀分布在钻头上，且切削齿的根部有刀根圆弧，这就增加切削齿抗弯强度，提高了钻头的使用效率。

2、钻头切削面与内圆柱面相切和钻头副切削刃与刀根圆弧相切且用自然圆弧过渡到刀尖的结构设计保证了钻头一次钻入更深的深度，提高了钻头的使用效率。

3、主切削刃与钻头的轴线成45°夹角，能使操作者省力并且在操作时具有良好的操作感，提高了钻头的使用效率。

5、钻头内圆柱面表面的粗糙度不大于Ra0.8，这就减少了土壤产生的摩擦阻力，提高了钻头的使用效率。

6、钻头的材料采用高碳合金钢，表面淬火后的硬度为HRC45-55。提高了钻头的锋利程度和实用效率。 

7、空心筒的中部开有双取土槽的结构可使取土更快捷，高效。

8、实心圆柱的外部开有双凹平面，可使其能可靠地旋转螺杆和钻杆，提高了取土钻的使用效率。

9、空心钻筒表面的粗糙度不大于Ra0.8，这就减小土壤产生的摩擦阻力。

10、推土螺杆并且推土螺杆头部比钻筒要短10mm可有效的防止钻头的堵塞，提高了钻头的使用效率。

11、推土螺杆上的导程螺纹的导程大于15mm，这有利于向上推土的效率。

12、空心筒和上下实心圆柱体通过焊接连接在一起。这种结构可以减轻钻杆的重量，提高钻杆的刚度。

13、动力源由动力机器、离合器和减速器构成。其中，动力机器是指电动机、汽油机或柴油机；上述的离合器是指离心式离合器霍牙嵌式离合器；上述的减速器是指直齿或斜齿圆柱二级减速器、蜗轮蜗杆减速器、摆线针轮减速器中的任意一种，其减速比在36左右，这样可以保证土钻的转速在40转/分左右，可有效防止转速过高使钻头烧结。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中钻头的结构示意图。

图3为本发明中钻头切削齿的俯视图。

图4为本发明中钻筒的主视图。

图5为本发明中钻筒的侧视图。

图6为本发明推土螺杆的结构示意图。

图7为本发明中钻杆的主视图。

图8为本发明中钻杆的侧视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括动力源9，动力源9通过钻杆螺纹8与钻杆7相连接；钻杆7通过钻筒螺纹6与钻筒4相连接，钻筒4内通过沉头紧固螺钉5设置推土螺杆3，钻筒4的下方通过钻头螺纹2与钻头1连接。为操作使用方便，还可以在动力源9上装有手柄10。

其中，钻筒4的长度至少为30cm，即可以为30cm、40cm、50cm、60cm甚至更长，以保证钻头取土深度20㎝所得土壤体积的存储空间。另外，钻杆7的长度至少为50cm，即可以为50cm、40cm、50cm、60cm甚至更长，并且可以根据取土深度增加钻杆的数量，每节钻杆均采用螺纹连接，最终保证最大深度2m的取土样深度。

需要说明的是，在动力源9的带动下，通过钻杆7传动，钻头1按右旋转方向切削土壤。钻头螺纹2，钻筒螺纹6，钻杆螺纹8均采用右旋螺纹，从而保证切削土壤过程中的连接可靠。为了保证螺纹连接时的连接速度和连接强度，钻头螺纹2，钻筒螺纹6，钻杆螺纹8均采用矩形传动螺纹。

如图2、图3所示，本发明中钻头1包括三个切削齿18，三个切削齿18均匀地分布在整个圆周上。为提高切削齿18的锋利程度，在每个切削齿18的一侧前部开有主切削刃12，在切削齿18的另一侧开有副切削刃13，且在切削齿18的根部设有刀根圆弧14，刀根圆弧14的作用是减小切削齿根部的应力集中，增加切削齿抗弯强度。

需要说明的是，主切削刃12的切削面15开在切削齿18的外侧，切削面15与钻头内圆柱面17相切于切点16，这种结构是为了减少在切削刃附近的土壤进入到钻头的内部，使钻筒内进入尽量少的土壤，从而保证钻头一次钻入更深的深度。另外需要说明的是，为了进一步减小内圆柱面17对土壤产生的摩擦阻力，其表面的粗糙度不大于Ra0.8。而且，主切削刃12与钻头轴线成45°左右为最佳实施方式，其主要作用是主切削刃12在切削土壤时，将产生一个沿钻头轴线向下的分力，这个力能减小操作者向下的压力，能使操作者省力并且在操作时具有良好的操作感。

为了更好地减小土壤阻力，副切削刃13与刀根圆弧14相切，且利用自然圆弧过渡到刀尖11。

同时，为了提高钻头1的锋利程度和实用寿命，钻头1的材料采用高碳合金钢，表面淬火后的硬度为HRC45-55。

如图4、图5所示，本发明中钻筒4由空心筒28以及固定在空心筒内的实心圆柱26构成，在固定时，可通过焊接点27将两者固定在一起。在空心筒28的前端是钻头内螺纹孔19，用来和钻头外螺纹连接。

在空心筒28的中部开有双取土槽20，双取土槽20可以使取土更快捷，高效。

在实心圆柱26的上端开有钻筒螺纹孔24，钻筒螺纹孔24内设置定位圆锥25，定位圆锥25与钻杆7相连接。定位圆锥25的作用是定位，保证钻筒4和钻杆7的同轴度。

在实心圆柱26的下端开有推土螺杆孔21，推土螺杆孔21与推土螺杆3间隙配合，以便二者装配方便。另外，在推土螺杆孔21的侧部开有紧固螺钉孔23，紧固螺钉孔23的外部加工成圆锥孔形，便于沉头螺钉的旋入。

在实心圆柱26的外部开有双凹平面22，，其作用是放入扳手，使其能可靠地旋转螺杆。

为了减小空心筒28对土壤产生的摩擦阻力，空心筒28表面的粗糙度不大于Ra0.8。

在本发明中，推土螺杆3的作用是：当土壤进入到钻筒4内，由于推土螺杆3跟随钻筒4一起转动，土壤将沿推土螺杆3向上运动，这样可以有效的防止土壤在钻头1的头部产生堵塞现象。如图6所示，本发明中推土螺杆3由推杆30以及位于螺杆上的导程螺纹29构成。为了防止推土螺杆3占有过多钻筒4的储土空间，推杆30的直径为钻筒4直径的四分之一。另外，推土螺杆3上的导程螺纹29为大导程螺纹，其导程大于15mm，这样更有利于向上推土的效率。推土螺杆3安装到钻筒2以后，其头部比钻筒2要短10mm，这样更有利于向上推土，防止钻头堵塞。

如图7、图8所示，本发明中钻杆7由至少一节钻杆构成，每节钻杆之间采用螺纹连接。且每节钻杆由空心圆柱筒34、固定在空心圆柱筒上部的上实心体36和固定在空心圆柱筒下部的下实心体32构成，且空心圆柱筒34和上、下实心体通过焊接连接在一起，这种结构可以减轻钻杆7的重量，提高钻杆的刚度。

上实心体36上开有上实心连接螺纹孔37，上实心连接螺纹孔37内设置上实心定位圆锥孔38，上实心定位圆锥孔38连接动力源9或加长的钻杆；下实心体32开有下实心连接螺钉31和下实心定位圆锥33，下实心定位圆锥33连接钻筒4。

本发明中，动力源9由动力机器、离合器和减速器构成。其中，动力机器是指电动机、汽油机或柴油机；上述的离合器是指离心式离合器霍牙嵌式离合器；上述的减速器是指直齿或斜齿圆柱二级减速器、蜗轮蜗杆减速器、摆线针轮减速器中的任意一种，其减速比在36左右，这样可以保证土钻的转速在40转/分左右，可有效防止转速过高使钻头烧结。

Claims (8)

1.一种无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：它包括动力源（9），动力源（9）通过钻杆螺纹（8）与钻杆（7）相连接；所述的钻杆（7）通过钻筒螺纹（6）与钻筒（4）相连接，钻筒（4）内设置推土螺杆（3），钻筒（4）的下方通过钻头螺纹（2）与钻头（1）连接；其中，钻头（1）包括三个切削齿（18），在每个切削齿（18）的一侧开有主切削刃（12），在切削齿（18）的另一侧开有副切削刃（13），且在切削齿（18）的根部设有刀根圆弧（14）；所述的钻筒（4）由空心筒（28）以及固定在空心筒内的实心圆柱（26）构成；在所述空心筒（28）的中部开有双取土槽（20），在所述的实心圆柱（26）的上端开有钻筒螺纹孔（24），钻筒螺纹孔（24）内设置定位圆锥（25），定位圆锥（25）与钻杆（7）相连接；在所述实心圆柱（26）的下端开有推土螺杆孔（21），推土螺杆孔（21）与推土螺杆（3）间隙配合；钻筒（4）的长度至少为30cm，钻杆（7）的长度至少为50cm。

2.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：所述的钻头螺纹（2）、钻筒螺纹（6）和钻杆螺纹（8）均为矩形传动螺纹。

3.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：主切削刃（12）的切削面（15）开在切削齿（18）的外侧，所述的切削面（15）与钻头内圆柱面（17）相切；且所述的主切削刃（12）与钻头轴线成45°；副切削刃（13）与刀根圆弧（14）相切，且利用自然圆弧过渡到刀尖。

4.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：在所述实心圆柱（26）的外部开有双凹平面（22）。

5.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：所述推土螺杆（3）由推杆（30）以及位于螺杆上的导程螺纹（29）构成；所述推杆（30）的直径为钻筒（4）直径的四分之一；所述导程螺纹（29）的导程至少为15mm。

6.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：所述的钻杆（7）由至少一节钻杆构成，每节钻杆之间采用螺纹连接；且每节钻杆由空心圆柱筒（34）、固定在空心圆柱筒上部的上实心体（36）和固定在空心圆柱筒下部的下实心体（32）构成；所述的上实心体（36）上开有上实心连接螺纹孔（37），上实心连接螺纹孔（37）内设置上实心定位圆锥孔（38），上实心定位圆锥孔（38）连接动力源（9）；所述的下实心体（32）开有下实心定位圆锥（33），下实心定位圆锥（33）连接钻筒（4）。

7.根据权利要求1所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：所述的动力源（9）由动力机器、离合器和减速器构成。

8.根据权利要求7所述的无水分损失高效机动取土钻，其特征在于：所述的动力机器是指电动机、汽油机或柴油机；所述的离合器是指离心式离合器或牙嵌式离合器；所述的减速器是指直齿或斜齿圆柱二级减速器、蜗轮蜗杆减速器、摆线针轮减速器中的任意一种。

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