CN103398868B

CN103398868B - 一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置

Info

Publication number: CN103398868B
Application number: CN201310009977.5A
Authority: CN
Inventors: 李文忠; 张付祥
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: CN103398868A

Abstract

一种特定深度土层的土壤样品采集装置和采集方法，采集装置包括底座（1），水平移动部件（2），垂直传动部件（3），打孔部件（4），取土传动部件（5），取土执行部件（6），其特征在于：所述底座（1）在工作时固定在地面上；水平移动部件（2）置于底座（1）的水平导轨上，由水平驱动电机（2-6）带动驱动轮（2-5），实现水平移动；垂直传动部件（3）由垂直驱动电机（3-6）驱动传动；打孔部件（4）由地钻头（4-1），托架（4-2），打孔电机（4-3）组成；取土传动部件（5）由取土电机（5-1），蜗杆减速器（5-2），升降台（5-3）组成；取土执行部件（6）实现取土样品。采集工作对地表破坏程度低，操作人员劳动强度低，采集效率高。

Description

一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置

技术领域

本发明涉及一种机械装置，尤其是用于特定深度土层的土壤样品采集机械装置。

背景技术

土壤是农业生产的基础，是构成生态系统的基本要素之一，是一个国家最重要的自然资源之一，也是人类赖以生存的物质基础。土壤中各种元素含量对农业生产有巨大的影响，土壤环境状况不仅直接影响到国民经济发展，而且直接关系到农产品安全和人体健康。土壤污染问题己经成为影响群众身体健康、损害群众利益的重要因素。

为了了解土壤中的元素组成与含量，从而添加某些缺乏元素，促进农业生产，或者研究土壤的污染程度，需要采集不同深度的土壤，进行成分分析。目前，常采用人工挖土的方法，进行样品采集。即操作人员在地表挖掘要求深度的坑，然后取土壤样品。这种方法采集人员劳动强度大，采集效率低，而且对地表破坏严重，特别是需要采集较深层土壤的样品时问题更加严重。而对于特定土层的深层土壤的采集装置研究还进行的很少，现有的装置只是通过施加向下的力，插入一定深度的地下，然后取出土壤样品。这样采集的土壤样品可能会混有其他土层的土，影响分析结果，而且，采集装置往往由人工操作，取土效率低，劳动强度大。

发明内容

基于以上目的，本发明提出一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，用以完成地表向下打孔，并在孔内侧壁特定深度土层挖取少量土壤样品的工作。

本发明提出的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，包括底座1，水平移动部件2，垂直传动部件3，打孔部件4，取土传动部件5，取土执行部件6。底座1在工作时固定在地面上；水平移动部件2置于底座1的水平导轨上，由水平驱动电机2-6带动驱动轮2-5，实现水平移动；垂直传动部件3由垂直驱动电机3-6驱动传动；打孔部件4由地钻头4-1，托架4-2，打孔电机4-3组成；取土传动部件5由取土电机5-1，蜗杆减速器5-2，升降台5-3组成；取土执行部件6实现取土样品。

底座1在工作时固定在地面上，由支架1-1，导土锥筒1-2组成。导土锥筒1-2内部为圆孔，外形为锥台，固定在支架1-1中间位置，地钻头4-1从孔内向下钻土，导土锥筒1-2将钻出来的土分散到四周。

水平移动部件2由底盘2-1，左立柱2-2，横梁2-3，右立柱2-4，驱动轮2-5，水平驱动电机2-6组成。左立柱2-2和右立柱2-3固定在底盘2-1两侧，中间有一定距离，立柱上安装有竖直导轨，横梁2-3固定在立柱上端。驱动轮2-5设在底盘2-1后侧，水平驱动电机2-6与驱动轮2-5相连。水平移动部件2置于底座1的水平导轨上，由水平驱动电机2-6带动驱动轮2-5，实现水平移动。

垂直传动部件3由传动链3-1，上链轮3-2，上链轮支座3-3，下链轮3-4，下链轮支座3-5，垂直驱动电机3-6组成。上链轮3-2安装在上链轮支座3-3上，上链轮支座3-3固定在横梁2-3下面。下链轮3-4安装在下链轮支座3-5上，下链轮支座3-5固定在底盘2-1上面。传动链3-1绕在上链轮3-2和下链轮3-4上，组成链传动。垂直驱动电机3-6驱动下链轮3-4带动传动链3-1运动。

打孔部件4由地钻头4-1，托架4-2，打孔电机4-3组成。托架4-2安装在左立柱2-2上，右端与传动链3-1固定，由传动链3-1带动可以沿左立柱2-2上下运动。打孔电机4-3安装在托架4-2上面，轴向下伸出。地钻头4-1与打孔电机4-3的输出轴固连在一起。

取土传动部件5由取土电机5-1，蜗杆减速器5-2，升降台5-3组成。升降台5-3安装在右立柱2-4上，左端与传动链3-1固定，由传动链3-1带动可以沿右立柱2-4上下运动。取土电机5-1与蜗杆减速器5-2的输入轴相连，蜗杆减速器5-2安装在升降台5-3上面，输出轴为空心轴样式，垂直布置。

取土执行部件6由储土桶6-1，右挖土片6-2，筒体6-3，空心轴6-4，卡环6-5，套筒6-6，弹簧6-7，拉杆6-8，左挖土片6-9，连接板6-10组成。空心轴6-4固定安装在蜗杆减速器5-2的空心输出轴内，并向上伸出一部分。空心轴6-4内穿有一根拉杆6-8，拉杆6-8上端伸出空心轴6-4外，上部套有一根弹簧6-7，弹簧6-7下边压在套筒6-6上，上边压在拉杆6-8上。套筒6-6套在拉杆6-8与空心轴6-4中间，卡环6-5卡在套筒6-6和空心轴6-4上，将套筒6-6和空心轴6-4固定连接。空心轴6-4下端固定连接有筒体6-3，筒体6-3下端安装着储土桶6-1，储土桶6-1可以拆卸。拉杆6-8下端固定有连接板6-10。左挖土片6-9右端通过销轴安装在连接板6-10右下角前侧。右挖土片6-2左端通过销轴安装在连接板6-10左下角后侧。筒体6-3为一圆柱筒，两侧上部各开有一小孔，挖土片能够从孔内伸出。两侧下部个开有一大孔，挖土片刮落的土由此两孔落入储土桶6-1内。

本发明具有以下优点：

（1）实现了对地下特定深度土层土壤样品的机械化采集，将向下钻孔与采集土壤样品功能集成在一起，由电机驱动机械装置完成。该装置采集的土壤样品质量好，采集样品土层深度大，采集工作对地表破坏程度低，操作人员劳动强度低，采集效率高；

（2）取土执行部件具有向外张开机构，由人工控制，在弹簧作用下，挖土片向两侧张开，然后转动即将深孔侧壁的土壤刮落在储土桶内，收集起来；

（3）垂直传动部件采用链传动，将打孔部件与取土传动部件分别固定在传动链两侧，实现一个部件向下移动到工作位置，另一个部件上升。由一套传动装置完成两个部件的交替上下运动。

附图说明

图1是本发明的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置主视图；

图2是本发明的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置俯视图；

图3是本发明的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置的取土执行部件结构图；

图4是本发明的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置的取土执行部件挖土片张开位置示意图；

图5是本发明的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置的导土锥筒示意图。

具体实施例

首先将底座固定在地面上，水平移动部件移到底座右端，使地钻头轴线对准导土锥筒，打孔部件向下移动，同时打孔电机启动，向下钻孔。当钻孔到要求深度时，打孔部件向上运动，移出地面，将孔内土带出，钻出一定深度的孔。

水平移动部件移到底座左端，使取土执行部件轴线对准导土锥筒，取土传动部件向下移动，带着取土执行部件向下进入钻好的孔内，到要求深度时，停止向下运动，将取土执行部件的套筒向上拉起，把卡环卡在套筒下端，在弹簧作用下，拉杆向上运动，带动挖土片慢慢向外伸出张开。启动取土电机，驱动取土执行部件旋转，将孔内壁的土刮落到储土桶内。旋转一定时间，当弹簧完全伸展时，取土执行部件停止旋转，将套筒上的卡环取下，将套筒向下压回，卡环卡在套筒上端，使挖土片向内收回。取土传动部件上升，移出地面，将储土桶拆下，倒出储土桶内采集的土壤样品，完成一次样品采集。

Claims

1.一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，包括底座（1），水平移动部件（2），垂直传动部件（3），打孔部件（4），取土传动部件（5），取土执行部件（6），其特征在于：所述底座（1）在工作时固定在地面上；水平移动部件（2）置于底座（1）的水平导轨上，由水平驱动电机（2-6）带动驱动轮（2-5），实现水平移动；垂直传动部件（3）由垂直驱动电机（3-6）驱动传动；打孔部件（4）由地钻头（4-1），托架（4-2），打孔电机（4-3）组成；取土传动部件（5）由取土电机（5-1），蜗杆减速器（5-2），升降台（5-3）组成；取土执行部件（6）实现取土样品，水平移动部件（2）由底盘（2-1），左立柱（2-2），横梁（2-3），右立柱（2-4），驱动轮（2-5），水平驱动电机（2-6）组成，左立柱（2-2）和右立柱（2-3）固定在底盘（2-1）两侧，中间有一定距离，立柱上安装有竖直导轨，横梁（2-3）固定在立柱上端，驱动轮（2-5）设在底盘（2-1）后侧，水平驱动电机（2-6）与驱动轮（2-5）相连，水平移动部件（2）置于底座（1）的水平导轨上，由水平驱动电机（2-6）带动驱动轮（2-5），实现水平移动。

2.根据权利要求1所述的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，其特征在于：所述垂直传动部件（3）由传动链（3-1），上链轮（3-2），上链轮支座（3-3），下链轮（3-4），下链轮支座（3-5），垂直驱动电机（3-6）组成，上链轮（3-2）安装在上链轮支座（3-3）上，上链轮支座（3-3）固定在横梁（2-3）下面，下链轮（3-4）安装在下链轮支座（3-5）上，下链轮支座（3-5）固定在底盘（2-1）上面，传动链（3-1）绕在上链轮（3-2）和下链轮（3-4）上，组成链传动，垂直驱动电机（3-6）驱动下链轮（3-4）带动传动链（3-1）运动。

3.根据权利要求1所述的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，其特征在于：所述打孔部件（4）由地钻头（4-1），托架（4-2），打孔电机（4-3）组成，托架（4-2）安装在左立柱（2-2）上，右端与传动链（3-1）固定，由传动链（3-1）带动可以沿左立柱（2-2）上下运动，打孔电机（4-3）安装在托架（4-2）上面，轴向下伸出，地钻头（4-1）与打孔电机（4-3）的输出轴固连在一起。

4.根据权利要求1所述的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，其特征在于：所述取土传动部件（5）由取土电机（5-1），蜗杆减速器（5-2），升降台（5-3）组成，升降台（5-3）安装在右立柱（2-4）上，左端与传动链（3-1）固定，由传动链（3-1）带动可以沿右立柱（2-4）上下运动，取土电机（5-1）与蜗杆减速器（5-2）的输入轴相连，蜗杆减速器（5-2）安装在升降台（5-3）上面，输出轴为空心轴样式，垂直布置。

5.根据权利要求1所述的一种特定深度土层的土壤样品采集机械装置，其特征在于：所述取土执行部件（6）由储土桶（6-1），右挖土片（6-2），筒体（6-3），空心轴（6-4），卡环（6-5），套筒（6-6），弹簧（6-7），拉杆（6-8），左挖土片（6-9），连接板（6-10）组成，空心轴（6-4）固定安装在蜗杆减速器（5-2）的空心输出轴内，并向上伸出一部分，空心轴（6-4）内穿有一根拉杆（6-8），拉杆（6-8）上端伸出空心轴（6-4）外，上部套有一根弹簧（6-7），弹簧（6-7）下边压在套筒（6-6）上，上边压在拉杆（6-8）上，套筒（6-6）套在拉杆（6-8）与空心轴（6-4）中间，卡环（6-5）卡在套筒（6-6）和空心轴（6-4）上，将套筒（6-6）和空心轴（6-4）固定连接，空心轴（6-4）下端固定连接有筒体（6-3），筒体（6-3）下端安装着储土桶（6-1），储土桶（6-1）可以拆卸，拉杆（6-8）下端固定有连接板（6-10），左挖土片（6-9）右端通过销轴安装在连接板（6-10）右下角前侧，右挖土片（6-2）左端通过销轴安装在连接板（6-10）左下角后侧，筒体（6-3）为一圆柱筒，两侧上部各开有一小孔，挖土片能够从孔内伸出，两侧下部各开有一大孔，挖土片刮落的土由此两孔落入储土桶（6-1）内。