CN107490496B - 一种土壤切槽装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤切槽装置，所述切槽装置包括：安装架、转轴、施力部、切刀轴、切刀、锥齿传动部以及轴向驱动机构；所述转轴与所述切刀轴正交布置，所述转轴与所述切刀轴之间通过所述锥齿传动部转动连接，所述转轴的两端可转动地支撑于所述安装架上，所述施力部与所述转轴固定连接，所述切刀滑动地连接在所述切刀轴的一端，所述轴向驱动机构与所述切刀轴转动连接，所述轴向驱动机构与所述切刀的上端转动连接，所述轴向驱动机构与所述切刀沿所述切刀轴的轴向同步位移。本发明不需使用额外动力源，即可推动切刀在土壤中切出一定深度的环形槽，为环刀取土提供了土壤坍塌退让的空间，减小了环刀取土野外作业的劳动强度，具有使用简单方便，可靠性高的优势。

Description

一种土壤切槽装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种土壤切槽装置。

背景技术

对于水利建设中，尤其是大坝建设工程中存在大量的土壤密实度检测工作，对振动压路机压实后的土壤一层层取样进行分析，是检验大坝质量的关键。

环刀取土方法是测定土壤容重、含水量、水分渗透性、密实度等土壤物理性质的重要检测方法，目前环刀取土主要依靠人工将环刀锤击入土壤中，再将切入土壤中的环刀拔出，然后对环刀中取样的土壤进行分析。环刀在土壤中挤压过程中需克服土壤对环刀内壁和外壁的摩擦力，同时也增加了土壤的密实度，在实际工作中，不容易将环刀敲入经机械压实后的土壤，将装满土的环刀从土壤中取出就更困难。由于同一工地上需要土壤物理性质的地点很多，密实度检测工作量大，劳动强度高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于环刀取土的先期开槽的土壤切槽装置，所述切槽装置结构简单且无需动力源(指电力等能源)。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤切槽装置，所述切槽装置包括：安装架、转轴、施力部、切刀轴、切刀、锥齿传动部以及轴向驱动机构；所述安装架包括至少两个间隔设置的侧壁，所述侧壁之间具有容纳空间且底部具有开口；所述转轴与所述切刀轴正交布置，所述转轴与所述切刀轴之间通过所述锥齿传动部转动连接，所述转轴的两端可转动地支撑于所述两个侧壁上，所述施力部与所述转轴固定连接，所述切刀滑动地连接在所述切刀轴远离所述锥齿传动部的一端，且所述切刀跟随所述切刀轴同步转动，所述轴向驱动机构螺旋连接于所述切刀轴上，所述轴向驱动机构在所述切刀轴转动时沿所述切刀轴的轴向移动，所述切刀的上端空套入所述轴向驱动机构，所述轴向驱动机构驱动所述切刀轴向移动。

进一步地，所述转轴的端部位于所述侧壁的外侧，所述施力部包括相互连接的转矩输入段以及连接段，所述连接段的两端连接所述转轴的端部以及转矩输入段的端部，所述连接段的轴线与所述转轴的轴线之间的夹角大于或等于90°且小于180°。

进一步地，所述转轴的两端的端部均设置有所述转矩输入段和连接段，所述转矩输入段上设置有踏板。

进一步地，所述锥齿传动部包括第一锥齿和第二锥齿，所述第一锥齿与所述转轴固定连接，所述第二锥齿与所述切刀轴固定连接，所述第一锥齿和第二锥齿啮合。

进一步地，所述锥齿传动部还包括第三锥齿，所述第三锥齿与所述转轴空套连接，且所述第三锥齿与所述第一锥齿相对于所述切刀轴的轴线对称设置，所述第一锥齿和第三锥齿均与所述第二锥齿啮合。

进一步地，所述切槽装置还包括手柄，所述手柄设置在所述安装架的顶端且与所述安装架固定连接。

进一步地，所述轴向驱动机构包括螺母以及限位部，所述限位部与所述安装架的侧壁固定连接，所述限位部具有沿所述切刀轴的轴向延伸的限位孔，所述螺母位于所述限位孔内且可在所述限位孔内滑动，所述切刀轴穿设于所述限位孔内，所述螺母的至少部分周向表面与所述限位孔的内表面抵接以阻止所述螺母的转动，所述螺母与所述切刀轴通过螺纹副连接。

进一步地，所述螺母靠近所述切刀的一端设置有沿所述螺母的径向向外延伸且凸伸于所述螺母的表面的凸伸部，所述切刀的对应的端部设置有内凹卡槽和防脱部，所述凸伸部位于所述内凹卡槽内，所述防脱部设置于内凹卡槽的外侧边缘且沿所述螺母的径向向内延伸以阻止所述凸伸部脱离所述内凹卡槽，所述凸伸部与所述内凹卡槽之间可相对转动。

进一步地，所述切刀轴与所述切刀连接的一端设置有沿所述切刀轴的轴向延伸的滑槽，所述切刀与所述切刀轴通过平键连接，所述平键带动所述切刀旋转，且切刀可沿所述滑槽往复滑动。

进一步地，所述切槽装置还包括导向部和套筒，所述导向部位于所述锥齿传动部与所述轴向驱动机构之间，所述导向部与所述侧壁固定连接，所述导向部的内部具有贯穿孔，所述切刀轴穿设于所述贯穿孔内，所述套筒空套于所述切刀轴上，所述套筒的一端抵接所述导向部，所述套筒的另一端抵接所述第二锥齿的端面。

本发明不需使用额外动力源，即可推动切刀在土壤中切出一定深度的环形槽(如可将施力部制成拐轴的形式，用脚蹬拐轴即可产生转矩)，为环刀取土提供了土壤坍塌退让的空间，减小了环刀取土野外作业的劳动强度，具有使用简单方便，可靠性高的优势。

附图说明

图1是本发明第一实施例的切槽装置结构示意图；

图2是本发明第二实施例的切槽装置结构示意图；

图3是图1或图2中的螺母与切刀的连接结构示意图。

主要元件符号说明：

10、切刀 101、内凹卡槽 102、防脱部 201、侧壁

202、手柄 203、接触部 204、开口 30、转轴

40、施力部 401、转矩输入段 402、连接段 403、踏板

501、第一锥齿 502、第二锥齿 503、第三锥齿 60、切刀轴

601、滑槽 701、螺母 702、限位部 703、凸伸部

80、导向部 82、205、轴承 83、套筒

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种土壤切槽装置，请参阅图1和图2，所述土壤切槽装置作为环刀取土密实度检测的辅助装置，即用于环刀取土的先期开槽。所述切槽装置包括：安装架、转轴30、施力部40、切刀轴60、切刀10、锥齿传动部以及轴向驱动机构。所述安装架用于提供零部件的安装支撑以及撑地作用，所述安装架包括至少两个间隔设置的侧壁201，所述侧壁201之间具有容纳空间且底部(图1的下部)具有开口204，所述容纳空间用于容纳安装零部件(如转轴30、施力部40、切刀轴60、切刀10、锥齿传动部以及轴向驱动机构等)，所述安装架的开口204的端部用于支撑于待切槽土壤表面；所述转轴30与所述切刀轴60正交布置，所述转轴30与所述切刀轴60之间通过所述锥齿传动部转动连接，所述转轴30的两端可转动地支撑于所述两个侧壁201上，所述施力部40与所述转轴30固定连接，所述切刀10滑动地连接在所述切刀轴60远离所述锥齿传动部的一端，且所述切刀10跟随所述切刀轴60同步转动，所述轴向驱动机构螺旋连接于所述切刀轴60上，所述轴向驱动机构在所述切刀轴60转动时沿所述切刀轴60的轴向移动，所述切刀10的上端空套入所述轴向驱动机构，所述轴向驱动机构驱动所述切刀10轴向移动。

本发明的切槽装置用于环刀取土的先期开槽，即在环刀取土之前，通过本发明的切槽装置先切出一定深度的环形槽，给后续的环刀取土提供了土壤坍塌退让的空间，减小了环刀取土野外作业的劳动强度。本发明的切槽装置使用时，将安装架的开口204的一端支撑于待切槽土壤表面，通过脚蹬或者手摇所述施力部40产生的转矩，转矩通过轴向驱动机构驱动所述切刀10向下运动切入土壤内，转矩驱动切刀轴旋转带动切刀10旋转，完成切槽后，反方向施力，即可实现切刀10螺旋向上运动进而退出土壤。不需使用额外动力源，即可推动切刀10在土壤中切出一定深度的环形槽，为环刀取土减小了土壤对环刀的摩擦阻力，具有使用简单方便，可靠性高的优势。

所述切刀10具有至少一个朝向土壤的切削刃，在所述切刀轴60的驱动下做圆周运动，以在土壤中切出环形槽。

需要说明的是，所述安装架的两个侧壁201的结构形状不限，即可以是圆筒的相对的侧壁201，可以是平面板状，也可以是弧形板状，还可以是筋条组成的网状或柱状结构。

需要说明的是，本发明中，所述空套连接指的是两者之间是套接，且两者之间没有随动关系，即其中一者转动时，另一者不随之转动。

所述安装架的开口204的一端(图1的下端)的端部用于与待切槽土壤表面接触，用于给所述切刀10切槽时提供支撑反力。为了增加所述安装架与待切槽土壤的接触面积，增加所述切槽装置的稳定性，所述安装架的开口204的一端的端部具有沿所述侧壁201的外表面向外延伸的接触部203。使用时，所述安装架通过所述接触部203与待切槽土壤的表面抵接。

为了便于所述切槽装置的携带和搬运，所述切槽装置还包括手柄202，所述手柄202设置在所述安装架的顶端(图1的上端)且与所述安装架固定连接。

所述转轴30的两端旋转支撑于两所述侧壁201上，为了便于旋转支撑，所述转轴30的支撑处设置有轴承205。所述转轴30的端部贯穿所述安装架的侧壁201，并凸伸于侧壁201的外侧，以便施力部40与所述转轴30的连接。为了便于施力，所述施力部40包括固定连接的转矩输入段401以及连接段402，所述连接段402的两端连接所述转轴30的端部以及转矩输入段401的端部，所述连接段402的轴线与所述转轴30的轴线之间的夹角大于或等于90°且小于180°，即所述连接段402的轴线与所述转轴30的轴线不平行，避免转矩输入段401与所述转轴30在同一直线上，所述由此才能获得较大转矩。进一步地，所述连接段402的轴线与所述转轴30的轴线之间的夹角为90°，即相互垂直，且所述转矩输入段401与所述连接段402之间的夹角为90°，即所述转矩输入段401与所述转轴30之间平行且不共线，即呈拐轴的形式。

所述转轴30即可以是一端上设置有施力部40，也可以是两端上均设置有施力部40。请参阅图1，本发明提供的第一实施例中，所述转轴30的两端均设置有施力部40，通过两端的施力部40同时对所述转轴30施加转矩，可以大大提高转轴30的转矩输入效率。

当所述切槽装置使用时，即可以是用手对所述施力部40输入转矩，也可以是用脚对所述施力部40施加转矩，请参阅图2，本发明提供的第二实施例中，所述转矩输入段401上设置有踏板403，便于脚踏。

所述锥齿传动部包括第一锥齿501和第二锥齿502，所述第一锥齿501与所述转轴30固定连接，例如通过平键或花键连接，以保持所述第一锥齿501和所述转轴30同步转动；所述第二锥齿502与所述切刀轴60固定连接，例如通过平键或花键连接，以保持所述第二锥齿502和所述切刀轴60同步转动；所述第一锥齿501和第二锥齿502啮合。所述第一锥齿501和第二锥齿502的啮合驱动所述切刀轴60旋转。请参阅图1，本发明的第一实施例中，所述锥齿传动部只包括第一锥齿501和第二锥齿502。请参阅图2，本发明的第二实施例中，所述锥齿传动部还包括第三锥齿503，所述第三锥齿503与所述转轴30空套连接，例如通过轴承结构连接，且所述第三锥齿503与所述第一锥齿501相对于所述切刀轴60的轴线对称设置，所述第一锥齿501和第三锥齿503均与所述第二锥齿502啮合，使得第二锥齿502受力更平稳。

为了增加所述切刀轴60的运动稳定性，所述切槽装置还包括导向部80，所述导向部80与所述侧壁201固定连接，所述导向部80的内部具有贯穿孔，所述切刀轴60穿设于所述贯穿孔内。在所述切刀轴60转动时，所述导向部80对所述切刀轴60的运动起导向作用，防止所述切刀轴60偏离其轴向而导致所述第一锥齿501和第二锥齿502脱离啮合状态。进一步地，为了减小所述切刀轴60的表面与所述贯穿孔的内壁之间摩擦力，所述切刀轴60与所述贯穿孔的内壁之间设置有轴承82。可以理解的是，所述导向部80的设置应不能妨碍所述轴向驱动机构对所述切刀10的驱动，因此，所述导向部80位于所述锥齿传动部与所述轴向驱动机构之间。

进一步地，为了对所述第二锥齿502起支撑作用，防止所述第二锥齿502在重力作用下向下运动而脱离与所述第一锥齿501的啮合，所述切槽装置包括套筒83，所述套筒83套设于所述切刀轴60上，所述套筒83的一端抵接所述第二锥齿502的端面，所述套筒83的导向部80；进一步地，所述套筒83的另一端可抵接在导向部80内的所述轴承82的端面，即所述套筒83夹设在所述轴承82与所述第二锥齿502之间。通过导向部80对所述轴承82起固定作用，所述轴承82对所述套筒83起轴向支撑作用，因此套筒83不会在重力作用下而向下运动，所述第二锥齿502在所述套筒83的支撑作用下，不会在重力作用下向下运动，因此，所述套筒83将所述第二锥齿502和切刀轴60进行轴向(图1的上下方向)定位，即所述第二锥齿502和所述切刀轴60不会沿轴向发生移动。

请参阅图1、图2以及图3，所述轴向驱动机构包括螺母701以及限位部702，所述限位部702与所述安装架的侧壁201固定连接，所述限位部702具有沿所述切刀轴60的轴向延伸的限位孔，所述螺母701位于所述限位孔内，即所述螺母701嵌设于所述限位孔内，所述螺母701的至少部分周向表面与所述限位部702的内表面抵接以阻止所述螺母701的转动，所述螺母701与所述切刀轴60通过螺纹副连接。当所述切刀轴60转动时，由于限位部702限制了所述螺母701的转动，所述螺母701在所述螺纹副的作用下，在所述限位孔内沿所述切刀轴60的轴向滑动(图1中的上、下位移)。所述螺母701的外轮廓形状可以呈多边形(例如，标准的正六边形螺母)，所述限位孔的形状与所述螺母701的外轮廓匹配，如此则可阻止所述螺母701的转动。

所述切刀轴60与所述切刀10连接的一端的表面设置有沿所述切刀轴60的轴向延伸的滑槽601，所述切刀10与所述切刀轴60通过平键连接，所述平键带动所述切刀10绕切刀10轴线旋转。

为了实现所述轴向驱动机构与所述切刀10沿所述切刀轴60的轴向移动，请参阅图3，所述螺母701面向所述切刀10的端部设置有沿所述螺母701的径向向外延伸且凸伸于所述螺母701的表面的凸伸部703，所述切刀10的对应的端部设置有内凹卡槽101和防脱部102，所述凸伸部703位于所述内凹卡槽101内，即与所述内凹卡槽101嵌套连接，所述防脱部102设置于内凹卡槽101的外侧边缘且向所述螺母701的径向向内延伸以阻止所述凸伸部703脱离所述内凹卡槽101，所述内凹卡槽101绕自身轴线旋转过程中不与所述凸伸部703干涉。如图1和图2，本发明的第一实施例和第二实施例中，所述凸伸部703为凸台结构，进一步地，可以是圆形凸台结构，所述内凹卡槽101呈圆环形状，所述圆形凸台嵌在所述圆环形的内凹卡槽101内，如此设计，当所述切刀10在所述切刀轴60的驱动下转动时，所述内凹可槽和防脱部102可相对所述凸台结构自由旋转，不会带动所述凸台结构跟随转动。当然，所述凸伸部703还可以是其他形状，所述内凹卡槽101也可以是其他形状。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种土壤切槽装置，其特征在于，所述切槽装置包括：安装架、转轴、施力部、切刀轴、切刀、锥齿传动部以及轴向驱动机构；所述安装架包括至少两个间隔设置的侧壁，所述侧壁之间具有容纳空间且底部具有开口；所述转轴的端部位于所述侧壁的外侧，所述施力部包括相互连接的转矩输入段以及连接段，所述连接段的两端连接所述转轴的端部以及转矩输入段的端部，所述连接段的轴线与所述转轴的轴线之间的夹角大于或等于90°且小于180°；所述转轴与所述切刀轴正交布置，所述转轴与所述切刀轴之间通过所述锥齿传动部转动连接，所述转轴的两端可转动地支撑于所述两个侧壁上，所述施力部与所述转轴固定连接，所述切刀滑动地连接在所述切刀轴远离所述锥齿传动部的一端，且所述切刀跟随所述切刀轴同步转动，所述轴向驱动机构螺旋连接于所述切刀轴上，所述轴向驱动机构在所述切刀轴转动时沿所述切刀轴的轴向移动，所述切刀的上端空套入所述轴向驱动机构，所述轴向驱动机构驱动所述切刀轴向移动；所述切槽装置还包括手柄，所述手柄设置在所述安装架的顶端且与所述安装架固定连接。

2.如权利要求1所述的切槽装置，其特征在于，所述转轴的两端的端部均设置有所述转矩输入段和连接段，所述转矩输入段上设置有踏板。

3.如权利要求1所述的切槽装置，其特征在于，所述锥齿传动部包括第一锥齿和第二锥齿，所述第一锥齿与所述转轴固定连接，所述第二锥齿与所述切刀轴固定连接，所述第一锥齿和第二锥齿啮合。

4.如权利要求3所述的切槽装置，其特征在于，所述锥齿传动部还包括第三锥齿，所述第三锥齿与所述转轴空套连接，且所述第三锥齿与所述第一锥齿相对于所述切刀轴的轴线对称设置，所述第一锥齿和第三锥齿均与所述第二锥齿啮合。

5.如权利要求1所述的切槽装置，其特征在于，所述轴向驱动机构包括螺母以及限位部，所述限位部与所述安装架的侧壁固定连接，所述限位部具有沿所述切刀轴的轴向延伸的限位孔，所述螺母位于所述限位孔内且可在所述限位孔内滑动，所述切刀轴穿设于所述限位孔内，所述螺母的至少部分周向表面与所述限位孔的内表面抵接以阻止所述螺母的转动，所述螺母与所述切刀轴通过螺纹副连接。

6.如权利要求5所述的切槽装置，其特征在于，所述螺母靠近所述切刀的一端设置有沿所述螺母的径向向外延伸且凸伸于所述螺母的表面的凸伸部，所述切刀的对应的端部设置有内凹卡槽和防脱部，所述凸伸部位于所述内凹卡槽内，所述防脱部设置于内凹卡槽的外侧边缘且沿所述螺母的径向向内延伸以阻止所述凸伸部脱离所述内凹卡槽。

7.如权利要求1所述的切槽装置，其特征在于，所述切刀轴与所述切刀连接的一端设置有沿所述切刀轴的轴向延伸的滑槽，所述切刀与所述切刀轴通过平键连接，所述平键带动所述切刀旋转，且切刀可沿所述滑槽往复滑动。

8.如权利要求3所述的切槽装置，其特征在于，所述切槽装置还包括导向部和套筒，所述导向部位于所述锥齿传动部与所述轴向驱动机构之间，所述导向部与所述侧壁固定连接，所述导向部的内部具有贯穿孔，所述切刀轴穿设于所述贯穿孔内，所述套筒空套于所述切刀轴上，所述套筒的一端抵接所述导向部，所述套筒的另一端抵接所述第二锥齿的端面。

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