CN110376017A - 一种电动环刀取样装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤容重检测技术领域，尤其涉及一种电动环刀取样装置及其组装方法，其特征在于，包括底盘、立柱、升降电机、横梁、取样驱动器、钻杆和环刀，底盘上设有立柱，立柱的上部与横梁活动连接，立柱上部的部分柱体为齿条结构，横梁的两侧设有升降电机，升降电机的轴端连接齿轮，齿轮与齿条结构相啮合；横梁上设有取样驱动器，取样驱动器的轴端与钻杆上端相连接，钻杆的下端与环刀相连接；环刀由托架、刀体套和刀头依次相连接，刀头最少设有一个。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）电机驱动，减轻了劳动强度；2）分体结构，组装方便，满足环刀取样的操作标准要求；3）可在多个施工现场循环使用，实用价值大。

Description

一种电动环刀取样装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及土方回填检测技术领域，尤其涉及一种用于检测回填土压实度的电动环刀取样装置及其组装方法。

背景技术

环刀取样就是使用环刀挖取一定容积的土壤（包括土粒及粒间的孔隙）烘干后的重量与同容积水重的比值，即“土壤容重”。土壤容重亦称“土壤假比重”，它是用包括孔隙的1立方厘米烘干土的重量用克来表示的。一般含矿物质多而结构差的土壤（如砂土），土壤容积比重在1.4~1.7之间；含有机质多而结构好的土壤（如农业土壤），在1.1~1.4之间。土壤容重可用来计算一定面积耕层土壤的重量和土壤孔隙度；也可作为土壤熟化程度指标之一，熟化程度较高的土壤，容积比重常较小。

在土方工程施工中，回填土的压实度大小是主要的质量控制指标，直接标志着工程施工质量的好坏。当前检测压实度的方法主要有核子密度仪和环刀取样两种方法，其中最常用的就是环刀取样。用环刀取回填土样，将环刀放置于待取土部位，人工用铁锤将环刀竖直砸入土体，达到深度后用锹将环刀挖去，削去环刀两端多余的土并抹平表面，擦净环刀外面的土。将充满土样的环刀置于电子秤上得到质量M1，已知环刀的质量M2，M1-M2即为所取土样的质量。上述传统操作方法，易受人为因素影响，在人工用铁锤将环刀砸入土体时容易倾斜，无法保证环刀的垂直，使取出的土样不能代表真实情况；用锹挖出环刀时需要扩大取土部位，易扰动周边已压实土体；且传统方式取样速度慢，操作人员易疲劳。

专利号为201210453790.X的中国发明公开了一种松散砂土环刀取样方法，先选用环刀切取试样，首先在环刀内壁涂一薄层凡士林，刀刃向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用修土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，采用钢丝锯或修土刀整平环刀上端土样，擦净环刀外壁；用玻璃片按顺序沿环刀下端口覆盖于环刀上面；玻璃片盖好后，利用托板斜插入环刀正下方，插入过程中托板与环刀之间有一定距离间隔；利用托板将环刀反转，反转过程中用手将玻璃片固定，使砂土样不沿环刀下端口漏出；利用钢丝锯或修土刀将反转后的土样削平，至此原状砂土样制备完成，土样完全无扰动，取样完整。

现有技术中，环刀与土壤都是相对垂直运动，取样过程中，不可避免对土样存在扰动现象，因此，其分析数据偏差较大，影响土方工程的质量控制和评价。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动环刀取样装置及其组装方法，克服现有技术的不足，方便组合使用，能在土工试验中以旋转的方式快速准确取出待测土样，能够使底盘保持水平，消除环刀因底部不平而产生的倾斜影响，土样质量值准确，进而能准确地计算出土体压实度参数，电机驱动节省人力，解决目前施工中环刀取样的难题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

技术方案一：一种电动环刀取样装置，其特征在于，包括底盘、立柱、升降电机、横梁、取样驱动器、钻杆和环刀，所述底盘上设有立柱，立柱底部与底盘通过螺母相连接，立柱的上部与横梁活动连接，立柱上部的部分柱体为齿条结构，横梁的两侧设有升降电机，所述升降电机的轴端连接齿轮，所述齿轮与所述齿条结构相啮合；所述横梁上设有取样驱动器，取样驱动器的轴端与钻杆上端相连接，钻杆的下端与环刀相连接；所述环刀由上部的托架、中部的刀体套和底部的刀头依次相连接，刀体套的底侧最少连接有一个刀头；所述环刀下方对应的底盘上开有通孔，该通孔的孔径大于环刀最大外部尺寸；所述底盘底部设有三个水平调整脚；所述底盘上表面设有气泡式水平器。

所述环刀套的上端和下端的外表面上各设有一圈螺纹孔，一圈均布设有4~6个螺纹孔。

所述刀头为长15~30mm、宽3~5mm、厚0.8~1.5mm的合金钢片。

所述托架和刀体套的内表面光滑具有一致的内径尺寸。

所述取样驱动器为蜗轮蜗杆减速器。

所述钻杆的下端与托架之间通过铰座和销轴铰接。

所述横梁上设有托盘，升降电机和取样驱动器安装于托盘中。

所述升降电机和取样驱动器均为蓄电池供电。

技术方案二：一种电动环刀取样装置的组装方法，其特征在于，采用易分解的组合形式，取样结束后，装置可分解存放，节约空间，其具体操作步骤如下：

1）环刀组合，用螺钉18将托架和刀体套依次相连接组成一个整体，刀体套底边最少连接有一个刀头；

2）底盘组合，将三个水平调整脚安装于底盘的底面上；

3）框架组合，将底盘放置于地面上，两根立柱底部与底盘用螺母相连接，将横梁由立柱上方套入，落到底盘上表面上，将托盘与横梁连接固定，使取样驱动器固定到托盘的安装位上，升降电机预安装到托盘上，上提横梁，使升降电机轴端的齿轮与立柱上的齿条部分啮合，并固定升降电机在托盘上的位置；

4）钻杆组合，在取样驱动器输出端垂直连接钻杆，钻杆竖直对准底盘上的通孔，将环刀通过销轴与钻杆下端铰接；

5）工作就位状态，将气泡式水平器固定到底盘的上表面上，升降电机和取样驱动器的接线盒与蓄电池电连接。

所述升降电机和取样驱动器均可在控制指令下正反向旋转。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）环刀取样过程为电机驱动旋转和升降，替代了用人力将环刀砸入土体及将环刀挖出土体的过程，减轻了劳动强度；2）分体结构，组装方便，一次组装后即可进行多次取点，取土样速度快，且取土过程能有效保持环刀的垂直度，满足环刀取样的操作标准要求；3）可在多个施工现场循环使用，实用价值大。

附图说明

图1是本发明一种电动环刀取样装置实施例结构示意图。

图2是本发明环刀实施例结构示意图。

图中：1-底盘、2-立柱、3-升降电机、4-横梁、5-蜗轮蜗杆减速器、6-钻杆、7-环刀、701-托架、702-刀体套、703-刀头、704-凹槽、8-螺母、9-齿条结构、10-齿轮、11-通孔、12-水平调整脚、13-气泡式水平器、14-铰座、15-销轴、16-托盘、17-蓄电池、18-螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

见图1－图2，是本发明一种电动环刀取样装置实施例结构示意图，包括底盘1、立柱2、升降电机3、横梁4、蜗轮蜗杆减速器5、钻杆6和环刀7，底盘1上设有两根立柱2，立柱2底部与底盘1通过螺母8相连接，立柱2的上部与横梁4活动连接，横梁4上开孔套在立柱上，立柱2上部的部分柱体为齿条结构9，横梁4的两侧各设有一个升降电机3，升降电机的轴端连接齿轮10，齿轮10与齿条结构9相啮合。横梁4上设有蜗轮蜗杆减速器5，蜗轮蜗杆减速器5的轴端与钻杆6上端相连接，钻杆6的下端与环刀7相连接；环刀7下方对应的底盘上开有通孔11，该通孔的孔径大于环刀最大外部尺寸；底盘1底部设有三个水平调整脚12；底盘1上表面设有气泡式水平器13。

环刀由上部的托架701、底部的刀体套702依次相连接，刀体套的底侧连接有四个刀头703。刀头703为长15~30mm、宽3~5mm、厚0.8~1.5mm的合金钢片，刀头与刀体套紧密固定，在向下切土时减小能刀体磨损，可随时更换。环刀套702的上端和下端的外表面各设有一圈螺纹孔，一圈均布设有4~6个螺纹孔。为了方便计算土样体积，托架701和刀体套702的内表面光滑具有一致的内径尺寸。为了更方便地拆卸环刀7，将钻杆6的下端与托架701之间通过铰座14和销轴15铰接，取下销轴15即可使环刀7与钻杆6分离。

横梁4上设有托盘16，升降电机3和蜗轮蜗杆减速器5均安装于托盘16中，托盘形状不必是圆形，比如可以是长方形，只需提供足够大的安装位置即可，目的是减少体积。

本发明中，升降电机3和蜗轮蜗杆减速器5均为蓄电池17供电，方便供电不方便的区域使用。

由于本发明装置使用频率不高，为了不占用过多贮存空间，本发明一种电动环刀取样装置采用易分解的组合形式，取样结束后，装置可分解存放，节约空间，其具体组装操作步骤如下：

1）环刀组合，用螺钉18将托架701和刀体套702依次相连接组成一个整体，刀体套702底边连接有四个刀头703，刀头703落在凹槽704中定位；

2）底盘组合，将三个水平调整脚12安装于底盘1的底面上；

3）框架组合，将底盘1放置于地面上，两根立柱2底部与底盘用螺母8相连接，将横梁4由立柱2上方套入，落到底盘1上表面上，将托盘16与横梁4连接固定，使蜗轮蜗杆减速器5固定到托盘16的安装位上，升降电机3预安装到托盘16上，螺栓不拧紧，上提横梁4，使升降电机3轴端的齿轮10与立柱上的齿条部分9啮合，并随后固定升降电机3在托盘16上的位置；

4）钻杆组合，在蜗轮蜗杆减速器5输出端垂直连接钻杆6，钻杆6竖直对准底盘1上的通孔11，将环刀7通过销轴15与钻杆6下端铰接；

5）工作就位状态，将气泡式水平器13固定到底盘1的上表面上，升降电机3和蜗轮蜗杆减速器5的电接线盒与蓄电池17电连接，升降电机3和蜗轮蜗杆减速器5均可在控制指令下正反向旋转。蓄电池17放置于附近的合适位置处即可。

本发明装置的使用步骤如下：1）选定取土样点位，削去表面浮土，将取样装置放置于点位地面；

2）利用水平调整脚12调平底盘，直至气泡式水平器13中气泡达到水平居中；

3）开启蜗轮蜗杆减速器5，钻杆6开始旋转，控制升降电机3，使横梁4沿立柱2降下，环刀7进入土体；

4）当环刀全部进入待测土体后，升降电机反转，同时操作者托住托盘16向上抬，环刀向上，直至环刀拔出土体，至高度合适处，按动升降停止按钮；

5）拔出销轴15，将环刀7卸下，削去环刀两端多余的土并填满空隙及抹平表面，擦净环刀外表面的土。

6）将充满土样的环刀置于电子秤上得到质量M₁，预先测量过环刀的净质量M₂，M₁-M₂即为所取土样的质量；

6）将环刀内土样装袋留置，即可将装置移至下一点位，重新开始取土。

本发明装置能大幅度减轻劳动强度，并能更好地保证取土样时的垂直度，对周围土体扰动轻，因此测量结果更准确，具有较高的参考价值。

以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动环刀取样装置，其特征在于，包括底盘、立柱、升降电机、横梁、取样驱动器、钻杆和环刀，所述底盘上设有立柱，立柱底部与底盘通过螺母相连接，立柱的上部与横梁活动连接，立柱上部的部分柱体为齿条结构，横梁的两侧设有升降电机，所述升降电机的轴端连接齿轮，所述齿轮与所述齿条结构相啮合；所述横梁上设有取样驱动器，取样驱动器的轴端与钻杆上端相连接，钻杆的下端与环刀相连接；所述环刀由上部的托架、中部的刀体套和底部的刀头依次相连接，刀体套的底侧最少连接有一个刀头；所述环刀下方对应的底盘上开有通孔，该通孔的孔径大于环刀最大外部尺寸；所述底盘底部设有三个水平调整脚；所述底盘上表面设有气泡式水平器。

2.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述环刀套的上端和下端的外表面上各设有一圈螺纹孔，一圈均布设有4~6个螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述刀头为长15~30mm、宽3~5mm、厚0.8~1.5mm的合金钢片。

4.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述托架和刀体套的内表面光滑具有一致的内径尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述取样驱动器为蜗轮蜗杆减速器。

6.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述钻杆的下端与托架之间通过铰座和销轴铰接。

7.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述横梁上设有托盘，升降电机和取样驱动器安装于托盘中。

8.根据权利要求1所述的一种电动环刀取样装置，其特征在于，所述升降电机和取样驱动器均为蓄电池供电。

9.一种电动环刀取样装置的组装方法，其特征在于，采用易分解的组合形式，取样结束后，装置可分解存放，节约空间，其具体操作步骤如下：

1）环刀组合，用螺钉将托架、刀体套和刀头依次相连接组成一个整体，刀体套底边最少连接有一个刀头；

2）底盘组合，将三个水平调整脚安装于底盘的底面上；

3）框架组合，将底盘放置于地面上，两根立柱底部与底盘用螺母相连接，将横梁由立柱上方套入，落到底盘上表面上，将托盘与横梁连接固定，使取样驱动器固定到托盘的安装位上，升降电机预安装到托盘上，上提横梁，使升降电机轴端的齿轮与立柱上的齿条部分啮合，并固定升降电机在托盘上的位置；

4）钻杆组合，在取样驱动器输出端垂直连接钻杆，钻杆竖直对准底盘上的通孔，将环刀通过销轴与钻杆下端铰接；

5）工作就位状态，将气泡式水平器固定到底盘的上表面上，升降电机和取样驱动器的接线盒与蓄电池电连接。

10.根据权利要求9所述的一种电动环刀取样装置的组装方法，其特征在于，所述升降电机和取样驱动器均可在控制指令下正反向旋转。