CN112427084A - 一种土壤粒径测定设备及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤检测技术领域，具体是涉及一种土壤粒径测定设备及其测定方法；包括有机架、研磨槽、振动驱动机构、研磨支架、研磨辊、下料控制机构、测量机构和收集箱；研磨槽与机架的托板沿竖直方向间隙配合地搭接在托板上方；振动驱动机构安装在机架上，工作端与研磨槽两侧底部间歇性碰撞；研磨支架可沿竖直方向运动地与研磨槽滑动连接；研磨辊可旋转地安装在研磨支架底端，工作状态下与研磨槽内的土壤发生摩擦；下料控制机构安装在研磨槽底部；测量机构安装在机架上并位于下料控制机构下方，进料端与研磨槽的出料端柔性连接；收集箱安装在机架下方；该方案解决了土壤飞溅的问题，且出料结构更加稳定，使用寿命长。

Description

一种土壤粒径测定设备及其测定方法

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，具体是涉及一种土壤粒径测定设备及其测定方法。

背景技术

土壤颗粒的组成是土壤基本的肥力属性之一，也是了解土壤和划分土壤类别的重要依据，随着农业的发展，人们意识土壤检测的重要性，根据不同的土壤类型，便于种植不同类型的农作物，提高农产品的产量，在土壤检测时，需要对较大的土壤块进行研磨，便于检测装置对土壤的粒径进行检测。

目前的土壤检测中土壤粒径的测定，在对土壤进行研磨时，大多是人工研磨，没有振动功能，不能够将土壤散落的土壤进行集聚，导致研磨效率低。

中国专利CN201921289401.8公开了一种土壤检测中土壤粒径的测定系统，包括箱体、第一电机、碾压箱、第二电机和粒径测量分析仪，所述箱体的左侧设置有第一电机，所述转盘的右侧连接有凸出块，所述连接杆的顶端连接有传动杆，所述箱体的中部设置有辅助架，所述辅助架内侧设置有敲击块，所述辅助架的内部开设有滑槽，所述滑轮的上方设置有卡柱，所述敲击块的外侧连接有连接绳，所述碾压箱的外侧设置有固定杆，所述第二电机设置在箱体的左侧中部，且第二电机的输出端连接有碾压轮。该土壤检测中土壤粒径的测定系统，解放人力劳动，在研磨的过程中，便于碾压箱的振动，使得土壤聚集，提高研磨效率，且采用连动机构，便于减少动力来源。

但该结构的研磨过程中容易造成土壤颗粒飞溅，增加后期清洁的成本，且研磨后的下料不便，下料结构容易对研磨造成负面影响。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种土壤粒径测定设备及其测定方法，本技术方案解决了上述问题，以有效防止研磨过程中的土壤飞溅，节省了人力成本，通过下料控制机构可以方便地控制研磨槽的出料，且不会对研磨造成负面影响，研磨槽的振动结构可以有效缓解弹簧的疲劳度，结构稳定性好，使用寿命得到有效延长。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种土壤粒径测定设备，其特征在于，包括有机架、研磨槽、振动驱动机构、研磨支架、研磨辊、下料控制机构、测量机构和收集箱；

机架，由一对相互平行的侧板以及垂直连接一对侧板的背板组成，背板内侧设有一对托板；

研磨槽，与机架的托板沿竖直方向间隙配合地搭接在托板上方，用以装入待研磨的土壤样本；

振动驱动机构，安装在机架上，工作端与研磨槽两侧底部间歇性碰撞，以驱动研磨槽在竖直方向上振动；

研磨支架，可沿竖直方向运动地与研磨槽滑动连接，用以带动研磨辊对研磨槽内的土壤进行研磨；

研磨辊，可旋转地安装在研磨支架底端，工作状态下与研磨槽内的土壤发生摩擦，用以对土壤进行研磨；

下料控制机构，安装在研磨槽底部，用以控制研磨槽的出料；

测量机构，安装在机架上并位于下料控制机构下方，进料端与研磨槽的出料端柔性连接，用以对经过研磨的土壤进行粒径测量分析；

收集箱，安装在机架下方，进料端与测量机构的出料端连接，用以收集测量后的土壤。

优选的，研磨槽包括有研磨槽本体、搭接板、导柱、推板、弹簧和接料管；

研磨槽本体，为U型结构，两侧向上竖直延伸的部分与研磨支架滑动连接；

搭接板，具有一对，对称地安装在研磨槽本体两侧；

导柱，垂直安装在搭接板下方，与机架的托板间隙配合，用以限制研磨槽整体的运动方向；

推板，可拆卸地安装在导柱底端，工作状态下与位于其下方的振动驱动机构工作端间歇性碰撞；

弹簧，套接在导柱上并介于推板上端与托板底端之间；

接料管，固定在研磨槽本体底部开口下方，底部与测量机构进料端柔性连接。

优选的，研磨槽本体包括有研磨部和导向部；

研磨部，为开口朝上的圆弧结构，底部设有弧形凹槽，用以配合研磨辊对土壤进行研磨；

导向部，竖直向上延伸，安装在研磨部上端，与研磨支架滑动连接。

优选的，振动驱动机构包括有凸轮、第一传动轴、第一同步带传动副和第一旋转驱动组件；

凸轮，具有一对，可旋转地设置在研磨槽两侧下方位置，间歇性与研磨槽两侧底部发生碰撞，用以驱动研磨槽振动；

第一传动轴，具有一对，垂直安装在凸轮的一端且轴线与凸轮旋转轴轴线共线，与机架的侧板转动连接；

第一同步带传动副，具有一对且分设在背板的两侧，输出端与第一传动轴远离凸轮的一端固定连接，输入端与凸轮的输出端连接；

第一旋转驱动组件，固定在机架的背板上，输出端同时与一对第一同步带传动副的输入端连接，用以驱动一对第一同步带传动副同步工作。

优选的，第一旋转驱动组件包括有第一驱动器支架、双向电机和第二传动轴；

第一驱动器支架，固定在机架的背板背离研磨槽的一侧；

双向电机，安装在第一驱动器支架上，用以输出扭矩；

第二传动轴，具有一对，与第一驱动器支架转动连接且一端与双向电机的输出轴固定连接，另一端与第一同步带传动副输入端连接，用以将双向电机的扭矩传递给第一同步带传动副。

优选的，研磨支架包括有支架本体、升降驱动组件、第二同步带传动副和第二旋转驱动器；

支架本体，与研磨槽沿竖直方向滑动连接，靠近机架的背板的一侧沿竖直方向均匀分布有齿槽，用以安装第二旋转驱动器和研磨辊；

升降驱动组件，安装在机架的背板上，输出端穿过背板与支架本体背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体在研磨槽上滑动；

第二同步带传动副，输出端与研磨辊一端固定连接，输入端与第二旋转驱动器的输出轴固定连接，用以将第二旋转驱动器的扭矩传递给研磨辊。

优选的，升降驱动组件包括有主动齿轮和第三旋转驱动器；

主动齿轮，可旋转地安装在机架的背板上，贯穿背板与支架本体背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体升降；

第三旋转驱动器，固定在机架上，输出轴与主动齿轮端部连接，用以驱动主动齿轮旋转。

优选的，下料控制机构包括有弧形挡板、第二驱动器支架和直线驱动器；

弧形挡板，形状与研磨槽底部弧形契合，可开合地沿研磨槽的底部弧形轴线方向与研磨槽滑动连接，上端形状与研磨槽内侧槽底形状契合，用以控制研磨槽底部的开合；

第二驱动器支架，安装在研磨槽侧壁上；

直线驱动器，安装在第二驱动器支架上，输出轴与弧形挡板固定连接，用以控制弧形挡板的运动。

优选的，测量机构包括有第一固定板、第二固定板、透明管道、粒径测量分析仪和柔性连接管；

第一固定板和第二固定板相向的设置在机架两侧；

透明管道，固定在透明管道上，出料端与收集箱的进料端连接；

粒径测量分析仪，安装在第二固定板上，工作端朝向透明管道设置；

柔性连接管，上下两端分别与研磨槽的出料端和透明管道进料端连接，用以实现透明管道与研磨槽的柔性连接。

一种土壤粒径测定设备的测定方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1、工作人员将土壤样本放入研磨槽内；

S2、控制器发送信号给研磨支架,研磨支架收到信号后带动研磨辊伸入研磨槽内对土壤样本进行研磨；

S3、研磨间歇性停止，研磨支架带动研磨辊远离研磨槽使两者间留有一定间隙，然后控制器发送信号给振动驱动机构,振动驱动机构收到信号后驱动研磨槽振动，从而将土壤向中央位置集中,控制器再控制研磨支架带着研磨辊对研磨槽内的土进行研磨，由此保证土壤可以充分与研磨辊发生接触；

S4、当研磨完毕后，控制器发送信号给研磨支架,研磨支架带着研磨辊向上复位；

S5、控制器发送信号给下料控制机构,下料控制机构收到信号后打开研磨槽底部开口，使土壤落入测量机构，控制器还发送信号给振动驱动机构,振动驱动机构收到信号后继续驱动研磨槽振动，从而保证内部的土壤样本可以全部进入测量机构；

S6、测量机构对通过的土壤颗粒的粒径进行测量分析并发送信号给控制器；测量后的土壤落入收集箱内部。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、可以有效防止研磨过程中的土壤飞溅，节省了人力成本，具体的，通过导向部向上延长了研磨槽本体的整体长度，挡住了研磨辊两侧，起到一定的密封效果；

2、通过下料控制机构可以方便地控制研磨槽的出料，且不会对研磨造成负面影响，具体的，控制器通过直线驱动器驱动弧形挡板沿着研磨槽底部研磨部轴线运动，研磨槽本体在研磨槽本体底部与接料管上端的间隙内滑动，控制研磨槽本体底部的开合。因弧形挡板的形状与研磨槽本体形状契合，闭合时不会对研磨造成影响，结构稳定；

3、研磨槽的振动结构可以有效缓解弹簧的疲劳度，结构稳定性好，使用寿命得到有效延长，具体的，振动驱动机构间歇性碰撞推板从而间歇性将研磨槽本体沿着导柱轴线方向向上顶起，弹簧发生压缩。当力消失时，在弹簧弹力作用下研磨槽本体向下复位，由此实现研磨槽的振动，弹簧仅在轴向受挤压的力。

附图说明

图1为本发明的立体图一；

图2为本发明的研磨槽立体图；

图3为本发明的正视图；

图4为本发明的立体图二；

图5为本发明的俯视图；

图6为本发明的后视图；

图7为本发明的局部立体图；

图8为本发明的下料控制机构立体图；

图9为本发明的测量机构立体图；

图10为图3中A-A截面剖视图。

图中标号为：

1-机架；1a-侧板；1b-背板；1c-托板；

2-研磨槽；2a-研磨槽本体；2a1-研磨部；2a2-导向部；2b-搭接板；2c-导柱；2d-推板；2e-弹簧；2f-接料管；

3-振动驱动机构；3a-凸轮；3b-第一传动轴；3c-第一同步带传动副；3d-第一旋转驱动组件；3d1-第一驱动器支架；3d2-双向电机；3d3-第二传动轴；

4-研磨支架；4a-支架本体；4b-升降驱动组件；4b1-主动齿轮；4b2-第三旋转驱动器；4c-第二同步带传动副；4d-第二旋转驱动器；

5-研磨辊；

6-下料控制机构；6a-弧形挡板；6b-第二驱动器支架；6c-直线驱动器；

7-测量机构；7a-第一固定板；7b-第二固定板；7c-透明管道；7d-粒径测量分析仪；7e-柔性连接管；

8-收集箱。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1和图7所示，一种土壤粒径测定设备，包括有机架1、研磨槽2、振动驱动机构3、研磨支架4、研磨辊5、下料控制机构6、测量机构7和收集箱8；

机架1，由一对相互平行的侧板1a以及垂直连接一对侧板1a的背板1b组成，背板1b内侧设有一对托板1c；

研磨槽2，与机架1的托板1c沿竖直方向间隙配合地搭接在托板1c上方，用以装入待研磨的土壤样本；

振动驱动机构3，安装在机架1上，工作端与研磨槽2两侧底部间歇性碰撞，以驱动研磨槽2在竖直方向上振动；

研磨支架4，可沿竖直方向运动地与研磨槽2滑动连接，用以带动研磨辊5对研磨槽2内的土壤进行研磨；

研磨辊5，可旋转地安装在研磨支架4底端，工作状态下与研磨槽2内的土壤发生摩擦，用以对土壤进行研磨；

下料控制机构6，安装在研磨槽2底部，用以控制研磨槽2的出料；

测量机构7，安装在机架1上并位于下料控制机构6下方，进料端与研磨槽2的出料端柔性连接，用以对经过研磨的土壤进行粒径测量分析；

收集箱8，安装在机架1下方，进料端与测量机构7的出料端连接，用以收集测量后的土壤。

振动驱动机构3、研磨支架4、下料控制机构6、测量机构7均与控制器电连接。工作人员将待检测的土壤从研磨槽2一侧开口放入研磨槽2。控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4收到信号后带动研磨辊5向研磨槽2内靠近并对研磨槽2内的土壤进行研磨。研磨间歇性停止，研磨支架4带动研磨辊5远离研磨槽2使两者间留有一定间隙，然后控制器发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后驱动研磨槽2振动，从而将土壤向中央位置集中，控制器再控制研磨支架4带着研磨辊5对研磨槽2内的土进行研磨，由此保证土壤可以充分与研磨辊5发生接触。当研磨完毕后，控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4带着研磨辊5向上复位。控制器发送信号给下料控制机构6,下料控制机构6收到信号后打开研磨槽2底部开口，使土壤落入测量机构7，控制器还发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后继续驱动研磨槽2振动，从而保证内部的土壤样本可以全部进入测量机构7。测量机构7对通过的土壤颗粒的粒径进行测量分析并发送信号给控制器。测量后的土壤落入收集箱8内部。测量机构7与研磨槽2的出料端柔性连接可以避免研磨槽2的振动对测量造成干扰。

如图2和图3所示，研磨槽2包括有研磨槽本体2a、搭接板2b、导柱2c、推板2d、弹簧2e和接料管2f；

研磨槽本体2a，为U型结构，两侧向上竖直延伸的部分与研磨支架4滑动连接；

搭接板2b，具有一对，对称地安装在研磨槽本体2a两侧；

导柱2c，垂直安装在搭接板2b下方，与机架1的托板1c间隙配合，用以限制研磨槽2整体的运动方向；

推板2d，可拆卸地安装在导柱2c底端，工作状态下与位于其下方的振动驱动机构3工作端间歇性碰撞；

弹簧2e，套接在导柱2c上并介于推板2d上端与托板1c底端之间；

接料管2f，固定在研磨槽本体2a底部开口下方，底部与测量机构7进料端柔性连接。

研磨槽本体2a的结构可以避免研磨辊5进行研磨作业时土壤向两侧飞溅出研磨槽本体2a，减少了后期清理的工作强度。振动驱动机构3间歇性碰撞推板2d从而间歇性将研磨槽本体2a沿着导柱2c轴线方向向上顶起，弹簧2e发生压缩。当力消失时，在弹簧2e弹力作用下研磨槽本体2a向下复位，由此实现研磨槽2的振动，弹簧2e仅在轴向受挤压的力。通过搭接板2b和托板1c的配合将研磨槽本体2a搭接在托板1c上。

如图2所示，研磨槽本体2a包括有研磨部2a1和导向部2a2；

研磨部2a1，为开口朝上的圆弧结构，底部设有弧形凹槽，用以配合研磨辊5对土壤进行研磨；

导向部2a2，竖直向上延伸，安装在研磨部2a1上端，与研磨支架4滑动连接。

通过研磨部2a1装载土壤，配合研磨辊5进行研磨作业。导向部2a2可以有效防止土壤研磨过程中飞出研磨槽2。

如图3至图5所示，振动驱动机构3包括有凸轮3a、第一传动轴3b、第一同步带传动副3c和第一旋转驱动组件3d；

凸轮3a，具有一对，可旋转地设置在研磨槽2两侧下方位置，间歇性与研磨槽2两侧底部发生碰撞，用以驱动研磨槽2振动；

第一传动轴3b，具有一对，垂直安装在凸轮3a的一端且轴线与凸轮3a旋转轴轴线共线，与机架1的侧板1a转动连接；

第一同步带传动副3c，具有一对且分设在背板1b的两侧，输出端与第一传动轴3b远离凸轮3a的一端固定连接，输入端与凸轮3a的输出端连接；

第一旋转驱动组件3d，固定在机架1的背板1b上，输出端同时与一对第一同步带传动副3c的输入端连接，用以驱动一对第一同步带传动副3c同步工作。

第一旋转驱动组件3d与控制器电连接。控制器发送信号给第一旋转驱动组件3d,第一旋转驱动组件3d收到信号后驱动一对第一同步带传动副3c同步工作，第一同步带传动副3c将第一旋转驱动组件3d的扭矩传递给第一传动轴3b，继而驱动一对凸轮3a同步旋转，凸轮3a旋转时与研磨槽2的推板2d底部间歇性碰撞，从而使研磨槽2发生竖直方向的振动，凸轮3a上与推板2d的碰撞处可旋转地设有滑轮，用以减少对推板2d的摩擦，提高结构稳定性。

如图6所示，第一旋转驱动组件3d包括有第一驱动器支架3d1、双向电机3d2和第二传动轴3d3；

第一驱动器支架3d1，固定在机架1的背板1b背离研磨槽2的一侧；

双向电机3d2，安装在第一驱动器支架3d1上，用以输出扭矩；

第二传动轴3d3，具有一对，与第一驱动器支架3d1转动连接且一端与双向电机3d2的输出轴固定连接，另一端与第一同步带传动副3c输入端连接，用以将双向电机3d2的扭矩传递给第一同步带传动副3c。

双向电机3d2与控制器电连接。控制器发送信号给双向电机3d2,双向电机3d2收到信号后驱动第二传动轴3d3旋转，继而带动一对第一同步带传动副3c工作。因双向电机3d2具有一对输出轴，因此可以实现对一对第一同步带传动副3c的同步驱动。

如图4、图5和图10所示，研磨支架4包括有支架本体4a、升降驱动组件4b、第二同步带传动副4c和第二旋转驱动器4d；

支架本体4a，与研磨槽2沿竖直方向滑动连接，靠近机架1的背板1b的一侧沿竖直方向均匀分布有齿槽，用以安装第二旋转驱动器4d和研磨辊5；

升降驱动组件4b，安装在机架1的背板1b上，输出端穿过背板1b与支架本体4a背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体4a在研磨槽2上滑动；

第二同步带传动副4c，输出端与研磨辊5一端固定连接，输入端与第二旋转驱动器4d的输出轴固定连接，用以将第二旋转驱动器4d的扭矩传递给研磨辊5。

升降驱动组件4b、第二同步带传动副4c均与控制器电连接。第二旋转驱动器4d为伺服电机。控制器发送信号给升降驱动组件4b,升降驱动组件4b收到信号后通过与支架本体4a背面齿槽的啮合传动，控制支架本体4a带着研磨辊5升降，从而改变研磨辊5与研磨槽2槽底的距离，便于研磨槽2上下料。同时也可以方便地调节研磨时研磨辊5施加在土壤上的力度。控制器发送信号给第二旋转驱动器4d,第二旋转驱动器4d收到信号后通过第二同步带传动副4c驱动研磨辊5旋转，从而实现对研磨槽2内的土壤的研磨。

如图6、图7和图10所示，升降驱动组件4b包括有主动齿轮4b1和第三旋转驱动器4b2；

主动齿轮4b1，可旋转地安装在机架1的背板1b上，贯穿背板1b与支架本体4a背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体4a升降；

第三旋转驱动器4b2，固定在机架1上，输出轴与主动齿轮4b1端部连接，用以驱动主动齿轮4b1旋转。

第三旋转驱动器4b2为安装有减速机并与控制器电连接的伺服电机。控制器发送信号给第三旋转驱动器4b2,第三旋转驱动器4b2收到信号后驱动主动齿轮4b1旋转，主动齿轮4b1通过与支架本体4a的齿槽的啮合作用驱动支架本体4a升降。第三旋转驱动器4b2的减速机起到了自锁和增大驱动力的效果。

如图8所示，下料控制机构6包括有弧形挡板6a、第二驱动器支架6b和直线驱动器6c；

弧形挡板6a，形状与研磨槽2底部弧形契合，可开合地沿研磨槽2的底部弧形轴线方向与研磨槽2滑动连接，上端形状与研磨槽2内侧槽底形状契合，用以控制研磨槽2底部的开合；

第二驱动器支架6b，安装在研磨槽2侧壁上；

直线驱动器6c，安装在第二驱动器支架6b上，输出轴与弧形挡板6a固定连接，用以控制弧形挡板6a的运动。

直线驱动器6c为与控制器电连接的电动推杆。弧形挡板6a上还设有与第二驱动器支架6b间隙配合的导向杆，以避免弧形挡板6a发生偏转。控制器通过直线驱动器6c驱动弧形挡板6a沿着研磨槽2底部研磨部2a1轴线运动，研磨槽本体2a在研磨槽本体2a底部与接料管2f上端的间隙内滑动，控制研磨槽本体2a底部的开合。因弧形挡板6a的形状与研磨槽本体2a形状契合，闭合时不会对研磨造成影响，结构稳定。

如图9和图10所示，测量机构7包括有第一固定板7a、第二固定板7b、透明管道7c、粒径测量分析仪7d和柔性连接管7e；

第一固定板7a和第二固定板7b相向的设置在机架1两侧；

透明管道7c，固定在透明管道7c上，出料端与收集箱8的进料端连接；

粒径测量分析仪7d，安装在第二固定板7b上，工作端朝向透明管道7c设置；

柔性连接管7e，上下两端分别与研磨槽2的出料端和透明管道7c进料端连接，用以实现透明管道7c与研磨槽2的柔性连接。

粒径测量分析仪7d与控制器电连接。第一固定板7a既起到了固定透明管道7c的作用，还对粒径测量分析仪7d的测量范围起到遮盖的效果，避免外界环境变化对测量造成干扰。经研磨后的土壤从研磨槽2底部经柔性连接管7e落入透明管道7c,粒径测量分析仪7d对经过透明管道7c的土壤颗粒进行测量分析并发送信号给控制器。土壤从透明管道7c底部落入收集箱8被收集起来。柔性连接管7e的结构可以避免研磨槽2的运动对透明管道7c产生作用，保证了测量的准确度。

一种土壤粒径测定设备的测定方法，包括有以下步骤：

S1、工作人员将土壤样本放入研磨槽2内；

S2、控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4收到信号后带动研磨辊5伸入研磨槽2内对土壤样本进行研磨；

S3、研磨间歇性停止，研磨支架4带动研磨辊5远离研磨槽2使两者间留有一定间隙，然后控制器发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后驱动研磨槽2振动，从而将土壤向中央位置集中,控制器再控制研磨支架4带着研磨辊5对研磨槽2内的土进行研磨，由此保证土壤可以充分与研磨辊5发生接触；

S4、当研磨完毕后，控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4带着研磨辊5向上复位；

S5、控制器发送信号给下料控制机构6,下料控制机构6收到信号后打开研磨槽2底部开口，使土壤落入测量机构7，控制器还发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后继续驱动研磨槽2振动，从而保证内部的土壤样本可以全部进入测量机构7；

S6、测量机构7对通过的土壤颗粒的粒径进行测量分析并发送信号给控制器；测量后的土壤落入收集箱8内部。

本发明的工作原理：

工作人员将待检测的土壤从研磨槽2一侧开口放入研磨槽2。控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4收到信号后带动研磨辊5向研磨槽2内靠近并对研磨槽2内的土壤进行研磨。研磨间歇性停止，研磨支架4带动研磨辊5远离研磨槽2使两者间留有一定间隙，然后控制器发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后驱动研磨槽2振动，从而将土壤向中央位置集中，控制器再控制研磨支架4带着研磨辊5对研磨槽2内的土进行研磨，由此保证土壤可以充分与研磨辊5发生接触。当研磨完毕后，控制器发送信号给研磨支架4,研磨支架4带着研磨辊5向上复位。控制器发送信号给下料控制机构6,下料控制机构6收到信号后打开研磨槽2底部开口，使土壤落入测量机构7，控制器还发送信号给振动驱动机构3,振动驱动机构3收到信号后继续驱动研磨槽2振动，从而保证内部的土壤样本可以全部进入测量机构7。测量机构7对通过的土壤颗粒的粒径进行测量分析并发送信号给控制器。测量后的土壤落入收集箱8内部。测量机构7与研磨槽2的出料端柔性连接可以避免研磨槽2的振动对测量造成干扰。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种土壤粒径测定设备，其特征在于，包括有机架（1）、研磨槽（2）、振动驱动机构（3）、研磨支架（4）、研磨辊（5）、下料控制机构（6）、测量机构（7）和收集箱（8）；

机架（1），由一对相互平行的侧板（1a）以及垂直连接一对侧板（1a）的背板（1b）组成，背板（1b）内侧设有一对托板（1c）；

研磨槽（2），与机架（1）的托板（1c）沿竖直方向间隙配合地搭接在托板（1c）上方，用以装入待研磨的土壤样本；

振动驱动机构（3），安装在机架（1）上，工作端与研磨槽（2）两侧底部间歇性碰撞，以驱动研磨槽（2）在竖直方向上振动；

研磨支架（4），可沿竖直方向运动地与研磨槽（2）滑动连接，用以带动研磨辊（5）对研磨槽（2）内的土壤进行研磨；

研磨辊（5），可旋转地安装在研磨支架（4）底端，工作状态下与研磨槽（2）内的土壤发生摩擦，用以对土壤进行研磨；

下料控制机构（6），安装在研磨槽（2）底部，用以控制研磨槽（2）的出料；

测量机构（7），安装在机架（1）上并位于下料控制机构（6）下方，进料端与研磨槽（2）的出料端柔性连接，用以对经过研磨的土壤进行粒径测量分析；

收集箱（8），安装在机架（1）下方，进料端与测量机构（7）的出料端连接，用以收集测量后的土壤。

2.根据权利要求1所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，研磨槽（2）包括有研磨槽本体（2a）、搭接板（2b）、导柱（2c）、推板（2d）、弹簧（2e）和接料管（2f）；

研磨槽本体（2a），为U型结构，两侧向上竖直延伸的部分与研磨支架（4）滑动连接；

搭接板（2b），具有一对，对称地安装在研磨槽本体（2a）两侧；

导柱（2c），垂直安装在搭接板（2b）下方，与机架（1）的托板（1c）间隙配合，用以限制研磨槽（2）整体的运动方向；

推板（2d），可拆卸地安装在导柱（2c）底端，工作状态下与位于其下方的振动驱动机构（3）工作端间歇性碰撞；

弹簧（2e），套接在导柱（2c）上并介于推板（2d）上端与托板（1c）底端之间；

接料管（2f），固定在研磨槽本体（2a）底部开口下方，底部与测量机构（7）进料端柔性连接。

3.根据权利要求2所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，研磨槽本体（2a）包括有研磨部（2a1）和导向部（2a2）；

研磨部（2a1），为开口朝上的圆弧结构，底部设有弧形凹槽，用以配合研磨辊（5）对土壤进行研磨；

导向部（2a2），竖直向上延伸，安装在研磨部（2a1）上端，与研磨支架（4）滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，振动驱动机构（3）包括有凸轮（3a）、第一传动轴（3b）、第一同步带传动副（3c）和第一旋转驱动组件（3d）；

凸轮（3a），具有一对，可旋转地设置在研磨槽（2）两侧下方位置，间歇性与研磨槽（2）两侧底部发生碰撞，用以驱动研磨槽（2）振动；

第一传动轴（3b），具有一对，垂直安装在凸轮（3a）的一端且轴线与凸轮（3a）旋转轴轴线共线，与机架（1）的侧板（1a）转动连接；

第一同步带传动副（3c），具有一对且分设在背板（1b）的两侧，输出端与第一传动轴（3b）远离凸轮（3a）的一端固定连接，输入端与凸轮（3a）的输出端连接；

第一旋转驱动组件（3d），固定在机架（1）的背板（1b）上，输出端同时与一对第一同步带传动副（3c）的输入端连接，用以驱动一对第一同步带传动副（3c）同步工作。

5.根据权利要求4所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，第一旋转驱动组件（3d）包括有第一驱动器支架（3d1）、双向电机（3d2）和第二传动轴（3d3）；

第一驱动器支架（3d1），固定在机架（1）的背板（1b）背离研磨槽（2）的一侧；

双向电机（3d2），安装在第一驱动器支架（3d1）上，用以输出扭矩；

第二传动轴（3d3），具有一对，与第一驱动器支架（3d1）转动连接且一端与双向电机（3d2）的输出轴固定连接，另一端与第一同步带传动副（3c）输入端连接，用以将双向电机（3d2）的扭矩传递给第一同步带传动副（3c）。

6.根据权利要求1所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，研磨支架（4）包括有支架本体（4a）、升降驱动组件（4b）、第二同步带传动副（4c）和第二旋转驱动器（4d）；

支架本体（4a），与研磨槽（2）沿竖直方向滑动连接，靠近机架（1）的背板（1b）的一侧沿竖直方向均匀分布有齿槽，用以安装第二旋转驱动器（4d）和研磨辊（5）；

升降驱动组件（4b），安装在机架（1）的背板（1b）上，输出端穿过背板（1b）与支架本体（4a）背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体（4a）在研磨槽（2）上滑动；

第二同步带传动副（4c），输出端与研磨辊（5）一端固定连接，输入端与第二旋转驱动器（4d）的输出轴固定连接，用以将第二旋转驱动器（4d）的扭矩传递给研磨辊（5）。

7.根据权利要求6所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，升降驱动组件（4b）包括有主动齿轮（4b1）和第三旋转驱动器（4b2）；

主动齿轮（4b1），可旋转地安装在机架（1）的背板（1b）上，贯穿背板（1b）与支架本体（4a）背面的齿槽啮合，用以驱动支架本体（4a）升降；

第三旋转驱动器（4b2），固定在机架（1）上，输出轴与主动齿轮（4b1）端部连接，用以驱动主动齿轮（4b1）旋转。

8.根据权利要求1所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，下料控制机构（6）包括有弧形挡板（6a）、第二驱动器支架（6b）和直线驱动器（6c）；

弧形挡板（6a），形状与研磨槽（2）底部弧形契合，可开合地沿研磨槽（2）的底部弧形轴线方向与研磨槽（2）滑动连接，上端形状与研磨槽（2）内侧槽底形状契合，用以控制研磨槽（2）底部的开合；

第二驱动器支架（6b），安装在研磨槽（2）侧壁上；

直线驱动器（6c），安装在第二驱动器支架（6b）上，输出轴与弧形挡板（6a）固定连接，用以控制弧形挡板（6a）的运动。

9.根据权利要求1所述的一种土壤粒径测定设备，其特征在于，测量机构（7）包括有第一固定板（7a）、第二固定板（7b）、透明管道（7c）、粒径测量分析仪（7d）和柔性连接管（7e）；

第一固定板（7a）和第二固定板（7b）相向的设置在机架（1）两侧；

透明管道（7c），固定在透明管道（7c）上，出料端与收集箱（8）的进料端连接；

粒径测量分析仪（7d），安装在第二固定板（7b）上，工作端朝向透明管道（7c）设置；

柔性连接管（7e），上下两端分别与研磨槽（2）的出料端和透明管道（7c）进料端连接，用以实现透明管道（7c）与研磨槽（2）的柔性连接。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种土壤粒径测定设备的测定方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1、工作人员将土壤样本放入研磨槽（2）内；

S2、控制器发送信号给研磨支架（4）,研磨支架（4）收到信号后带动研磨辊（5）伸入研磨槽（2）内对土壤样本进行研磨；

S3、研磨间歇性停止，研磨支架（4）带动研磨辊（5）远离研磨槽（2）使两者间留有一定间隙，然后控制器发送信号给振动驱动机构（3）,振动驱动机构（3）收到信号后驱动研磨槽（2）振动，从而将土壤向中央位置集中,控制器再控制研磨支架（4）带着研磨辊（5）对研磨槽（2）内的土进行研磨，由此保证土壤可以充分与研磨辊（5）发生接触；

S4、当研磨完毕后，控制器发送信号给研磨支架（4）,研磨支架（4）带着研磨辊（5）向上复位；

S5、控制器发送信号给下料控制机构（6）,下料控制机构（6）收到信号后打开研磨槽（2）底部开口，使土壤落入测量机构（7），控制器还发送信号给振动驱动机构（3）,振动驱动机构（3）收到信号后继续驱动研磨槽（2）振动，从而保证内部的土壤样本可以全部进入测量机构（7）；

S6、测量机构（7）对通过的土壤颗粒的粒径进行测量分析并发送信号给控制器；测量后的土壤落入收集箱（8）内部。

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