CN113405837A - 一种自动土壤取样机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动土壤取样机，其包括推车，所述推车上设置有用于去除地表土层的破土装置、用于将土壤样本取出的取土装置以及用于驱动破土装置和取土装置下移的驱动装置；所述推车包括底板、转动连接于底板上侧的转动盘，所述转动盘中部转动连接有转动轴，所述转动轴与底板固定连接，所述转动盘上侧外部间隔设置有两个固定架，所述固定架沿竖向滑动连接有滑动架，所述滑动架朝向转动轴轴心线的一侧连接有插块；所述破土装置和取土装置分别安装于两个滑动架上；所述驱动装置包括驱动油缸、与驱动油缸连接的驱动块，所述驱动块一侧设置有供插块卡入的插槽。本申请可实现取土过程基本自动进行，无需人工打孔和取土，省时省力。

Description

一种自动土壤取样机

技术领域

本申请涉及取土器的领域，尤其是涉及一种自动土壤取样机。

背景技术

在工程地质勘探和勘察工作中，为了得到地基土壤的物理力学性能指标，需要利用取土器对一定深度的原状土进行取样。

公告号为CN202994518U的中国专利公开了一种环刀取土器，该取土器包括由两个两端设有凸起的对开式半管组成的且内设环刀的环刀外壳；环刀外壳的一端与中空的圆柱形刀头相连，其另一端与设有排气孔的底座相连；底座的底部与手柄连接；刀头的一端为内、外壁均设有坡角的坡角端，该坡角端对称设有多个开口。

上述环刀取土器便是目前最为常见的取土工具，将取土器环刀钻入土里到需要的深度后拔出，之后环刀及半圆筒拆下，再用刮刀将两端多余的土修平，环刀内的土可作为试验试样。该取土器使用时全程需手动进行，费时费力。

发明内容

为了更为省力的取得土壤样本，本申请提供一种自动土壤取样机。

本申请提供的一种自动土壤取样机采用如下的技术方案：

一种自动土壤取样机，包括推车，所述推车上设置有用于去除地表土层的破土装置、用于将土壤样本取出的取土装置以及用于驱动破土装置和取土装置下移的驱动装置；

所述推车包括底板、设置于底板一侧的手推柄、设置于底板下侧的滚轮、转动连接于底板上侧的转动盘，所述转动盘中部转动连接有转动轴，所述转动轴与底板固定连接，所述转动盘上侧外部间隔设置有两个固定架，所述固定架沿竖向滑动连接有滑动架，所述滑动架朝向转动轴轴心线的一侧连接有插块；

所述破土装置和取土装置分别安装于两个滑动架上；

所述驱动装置设置于底板上侧，所述转动盘设置有供驱动装置穿过的弧形孔，所述驱动装置包括驱动油缸、与驱动油缸连接的驱动块，所述驱动块一侧设置有供插块卡入的插槽。

通过采用上述技术方案，需要取土时，先将推车推至取样地点；再将装有破土装置的滑动架和固定架朝向驱动装置转动，直至插块卡入插槽；接着启动驱动油缸，驱动油缸的活塞杆收缩，带动破土装置下移，破土装置对土层进行打孔直至所需深度；然后驱动油缸带动破土装置复位，将转动盘转动至另一插块卡入插槽，使得取土装置与驱动油缸联动；最后驱动油缸带动取土装置下移，取土器插入土内，驱动油缸复位后装有土壤样本的取土器取出，完成取样。

其一、整个取土过程基本实现自动进行，无需人工打孔和取土，省时省力；其二、一个驱动油缸便可带动取土装置和破土装置上下移动，减少驱动机构数量，有利于降低成本、减少重量以及减少占用空间。

可选的，所述破土装置包括与滑动架连接的驱动电机以及与驱动电机连接的破土钻头。

通过采用上述技术方案，破土装置转动至工作位置时，启动驱动电机和驱动油缸，破土钻头旋转而钻入土内，部分孔内的土壤沿钻头螺旋叶片排出，破土装置上移时，破土钻头将孔内剩余的土壤带出，完成打孔。

可选的，所述取土装置包括与滑动架连接且竖向设置的升降杆、螺纹连接于升降杆下端的取土器。

通过采用上述技术方案，取土器完成取土后可拧下，更换新的取土器，可立即进行下一次的取土，同时拆开取土器，取得土壤样本时，提高效率。

可选的，所述固定架包括两个沿竖向设置且与转动盘连接的侧条、连接于两个侧条上端之间的顶条、位于顶条下侧的阻挡件；

所述阻挡件包括与侧条连接的连接条、连接于连接条下侧的阻挡电机，所述阻挡电机的输出轴朝上设置且连接有阻挡条，所述连接条设置有供阻挡电机的输出轴卡入的卡孔、供阻挡条放置并转动的活动腔，所述阻挡条可转动至滑动架处而阻止滑动架滑落。

通过采用上述技术方案，阻挡件可阻挡滑动架滑落，当破土装置或取土装置需要下移工作时，启动阻挡电机，带动阻挡条转动至相对滑动架错位即可。

可选的，所述阻挡件设置有两个且分别位于固定架上下两端；

所述滑动架包括套于两个侧条外侧之间的滑动套，所述滑动套一侧连接有安装台、另一侧与插块连接，所述安装台朝向滑动套的一端上侧连接有至少一个连接杆，所述滑动套贯穿设置有供连接杆穿过的通孔，所述滑动套一侧连接有固定电机，所述固定电机的输出轴端部连接有驱动丝杆，所述驱动丝杆螺纹连接有固定条，所述滑动套设置有供固定电机的输出轴和驱动丝杆卡入的连接孔、供固定条放置并滑移的固定孔，所述固定孔与通孔连通，所述连接杆上下两端均设置有供固定条卡入的固定槽。

通过采用上述技术方案，可提高破土和取土的深度，增大适用范围。例如：破土装置受驱动而下移后，利用下方的阻挡件对装有破土装置的安装台进行限位，且固定电机驱动固定条与固定槽分离，再利用驱动油缸顶起滑动套，滑动套沿连接杆上滑至固定条正对上侧的固定槽，然后固定电机驱动固定条卡入对应的固定槽，滑动套与安装台相对固定，最后驱动油缸继续驱动破土装置下移。

可选的，所述连接杆上端连接有限位盘。

通过采用上述技术方案，滑动套上移时不易相对连接杆脱出，相对固定效果好。

可选的，所述推车底部设置有定位装置，所述定位装置包括与底板螺纹连接的螺纹杆，所述螺纹杆下端连接有定位杆，所述定位杆外侧连接有定位叶片。

通过采用上述技术方案，推车推动至取样地点时，转动螺纹杆，使得定位杆和定位叶片钻入土层，使得推车与土层相对固定，保证工作状态下推车不会意外活动。

可选的，所述转动轴中空设置且供螺纹杆穿过，所述螺纹杆上端连接有转动柄。

通过采用上述技术方案，方便转动螺纹杆，且定位杆位于底板中部，定位效果好。

可选的，所述螺纹杆与转动轴的轴心线错位，所述转动柄端部活动穿设有固定杆，所述固定杆沿竖向设置，所述转动盘上侧连接有卡块，所述固定杆设置有供卡块卡入的卡槽。

通过采用上述技术方案，推车推动至取样地点时，握住固定杆，拧动转动柄，使得定位杆钻入土层内，接着将转动盘转动至插块与插槽配合，然后将转动柄拧转至卡块上侧，松开固定杆，固定杆下移而卡块卡入卡槽。此时，螺纹杆和转动轴的轴心距离与固定杆和转动轴的轴心距离不相等，使得转动柄和转动盘均无法转动，保证取土过程的稳定性。

可选的，所述固定杆下端固定套接有固定环。

通过采用上述技术方案，固定杆上提后作为握柄而带动转动柄转动，固定环可防止发生固定杆上提意外脱出的麻烦。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、整个取土过程基本实现自动进行，无需人工打孔和取土，省时省力；

2、一个驱动油缸便可带动取土装置和破土装置上下移动，减少驱动机构数量，有利于降低成本、减少重量以及减少占用空间；

3、通过定位装置的设置，推车推动至取样地点时，转动螺纹杆，使得定位杆和定位叶片钻入土层，使得推车与土层相对固定，保证工作状态下推车不会意外活动。

附图说明

图1是本申请实施例的自动土壤取样机的结构示意图；

图2是本申请实施例的自动土壤取样机另一视角下的结构示意图；

图3是本申请实施例中固定架和滑动架的结构示意图；

图4是本申请实施例中阻挡件的结构示意图；

图5是本申请实施例中连接条的结构示意图；

图6是本申请实施例中滑动架的结构示意图；

图7是图6中滑动套、驱动丝杆和固定条沿A-A线的剖视示意图；

图8是本申请实施例的自动土壤取样机的正视示意图；

图9是本申请实施例中固定杆的结构示意图。

附图标记说明：1、推车；11、底板；12、手推柄；13、滚轮；14、转动盘；141、弧形孔；15、转动轴；16、固定架；161、侧条；162、顶条；163、阻挡件；1631、连接条；1632、阻挡电机；1633、阻挡条；1634、卡孔；1635、活动腔；17、滑动架；171、滑动套；1711、通孔；1712、连接孔；1713、固定孔；172、安装台；173、连接杆；1731、固定槽；1732、限位盘；174、固定电机；175、驱动丝杆；176、固定条；18、插块；2、破土装置；21、驱动电机；22、破土钻头；3、取土装置；31、升降杆；32、取土器；4、驱动装置；41、驱动油缸；42、驱动块；421、插槽；5、定位装置；51、螺纹杆；52、定位杆；53、定位叶片；54、转动柄；55、固定杆；551、卡槽；56、卡块；57、固定环。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种自动土壤取样机。参照图1，自动土壤取样机包括可活动的推车1，推车1上设置有用于去除地表土层的破土装置2、用于将土壤样本取出的取土装置3、用于驱动破土装置2和取土装置3下移的驱动装置4、用于将推车1和土层相对固定的定位装置5。推车1活动至取样地点时，定位装置5先将推车1固定，接着破土装置2和取土装置3先后工作，取得土壤样本。

参照图2，推车1包括呈方形板状的底板11，底板11一侧固定连接有手推柄12，底板11下方四角处均安装有滚轮13。手推柄12呈U型且倾斜设置，操作人员可握住手推柄12而推动底板11在地面移动，适用于土质不会过于泥泞松软的林地、田地等处。

参照图1、图2，底板11上侧远离手推柄12的一端转动连接有转动盘14，转动盘14呈圆形盘状且正中部穿设有转动轴15，转动轴15与转动盘14转动连接且与底板11固定连接，转动盘14与底板11之间具有间隙，转动盘14可绕转动轴15转动。转动盘14上侧外部固定连接有两个固定架16，两个固定架16相对转动盘14轴心线中心对称。固定架16沿竖向滑动连接有滑动架17，两个滑动架17分别用于安装破土装置2和取土装置3。破土装置2工作完成后，转动盘14转动，便能将取土装置3转动至原先破土装置2所处的位置，定位准确。

参照图2，驱动装置4包括驱动油缸41和驱动块42，驱动油缸41的缸体固定连接于底板11上侧且位于转动轴15背向的手推柄12的一侧，驱动油缸41的活塞杆朝上设置且端部与驱动块42固定连接。转动盘14设置有供驱动油缸41的缸体穿过的弧形孔141，弧形孔141绕转动轴15设置，使得驱动油缸41不会导致转动盘14无法转动。转动盘14转动至驱动油缸41缸体位于弧形孔141端部时，其中一固定架16靠近驱动装置4。滑动架17朝向转动轴15轴心线的一侧固定连接有插块18，驱动块42背向转动轴15轴心线的一侧设置有供插块18卡入的插槽421。插块18卡入插槽421时，驱动油缸41便能带动滑动架17沿固定架16上下移动，进而带动破土装置2和取土装置3上下移动，完成打孔和取土操作。

参照图1、图2，破土装置2包括驱动电机21和破土钻头22，驱动电机21固定连接于滑动架17远离转动轴15的一端上侧，驱动电机21的输出轴朝下设置且穿过滑动架17，破土钻头22与驱动电机21的输出轴固定连接。破土钻头22包括杆体、固定连接于杆体外部的螺旋薄片，杆体下端为锥形。启动驱动电机21和驱动油缸41，破土钻头22旋转而钻入土内，上提后将土带出，形成深孔。

参照图1、图2，取土装置3包括升降杆31和取土器32，升降杆31固定连接于滑动架17远离转动轴15的一端，升降杆31沿竖向设置且下端与取土器32螺纹连接。取土器32结构即常见的环刀取土器结构，包括上盖、左右两个半筒、下刀头以及安装于两个半筒之间的环刀，具体结构为现有技术，不再赘述。上盖与升降杆31螺纹连接，拧下取土器32后拆开上盖、半筒和下刀头，将装有土壤样本的环刀取出，获得所需样本。

参照图1、图2，转动盘14远离手推柄12的一端相对底板11凸出，因此安装于滑动架17上的破土装置2和取土装置3转动至工作位置时下方直接正对土层。两个滑动架17等高时，取土器32水平高度低于破土钻头22下端，保证取土器32可顺利卡入孔底土内，完成取土。

参照图2、图3，固定架16包括两个沿竖向设置且与转动盘14固定连接的侧条161、固定连接于两个侧条161上端之间的顶条162、位于顶条162下侧的阻挡件163。阻挡见设置有两个且分别位于固定架16上下两端，阻挡件163用于阻碍滑动架17下移。滑动架17受到上侧的阻挡件163阻碍时，且驱动块42活动至最高处时，对应的插块18和插槽421位置处于同一水平，因此插块18可随转动盘14转动至卡入插槽421。

参照图3、图4，阻挡件163包括连接条1631、阻挡电机1632和阻挡条1633，连接条1631水平设置且固定连接于两个侧条161之间，阻挡电机1632固定连接于连接条1631下侧，阻挡电机1632的输出轴朝上设置且与阻挡条1633一端固定连接。

参照图4、图5，连接条1631设置有供阻挡电机1632的输出轴卡入的卡孔1634、供阻挡条1633放置并转动的活动腔1635。阻挡电机1632可驱动阻挡条1633转动，使阻挡条1633端部转出活动腔1635，滑动架17受到阻挡条1633的阻碍而无法继续下移。破土装置2或取土装置3需要工作时，阻挡电机1632驱动阻挡条1633转回活动腔1635，滑动架17便能受驱动而下移。

参照图3、图6，滑动架17包括套于两个侧条161外侧之间的滑动套171，滑动套171一侧连接有安装台172、相对另一侧与插块18固定连接。安装台172用于与破土电机或升降杆31固定连接。安装台172位于滑动套171下侧，阻挡条1633可转动至安装台172下侧而阻挡安装台172下移。安装台172朝向滑动套171的一端上侧固定连接有两个连接杆173。滑动套171贯穿设置有供连接杆173穿过的通孔1711，滑动套171背向插块18的一侧固定连接有固定电机174。连接杆173上端固定连接有限位盘1732，限位盘1732的直径大于连接杆173。

参照图6、图7，固定电机174的输出轴伸入滑动套171且固定连接有驱动丝杆175，滑动套171设置有供固定电机174的输出轴和驱动丝杆175卡入的连接孔1712。驱动丝杆175螺纹连接有固定条176，固定条176沿水平设置且垂直于驱动丝杆175。滑动套171设置有供固定条176放置并沿驱动丝杆175滑移的固定孔1713，固定孔1713与通孔1711连通，连接杆173上下两端朝向固定电机174的一侧均设置有供固定条176卡入的固定槽1731。

参照图6、图7，固定电机174驱动固定条176活动至卡入固定槽1731时，滑动套171便相对安装台172固定；固定电机174驱动固定条176活动至与通孔1711错位时，滑动套171便相对安装台172可上下滑移。即滑动套171和安装台172有两个相对固定的位置，以增大破土装置2和取土装置3下移的深度，取得更深处的土壤样本。

参照图8、图9，定位装置5包括穿设于底板11的螺纹杆51，螺纹杆51沿竖向设置且与底板11螺纹连接，螺纹杆51上端固定连接有转动柄54、下端固定连接有定位杆52，定位杆52外侧固定连接有螺旋设置的定位叶片53，定位杆52下端呈锥形。转动轴15中空设置且供螺纹杆51穿过，螺纹杆51与转动轴15的轴心线错位。转动柄54端部沿竖向活动穿设有固定杆55，固定杆55可沿轴向上下滑移，固定杆55下端外侧固定连接有固定环57。转动盘14上侧固定连接有两个卡块56，两个卡块56相对转动轴15中心对称，转动柄54可转动至固定杆55下端正对卡块56，固定杆55下端设置有供卡块56卡入的卡槽551。

参照图1、图8，推车1推动至取样地点时，带动转动柄54转动，螺纹杆51下移，使得定位杆52和定位叶片53钻入土层，推车1与土层相对固定；接着将破土装置2转动至工作位置，调整转动柄54的位置，使得固定杆55转动至其中一卡块56上侧；然后松开固定杆55，卡块56卡入卡槽551，螺纹杆51和转动轴15的轴心距离与固定杆55和转动轴15的轴心距离不相等，因此转动柄54和转动盘14均无法转动；同理，需要取土装置3工作时，上提固定杆55，再将转动盘14转动180度，再将固定杆55下移至卡块56卡入卡槽551即可。

本申请实施例一种自动土壤取样机的实施原理为：

首先，调整破土装置2和取土装置3的位置至初始状态。此时，固定条176卡入下侧的固定槽1731时，滑动套171与安装台172贴合，且将滑动架17滑至高处并受到上侧阻挡件163的限位。

随后，移动至取样地点。将推车1推至取样地点后，上提握住固定杆55，拧转转动柄54，使得螺纹杆51下移，定位杆52和定位叶片53钻入土层，完成定位。

然后，破土装置2工作。将装有破土装置2的滑动架17和固定架16靠近驱动装置4转动，直至插块18卡入插槽421，破土装置2处于工作位置，将转动柄54转动至固定杆55位于其中一卡块56上侧，再将固定杆55下移而卡块56卡入卡槽551。先启动上侧的阻挡电机1632，使得阻挡条1633转回活动腔1635，再启动驱动油缸41和破土电机，破土钻头22边旋转边下移，实现打孔，完成后驱动油缸41复位，破土电机停止工作，阻挡电机1632驱动阻挡条1633转出。

最后，取土装置3工作。上提固定杆55，将转动盘14转动180度，使得取土装置3移动至工作位置，另一插块18卡入插槽421，再下移固定杆55，卡块56卡入卡槽551。先启动上侧的阻挡电机1632，使得阻挡条1633转回活动腔1635，再启动驱动油缸41和破土电机，取土器32卡入土内，完成后驱动油缸41复位，阻挡电机1632驱动阻挡条1633转出，操作人员再将取土器32拧下，更换上新的即可。

当需要取得更深处的土壤样本时，破土装置2和取土装置3工作时还需要进行如下操作：驱动油缸41驱动滑动架17下移后，直至受到下侧的阻挡件163的阻碍，固定电机174驱动固定条176与固定槽1731分离，再利用驱动油缸41顶起滑动套171，滑动套171沿连接杆173上滑至固定条176正对上侧的固定槽1731，然后固定电机174驱动固定条176卡入对应的固定槽1731，滑动套171与安装台172相对固定，最后驱动油缸41继续驱动装有破土装置2或取土装置3的滑动架17继续下移。复位过程同理。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动土壤取样机，包括推车(1)，其特征在于：所述推车(1)上设置有用于去除地表土层的破土装置(2)、用于将土壤样本取出的取土装置(3)以及用于驱动破土装置(2)和取土装置(3)下移的驱动装置(4)；

所述推车(1)包括底板(11)、设置于底板(11)一侧的手推柄(12)、设置于底板(11)下侧的滚轮(13)、转动连接于底板(11)上侧的转动盘(14)，所述转动盘(14)中部转动连接有转动轴(15)，所述转动轴(15)与底板(11)固定连接，所述转动盘(14)上侧外部间隔设置有两个固定架(16)，所述固定架(16)沿竖向滑动连接有滑动架(17)，所述滑动架(17)朝向转动轴(15)轴心线的一侧连接有插块(18)；

所述破土装置(2)和取土装置(3)分别安装于两个滑动架(17)上；

所述驱动装置(4)设置于底板(11)上侧，所述转动盘(14)设置有供驱动装置(4)穿过的弧形孔(141)，所述驱动装置(4)包括驱动油缸(41)、与驱动油缸(41)连接的驱动块(42)，所述驱动块(42)一侧设置有供插块(18)卡入的插槽(421)。

2.根据权利要求1所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述破土装置(2)包括与滑动架(17)连接的驱动电机(21)以及与驱动电机(21)连接的破土钻头(22)。

3.根据权利要求1所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述取土装置(3)包括与滑动架(17)连接且竖向设置的升降杆(31)、螺纹连接于升降杆(31)下端的取土器(32)。

4.根据权利要求1所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述固定架(16)包括两个沿竖向设置且与转动盘(14)连接的侧条(161)、连接于两个侧条(161)上端之间的顶条(162)、位于顶条(162)下侧的阻挡件(163)；

所述阻挡件(163)包括与侧条(161)连接的连接条(1631)、连接于连接条(1631)下侧的阻挡电机(1632)，所述阻挡电机(1632)的输出轴朝上设置且连接有阻挡条(1633)，所述连接条(1631)设置有供阻挡电机(1632)的输出轴卡入的卡孔(1634)、供阻挡条(1633)放置并转动的活动腔(1635)，所述阻挡条(1633)可转动至滑动架(17)处而阻止滑动架(17)滑落。

5.根据权利要求4所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述阻挡件(163)设置有两个且分别位于固定架(16)上下两端；

所述滑动架(17)包括套于两个侧条(161)外侧之间的滑动套(171)，所述滑动套(171)一侧连接有安装台(172)、另一侧与插块(18)连接，所述安装台(172)朝向滑动套(171)的一端上侧连接有至少一个连接杆(173)，所述滑动套(171)贯穿设置有供连接杆(173)穿过的通孔(1711)，所述滑动套(171)一侧连接有固定电机(174)，所述固定电机(174)的输出轴端部连接有驱动丝杆(175)，所述驱动丝杆(175)螺纹连接有固定条(176)，所述滑动套(171)设置有供固定电机(174)的输出轴和驱动丝杆(175)卡入的连接孔(1712)、供固定条(176)放置并滑移的固定孔(1713)，所述固定孔(1713)与通孔(1711)连通，所述连接杆(173)上下两端均设置有供固定条(176)卡入的固定槽(1731)。

6.根据权利要求5所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述连接杆(173)上端连接有限位盘(1732)。

7.根据权利要求1所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述推车(1)底部设置有定位装置(5)，所述定位装置(5)包括与底板(11)螺纹连接的螺纹杆(51)，所述螺纹杆(51)下端连接有定位杆(52)，所述定位杆(52)外侧连接有定位叶片(53)。

8.根据权利要求7所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述转动轴(15)中空设置且供螺纹杆(51)穿过，所述螺纹杆(51)上端连接有转动柄(54)。

9.根据权利要求8所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述螺纹杆(51)与转动轴(15)的轴心线错位，所述转动柄(54)端部活动穿设有固定杆(55)，所述固定杆(55)沿竖向设置，所述转动盘(14)上侧连接有卡块(56)，所述固定杆(55)设置有供卡块(56)卡入的卡槽(551)。

10.根据权利要求9所述的一种自动土壤取样机，其特征在于：所述固定杆(55)下端固定套接有固定环(57)。

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