CN113431017A - 一种水利工程地基岩土试验检测取土器和取土方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水利工程地基岩土试验检测取土器和取土方法，包括支撑架；支撑架上设置有伸缩缸，伸缩缸的固定端固定连接在支撑架底部的内侧壁上，伸缩缸的输出端固定连接有支撑板；支撑板的上侧设置有转动组件，转动组件上侧连接有转动盘，转动盘的底部设置有若干个取土组件，取土组件呈圆周阵列分布，取土组件连接有联轴器，联轴器位于转动盘的上侧且，联轴器与转动盘转动连接，支撑架的侧壁设有驱动组件，驱动组件连接有连接轴，连接轴通过联轴器与取土组件连接，支撑架的底侧壁开设有工作孔，工作孔的轴线与连接轴的轴线重合。能够根据不用的地质环境选用不同的取土组件，解决了人工换钻头的繁琐和劳动强度的输出，提高工作效率。

Description

一种水利工程地基岩土试验检测取土器和取土方法

技术领域

本发明属于取土设备技术领域，具体属于一种水利工程地基岩土试验检测取土器和取土方法。

背景技术

在水利水电工程地质勘探和勘察工作中,为了求得地基土的物理力学性能指标,目前除了原位测试外,主要还是采用钻探取样后进行室内土工实验这一手段。要取得接近天然结构的原状土样,关键在于提高取样技术和使用先进的取土器。取土器用来提起下层试验土壤原状土作为试样以了解其性质，为了达到更好的采样效果，应该根据不同土壤质地，选择合适的钻头。

现有技术存在以下缺陷：现有的取土器需要人力携带多个不同的钻头，在更换钻头时往往需要人力进行现场安装，消耗大量的人力，因此需要一种能适应不同地质土壤采集工作、便于更换钻头、减轻劳动强度的取土装置来解决当前存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种水利工程地基岩土试验检测取土器和取土方法，能够根据不用的地质环境选用不同的取土组件，解决了人工换钻头的繁琐和劳动强度的输出，同时也进一步提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水利工程地基岩土试验检测取土器，包括支撑架；

所述支撑架上设置有伸缩缸，所述伸缩缸的固定端固定连接在支撑架底部的内侧壁上，所述伸缩缸的输出端固定连接有支撑板；

所述支撑板的上侧设置有转动组件，所述转动组件上侧连接有转动盘，所述转动盘的底部设置有若干个取土组件，所述取土组件呈圆周阵列分布，所述取土组件连接有联轴器，所述联轴器位于所述转动盘的上侧且，所述联轴器与转动盘转动连接，所述支撑架的侧壁设有驱动组件，所述驱动组件连接有连接轴，所述连接轴通过所述联轴器与所述取土组件连接，所述支撑架的底侧壁开设有工作孔，所述工作孔的轴线与所述连接轴的轴线重合。

优选的，所述转动组件包括转动轴，所述转动轴一端与支撑板转动连接，所述转动轴另一端与转动盘固定连接，所述转动轴上套设有从动槽轮，所述从动槽轮啮合有缺口圆盘，所述缺口圆盘上侧固定连接有摆臂，所述摆臂位于所述缺口圆盘的缺口一侧，所述摆臂远离所述缺口圆盘一端固定连接有传动销，所述缺口圆盘底侧固定连接有第一电机的输出端，所述第一电机远离输出端一侧与所述支撑板固定连接。

优选的，所述取土组件包括套筒，所述套筒与所述转动盘固定连接，所述套筒内滑动连接有活动杆，所述活动杆内插设且螺纹连接有螺纹柱，所述螺纹柱贯穿所述转动盘与所述联轴器固定连接，所述螺纹柱与所述转动盘转动连接，所述活动杆下端固定连接有取样钻，所述活动杆的轴线、所述套筒的轴线以及所述螺纹柱的轴线均与所述连接轴的轴线重合。

优选的，所述驱动组件包括第二电机，所述第二电机与所述支撑架的侧壁固定连接，所述第二电机的输出端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮上侧转动连接有同轴设置的转轴，所述转轴与所述支撑架的侧壁固定连接，所述第二锥齿轮下侧与所述连接轴固定连接。

优选的，所述转动盘上侧固定连接有环形凹槽，所述环形凹槽的侧壁开设有限位槽，所述凹槽内滑动连接有若干滑动块，所述滑动块与所述限位槽滑动连接，所述滑动块上侧固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离所述转动盘一端与所述支撑架固定连接。

优选的，所述支撑架呈匚型结构，所述伸缩缸设置在匚型支撑架的底部内侧壁上。

优选的，所述支撑架上设置有控制器，控制器设置在匚型支撑架的外部竖直侧壁上。

优选的，所述支撑架底部的边侧固定连接有若干定位板，所述定位板上设有定位销。

一种取土方法，基于上述任意一项所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，包括以下过程，

将支撑架固定在取土位置，伸缩缸收缩将连接轴与联轴器处于分离状态，根据地质环境，转动组件驱动转动盘旋转选择相应的取土组件，将取土组件驱动至驱动组件位置处；

控制伸缩缸的伸缩使得连接轴与所选用的取土组件对应的联轴器连接，驱动组件驱动取土组件进行土壤取样。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种水利工程地基岩土试验检测取土器，通过设置支撑架为装置整体提供支撑，设置伸缩缸为支撑板提供支撑，进而通过伸缩缸的伸缩可以对支撑板、转动组件、转动盘、取土组件以及联轴器进行竖直方向的移动，从而可以方便联轴器与连接轴进行连接和分离，通过支撑板为转动组件提供支撑，通过转动盘为多个取土组件提供支撑，进而通过转动组件能够对转动盘实施转动，进而便于将不同的取土组件旋转至驱动组件处处通过联轴器与驱动组件连接，从而方便更换不同的取土组件满足不同地质土壤的取样工作，通过驱动组件能够有效的对取土组件实施推力，从而通过取土组件取出所需的试验样品，通过工作孔可有效保证取土组件伸出支撑架实施取土工作，同时工作孔能够进一步校准且弥补转动组件的转动调节误差，保护取土组件的安全，通过控制器能够方便工作人员对各构件的控制，方便使用，节省人力，从而本装置通过上述各构件的相互配合不仅能够根据不用的地质环境选用不同的取土组件，解决了人工换钻头的繁琐和劳动强度的输出，同时也进一步提高工作效率。

进一步的，通过转动轴为从动槽轮提供支撑，通过第一电机不仅为缺口圆盘提供支撑，同时也能够有效驱动缺口圆盘进行转动，进而通过缺口圆盘带动摆臂和传动销转动，能够有效的推动从动槽轮的转动，从而通过缺口圆盘与从动槽轮的啮合限位可以有效的促使从动槽轮带动转动盘转动一定的角度，从而方便更换不同的取土组件与驱动组件进行连接，便于取土工作的实施。

进一步的，通过套筒与活动杆的滑动连接可以有效的对活动杆进行限位，从而保证活动杆在套筒内伸缩的稳定，进而在通过驱动组件对螺纹柱提供驱动力后使得螺纹柱转动，通过螺纹柱的转动以及螺纹柱与活动杆的螺纹结构能够有效的促使活动杆在套筒内滑动，进而通过活动杆在套筒内竖直方向的滑动，能够带动取样钻头在竖直方向运动，从而推动取样钻头可以对不同深度的土壤进行取样，进而通过不同活动杆上连接不同型号的取样钻可以满足不同地质环境的使用。

进一步的，通过第二电机为第一锥齿轮提供支撑和驱动力，通过转轴为第二锥齿轮提供支撑，进而通过第一锥齿轮转动以及与第二锥齿轮啮合可以使得第二锥齿轮进行转动，通过第二锥齿轮的转动能够有效通过连接轴以及联轴器对螺纹柱提供转动驱动，从而方便取样钻头的取土工作。

进一步的，通过设置伸缩杆可以进一步对转动圆盘的转动提供限位，提高转动盘在转动过程中的稳定性以及保证驱动组件在对取土组件实施驱动时，提高取土组件工作的稳定性，进而通过伸缩杆与伸缩缸的伸缩配合能够有效方便联轴器与连接轴的安装和分离，进而通过环形凹槽、限位槽以及滑动块可以避免伸缩杆对转动盘转动过程形成阻力，同时限位槽对滑动块的限位也进一步保证了伸缩杆不会与转动盘脱离。

进一步的，通过将支撑架设置为匚型结构，伸缩缸设置在匚型支撑架的底部内侧壁上。从而方便工作人员对内部各构件的观察和及时维护保养，进而为了适应不同地质土壤采集工作、便于更换钻头、减轻工作人员的劳动强度。

进一步的，通过定位板以及定位销方便对装置进行与地面的固定，提高装置工作过程的稳定向。

附图说明

图1是本发明一种水利工程地基岩土试验检测取土器的整体结构示意图；

图2是本发明一种水利工程地基岩土试验检测取土器部分结构示意图；

图3是图1中A-A的剖视图；

图4是本发明转动组件的结构示意图；

图5是本发明环形凹槽的结构示意图。

附图中：1为支撑架；2为伸缩缸；3为支撑板；4为转动组件；41为转动轴；42为从动槽轮；43为缺口圆盘；44为摆臂；45为第一电机；46为传动销；5为转动盘；6为取土组件；61为套筒；62为活动杆；63为螺纹柱；64为取样钻；7为联轴器；8为驱动组件；81为第二电机；82为第一锥齿轮；83为第二锥齿轮；84为转轴；9为连接轴；10为工作孔；11为控制器；12为环形凹槽；13为限位槽；14为滑动块；15为伸缩杆；16为定位板；17为定位销。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1和图2所示，本发明提供一种水利工程地基岩土试验检测取土器，包括支撑架1，较优为支撑架1可设置为匚型结构，从而方便工作人员对内部各构件的观察和及时维护保养，进而为了适应不同地质土壤采集工作、便于更换钻头、减轻工作人员的劳动强度，支撑架1底部的内侧壁固定连接有伸缩缸2，伸缩缸2的输出端固定连接有支撑板3，伸缩缸2宜采用液压缸，从而能够对支撑板3提供稳定支撑，支撑板3上侧设有转动组件4，转动组件4上侧连接有转动盘5，转动组件4可以有效的转动盘5实施一定角度的转动，转动盘5下侧连接有若干取土组件6，取土组件6呈圆周阵列分布，如附图1所示较优为取土组件6宜设置四组，满足工作需要，进而转动组件4的转动角度应与取土组件6的数量进行相应的配合，确保转动精度达到装置的实施要求，取土组件6连接有联轴器7，联轴器7位于转动盘5上侧且与转动盘5转动连接，支撑架1的侧壁设有驱动组件8，驱动组件8连接有连接轴9，连接轴9可通过联轴器7与取土组件6连接，从而在使用时通过伸缩缸2的伸缩可以对支撑板3、转动组件4、转动盘5、取土组件6以及联轴器7进行竖直方向的移动，从而可以方便联轴器7与连接轴9进行连接和分离，通过转动组件4能够对转动盘5实施转动，进而便于将不同的取土组件6旋转至驱动组件8处处通过联轴器7与驱动组件8连接，从而方便更换不同的取土组件6满足不同地质土壤的取样工作，通过驱动组件8能够有效的对取土组件6实施推力，从而通过取土组件6取出所需的试验样品，支撑架1的底侧壁开设有工作孔10，工作孔10的轴线与连接轴9的轴线重合，通过工作孔10可有效保证取土组件6伸出支撑架1实施取土工作，同时工作孔10能够进一步校准且弥补转动组件4的转动调节误差，保护取土组件6的安全，支撑架1的外侧壁固定连接有控制器11，通过控制器11能够方便工作人员对各构件的控制，方便使用，节省人力。

如图2和图4所示，转动组件4包括转动轴41，转动轴41一端与支撑板3转动连接，转动轴41另一端与转动盘5固定连接，转动轴41上套设且固定连接有从动槽轮42，通过转动轴41为从动槽轮42提供支撑，从动槽轮42啮合有缺口圆盘43，缺口圆盘43上侧固定连接有摆臂44，摆臂44位于缺口圆盘43缺口一侧，摆臂44远离缺口圆盘43一端固定连接有传动销46，缺口圆盘43底侧固定连接有第一电机45的输出端，第一电机45远离输出端一侧与支撑板3固定连接，较优为第一电机45宜采用伺服电机，通过第一电机45不仅为缺口圆盘43提供支撑，同时也能够有效驱动缺口圆盘43进行转动，进而通过缺口圆盘43带动摆臂44和传动销46转动，能够有效的推动从动槽轮42的转动，从而通过缺口圆盘43与从动槽轮42的啮合限位可以有效的促使从动槽轮42带动转动盘5转动一定的角度，从而方便更换不同的取土组件6与驱动组件8进行连接，便于取土工作的实施。

如图1和图3所示，取土组件6包括套筒61，套筒61与转动盘5固定连接，套筒61内滑动连接有活动杆62，较优为套筒61内宜开设有侧槽且侧槽沿套筒61的轴线方向开设，进而活动杆62上固定有与该侧槽相匹配的限位块，侧槽和限位块在图中未示出，从而通过套筒61与活动杆62的滑动连接可以有效的对活动杆62进行限位，从而保证活动杆62在套筒61内伸缩的稳定，活动杆62内插设且螺纹连接有螺纹柱63，螺纹柱63贯穿转动盘5与联轴器7固定连接，螺纹柱63与转动盘5转动连接，活动杆62下端固定连接有取样钻64，进而在通过驱动组件8对螺纹柱63提供驱动力后使得螺纹柱63转动，通过螺纹柱63的转动以及螺纹柱63与活动杆62的螺纹结构能够有效的促使活动杆62在套筒61内滑动，进而通过活动杆62在套筒61内竖直方向的滑动，能够带动取样钻64头在竖直方向运动，从而推动取样钻64头可以对不同深度的土壤进行取样，不同的活动杆62连接有不同型号的取样钻64，进而通过不同活动杆62上连接不同型号的取样钻64可以满足不同地质环境的使用，活动杆62的轴线、套筒61的轴线以及螺纹柱63的轴线均与连接轴9的轴线重合。

如图1所示，驱动组件8包括第二电机81，第二电机81与支撑架1的侧壁固定连接，第二电机81的输出端固定连接有第一锥齿轮82，通过第二电机81为第一锥齿轮82提供支撑和驱动力，第一锥齿轮82啮合有第二锥齿轮83，第二锥齿轮83上侧转动连接有同轴设置的转轴84，转轴84与支撑架1的侧壁固定连接，通过转轴84为第二锥齿轮83提供支撑，第二锥齿轮83下侧与连接轴9固定连接，通过连接轴9与联轴器7相匹配且连接牢固，从而通过第一锥齿轮82转动以及与第二锥齿轮83啮合可以使得第二锥齿轮83进行转动，通过第二锥齿轮83的转动能够有效通过连接轴9以及联轴器7对螺纹柱63提供转动驱动，从而方便取样钻64头的取土工作。

如图5所示，转动盘5上侧固定连接有环形凹槽12，环形凹槽12的内侧壁开设有限位槽13，此处的限位槽13为与环形凹槽12同轴的环形槽，环形凹槽12内滑动连接有若干滑动块14，滑动块14与限位槽13滑动连接，滑动块14上侧固定连接有伸缩杆15，伸缩杆15远离转动盘5一端与支撑架1固定连接，较优为伸缩杆15宜设置为四个，通过设置伸缩杆15可以进一步对转动圆盘的转动提供限位，提高转动盘5在转动过程中的稳定性以及保证驱动组件8在对取土组件6实施驱动时，提高取土组件6工作的稳定性，进一步通过伸缩杆15与伸缩缸2的伸缩配合能够有效方便联轴器7与连接轴9的安装和分离，进而通过环形凹槽12、限位槽13以及滑动块14可以避免伸缩杆15对转动盘5转动过程形成阻力，同时限位槽13对滑动块14的限位也进一步保证了伸缩杆15不会与转动盘5脱离。

如图1所示，支撑架1底部的边侧固定连接有若干定位板16，较优为定位板16的数量不做限制，但至少应该在支撑架1底部的四个边角处均有分布，进而定位板16上设有定位销17，通过定位板16以及定位销17方便对装置进行与地面的固定，提高装置工作过程的稳定向。

一种取土方法，包括以下过程，在使用时将本装置移动到支撑的取土位置，进而通过定位销17进行装置与地面的固定，进而控制伸缩缸2的收缩保证连接轴9与联轴器7为分离状态，进而根据地质环境选择需要使用的取样钻64头，启动第一电机45带动缺口圆盘43转动，进而缺口圆盘43带动摆臂44对从动槽轮42提供转动力，使得从动槽轮42通过转动轴41带动转动盘5转动，进而使得所需的取土组件6转至驱动组件8位置处，再次通过控制伸缩缸2的伸缩使得连接轴9与所选用的取土组件6对应的联轴器7连接，连接固定好后，启动第二电机81带动第一锥齿轮82转动，进而第一锥齿轮82啮合第二锥齿轮83转动，第二锥齿轮83的转动通过连接轴9以及联轴器7传递至螺纹柱63，通过螺纹柱63与活动杆62的螺纹结构从而使得活动杆62在套筒61内滑动对取样钻64头实施推力，从而对地质土壤进行不同深度取样工作，方便快捷。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，包括支撑架(1)；

所述支撑架(1)上设置有伸缩缸(2)，所述伸缩缸(2)的固定端固定连接在支撑架(1)底部的内侧壁上，所述伸缩缸(2)的输出端固定连接有支撑板(3)；

所述支撑板(3)的上侧设置有转动组件(4)，所述转动组件(4)上侧连接有转动盘(5)，所述转动盘(5)的底部设置有若干个取土组件(6)，所述取土组件(6)呈圆周阵列分布，所述取土组件(6)连接有联轴器(7)，所述联轴器(7)位于所述转动盘(5)的上侧且，所述联轴器(7)与转动盘(5)转动连接，所述支撑架(1)的侧壁设有驱动组件(8)，所述驱动组件(8)连接有连接轴(9)，所述连接轴(9)通过所述联轴器(7)与所述取土组件(6)连接，所述支撑架(1)的底侧壁开设有工作孔(10)，所述工作孔(10)的轴线与所述连接轴(9)的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述转动组件(4)包括转动轴(41)，所述转动轴(41)一端与支撑板(3)转动连接，所述转动轴(41)另一端与转动盘(5)固定连接，所述转动轴(41)上套设有从动槽轮(42)，所述从动槽轮(42)啮合有缺口圆盘(43)，所述缺口圆盘(43)上侧固定连接有摆臂(44)，所述摆臂(44)位于所述缺口圆盘(43)的缺口一侧，所述摆臂(44)远离所述缺口圆盘(43)一端固定连接有传动销(46)，所述缺口圆盘(43)底侧固定连接有第一电机(45)的输出端，所述第一电机(45)远离输出端一侧与所述支撑板(3)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述取土组件(6)包括套筒(61)，所述套筒(61)与所述转动盘(5)固定连接，所述套筒(61)内滑动连接有活动杆(62)，所述活动杆(62)内插设且螺纹连接有螺纹柱(63)，所述螺纹柱(63)贯穿所述转动盘(5)与所述联轴器(7)固定连接，所述螺纹柱(63)与所述转动盘(5)转动连接，所述活动杆(62)下端固定连接有取样钻(64)，所述活动杆(62)的轴线、所述套筒(61)的轴线以及所述螺纹柱(63)的轴线均与所述连接轴(9)的轴线重合。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述驱动组件(8)包括第二电机(81)，所述第二电机(81)与所述支撑架(1)的侧壁固定连接，所述第二电机(81)的输出端固定连接有第一锥齿轮(82)，所述第一锥齿轮(82)啮合有第二锥齿轮(83)，所述第二锥齿轮(83)上侧转动连接有同轴设置的转轴(84)，所述转轴(84)与所述支撑架(1)的侧壁固定连接，所述第二锥齿轮(83)下侧与所述连接轴(9)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述转动盘(5)上侧固定连接有环形凹槽(12)，所述环形凹槽(12)的侧壁开设有限位槽(13)，所述凹槽内滑动连接有若干滑动块(14)，所述滑动块(14)与所述限位槽(13)滑动连接，所述滑动块(14)上侧固定连接有伸缩杆(15)，所述伸缩杆(15)远离所述转动盘(5)一端与所述支撑架(1)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述支撑架(1)呈匚型结构，所述伸缩缸(2)设置在匚型支撑架(1)的底部内侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述支撑架(1)上设置有控制器(11)，控制器(11)设置在匚型支撑架(1)的外部竖直侧壁上。

8.根据权利要求1所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，其特征在于，所述支撑架(1)底部的边侧固定连接有若干定位板(16)，所述定位板(16)上设有定位销(17)。

9.一种取土方法，其特征在于，基于权利要求1-9任意一项所述的一种水利工程地基岩土试验检测取土器，包括以下过程，

将支撑架(1)固定在取土位置，伸缩缸(2)收缩将连接轴(9)与联轴器(7)处于分离状态，根据地质环境，转动组件(4)驱动转动盘(5)旋转选择相应的取土组件(6)，将取土组件(6)驱动至驱动组件(8)位置处；

控制伸缩缸(2)的伸缩使得连接轴(9)与所选用的取土组件(6)对应的联轴器(7)连接，驱动组件(8)驱动取土组件(6)进行土壤取样。

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