CN113820172A - 履带式土壤深层取样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了履带式土壤深层取样装置，涉及土壤取样技术领域，包括履带车、箱体、遥控系统，箱体内设有第一升降板以及第一升降机构，第一升降板上安装有空心轴以及第一驱动机构，空心轴外侧设有第一螺旋叶，空心轴的顶端同轴转动连接有转筒，第一升降板上安装有第二驱动机构，转筒的侧部设有出料筒，第一升降板上可拆卸的连接有围绕空心轴呈圆周排列设置的若干个样品筒，第一升降板上方设有第二升降板，第一升降板上安装有第二升降机构，空心轴内同轴套接有转轴，转轴的顶部贯穿转筒的顶端、且与第二升降板转动连接，第二升降板上安装有第三驱动机构，转轴外侧设有第二螺旋叶。本发明实现对不同区域、不同深度的土壤进行取样，取样高效且准确。

Description

履带式土壤深层取样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及土壤取样技术领域，特别涉及履带式土壤深层取样装置及其使用方法。

背景技术

盐碱种植地中，需要定期对土壤进行大面积、多种深度取样，并且将不同深度的土壤样品分别储藏。后续需要对土壤样品进行检测分析，为以后的土壤改善做数据基础。

公开号为CN112554784A的中国专利公开了一种车载式土壤取样钻机，具体包括取力装置、液压油箱、液压卷盘、底盘电瓶、履带式取样钻机和液压尾板；液压卷盘上缠绕有油管，该油管的进口端与取力装置相连，取力装置又与液压油箱相连，油管的出口端与履带式取样钻机相连，为履带式取样钻机的行驶及作业提供动力；底盘电瓶通过电线与履带式取样钻机和液压尾板相连，提供控制信号所用的电力，通过液压尾板的升降实现履带式取样钻机上下车动作。该技术存在如下缺陷：

1、无法实现高效大面积、多深度的高效精准取样；

2、设备灵活性差。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的一个目的是提供一种履带式土壤深层取样装置，旨在解决现有技术中土壤取样效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

履带式土壤深层取样装置，包括履带车，履带车的车体上安装有箱体，

箱体内设有第一升降板以及驱动第一升降板升降的第一升降机构，第一升降板上安装有空心轴以及驱动空心轴转动的第一驱动机构，空心轴外侧设有第一螺旋叶，空心轴的顶端同轴转动连接有转筒，第一升降板上安装有驱动转筒转动的第二驱动机构，转筒的侧部设有出料筒，第一升降板上可拆卸的连接有若干个样品筒，若干个样品筒围绕空心轴呈圆周排列设置；

箱体的底板、履带车的车体上均设有可供空心轴进出的开口；

第一升降板上方设有第二升降板，第一升降板上安装有驱动第二升降板升降的第二升降机构，空心轴内同轴套接有转轴，转轴的顶部贯穿转筒的顶端、且与第二升降板转动连接，第二升降板上安装有驱动转轴转动的第三驱动机构，转轴外侧设有第二螺旋叶，转轴的底端可下降至空心轴的底端以下；

还包括遥控系统，履带车、第一升降机构、第一驱动机构、第二驱动机构、第二升降机构、第三驱动机构均电连接于遥控系统。

其中，第一升降板与箱体的底板之间设有柔性筒，柔性筒有间隙地套设于空心轴外。

其中，第一螺旋叶的底端延伸至空心轴的底端以下，第二螺旋叶的底端延伸至转轴的底端以下。

其中，第一螺旋叶与第二螺旋叶均为双螺旋结构。

其中，箱体的侧部铰接有箱门，箱门上竖向安装有滑杆，滑杆上滑动连接有若干个滑动架，若干个滑动架竖向间隔排列设置，滑动架的顶面设有若干个横向排列设置的第一插接槽，第一插接槽用于放置样品筒。

其中，滑动架的底面设有与第一插接槽对应的第二插接槽。

其中，滑动架螺接有用于旋压在滑杆上的锁紧螺栓。

本发明的另一个目的是提供一种履带式土壤深层取样装置的使用方法，包括如下步骤:

第一步.遥控履带车到达特定位置后停止，控制第二升降机构驱动第二升降板上升，直到转轴的底端进入到空心轴内；

第二步.第一升降机构驱动第一升降板下降，同时第一驱动机构驱动空心轴正转、第三驱动机构驱动转轴反转，直到空心轴的底端到达第一个特定土壤深度，第一升降板、空心轴以及转轴均停止动作；

第三步.第三驱动机构驱动转轴正转，同时第二升降机构驱动第二升降板下降，转轴钻取的土壤样品向上输送到转筒中，然后经由出料筒进入到第一个样品筒；

第四步.第一个样品筒取样完成后，第三驱动机构驱动转轴反转排料，同时第二升降机构驱动第二升降板上升，直到转轴的底端进入到空心轴内停止；

第五步.第二驱动机构驱动转筒转动，直到出料筒的端口位于第二个样品筒上方，然后重复步骤2、步骤3,完成第二个样品筒的取样，重复上述步骤依次对各个样品筒逐个取样。采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、通过履带车实现取样位置的变换；通过控制空心轴下降并同步转动，使得空心轴可钻入到土壤的特定深度；通过控制转轴下降并同步转动，使得转轴可以钻取土样，并且将土样沿着空心轴内腔输送到转筒，再通过出料筒进入到样品筒内。从而实现对不同区域、不同深度的土壤进行取样，取样高效且准确。

2、可以对各深度的土样进行单独保存。

附图说明

图1是本发明履带式土壤深层取样装置的立体结构示意图；

图2是图1中箱体部分的立体结构示意图；

图3是图2中去除箱体后的立体结构示意图；

图4是图3中空心轴、转轴、以及转筒的立体结构示意图；

图5是图4中空心轴、转轴、以及转筒的纵向剖视图；

图6是图1中滑动架的纵向剖面图；

图中，履带车1，安装槽10，箱体2，箱门20，滑杆21，滑动架22，锁紧螺栓220，第一插接槽221，第二插接槽222，开口23，第一升降板3，安装通孔30，样品筒31，第一升降机构32，第一导向杆320，螺杆321，动力组件322，空心轴4，第一螺旋叶40，第一驱动机构41，第一电机410，第一机架411，第一蜗杆412，第一蜗轮413，转筒5，出料筒50，第二驱动机构51，第二电机510，第二机架511，第二蜗杆512，第二蜗轮513，第二升降板6，第二升降机构60，电动推杆600，导向座601，第二导向杆602，转轴7，第二螺旋叶70，第三驱动机构71，第三电机710，第三机架711，第三蜗杆712，第三蜗轮713。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以本发明履带式土壤深层取样装置及其使用方法正常工作时的方位为准，不限定其存储及运输时的方位，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

如图1至图6共同所示，履带式土壤深层取样装置包括履带车1，履带车1实现取样位置的转换，履带车1的车体内置蓄电池，用于为各个执行元件供电。

履带车1的车体顶部设有安装槽10，箱体2定位放置在安装槽10内，并且通过螺栓固定，箱体2的一侧铰接有箱门20。箱体2内设有第一升降板3、第一升降机构32、空心轴4、第一驱动机构41、转筒5、第二驱动机构51、样品筒31、第二升降板6、第二升降机构60、转轴7、第三驱动机构71。

还包括遥控系统包括控制器，履带车1、第一升降机构32、第一驱动机构41、第二驱动机构51、第二升降机构60、第三驱动机构71均电连接于控制器。控制器内置信号收发模块，方便使用者进行远程遥控。

第一升降板3水平设置，第一升降机构32包括竖向设置的第一导向杆320与螺杆321，第一导向杆320与螺杆321相平行，第一导向杆320与箱体2固定连接，螺杆321与箱体2转动连接，第一升降板3上设有第一通孔与第二通孔，第一通孔内安装有与第一导向杆320滑动配合的滑套，第二通孔内安装有与螺杆321螺接的滚珠螺母，箱体2顶部设有驱动螺杆321转动的动力组件322。通过动力组件322驱动螺杆321转动，从而实现第一升降板3升降。

空心轴4竖向设置、且转动连接在第一升降板3上，第一驱动机构41包括第一电机410、第一机架411、第一蜗杆412以及第一蜗轮413，第一蜗轮413同轴固定在空心轴4上，第一机架411焊接在第一升降板3的底部，第一蜗杆412的两端转动连接在第一机架411上、且与第一蜗轮413相啮合，第一电机410固定在第一升降板3上，第一电机410的驱动轴与第一蜗杆412同轴固定连接。通过第一电机410带动空心轴4转动。

空心轴4外侧设有第一螺旋叶40，转筒5的底端与空心轴4的顶端通过旋转密封环连接，优选地，第一升降板3上固接有固定架(图中未示出)，转筒5与固定架转动连接。

第二驱动机构51包括第二电机510、第二机架511、第二蜗杆512以及第二蜗轮513，第二蜗轮513同轴固定在转筒5上，第二机架511焊接在第一升降板3的顶部，第二蜗杆512的两端转动连接在第二机架511上、且与第二蜗轮513相啮合，第二电机510固定在第一升降板3上，第二电机510的驱动轴与第二蜗杆512同轴固定连接。通过第二电机510带动转筒5转动。

转筒5的侧部设有出料筒50，第一升降板3上设有6个安装通孔30，6个安装通孔30围绕空心轴4呈圆周排列设置；每个安装通孔30均对应连接一个样品筒31，样品筒31为圆筒，样品筒31的顶部与安装通孔30螺接或者卡扣连接。转筒5转动过程中，出料筒50的外端口可以与不同的安装通孔30正对，从而实现对各个样品筒31填装土样。

箱体2的底板、履带车1的车体上均设有可供空心轴4进、出的开口23；

第二升降板6平放设置，第二升降板6位于第一升降板3的上方，第二升降机构60包括电动推杆600、导向座601以及第二导向杆602，电动推杆600与导向座601均竖向固定安装在第一升降板3上，电动推杆600的驱动杆顶端与第二升降板6固定连接，第二导向杆602竖向滑动连接在导向座601上，第二导向杆602的顶端与第二升降板6固定连接。通过电动推杆600推动第二升降板6精确稳定的升降。

转轴7同轴套接在空心轴4内，转轴7的顶部贯穿转筒5的顶端、且与第二升降板6转动连接，转轴7的外侧设有第二螺旋叶70，第二螺旋叶70配合在空心轴4内，第三驱动机构71包括第三电机710、第三机架711、第三蜗杆712以及第三蜗轮713，第三蜗轮713同轴固定在转轴7上，第三机架711焊接在第二升降板6的顶部，第三蜗杆712的两端转动连接在第三机架711上、且与第三蜗轮713相啮合，第三电机710固定在第二升降板6上，第三电机710的驱动轴与第三蜗杆712同轴固定连接。通过第三电机710带动转轴7转动。在第二升降机构60驱动第二升降板6下移时，转轴7的底端可下降至空心轴4的底端以下。

通过第一升降机构32控制空心轴4下降，并且通过第一驱动机构41控制空心轴4同步转动，使得空心轴4可以向下钻入到土壤的特定深度，该特定深度可直接测出；通过第二升降机构60控制转轴7下降，并且通过第三驱动机构71控制转轴7同步转动，使得转轴7可以钻取土样，并且将土样沿着空心轴4内腔向上输送到转筒5中，然后通过出料筒50进入到样品筒31内。可实现对不同区域、不同深度的土壤进行取样，取样高效且准确。

进一步地，第一升降板3与箱体2的底板之间设有柔性筒（图中未示出），柔性筒为化纤编织网筒，化纤编织网筒的顶端粘接在第一升降板3上，化纤编织网筒的底端粘接在箱体2底板的开口23处，化纤编织网筒套接在空心轴4的外侧，化纤编织网筒的直径是第一螺旋叶40直径的2~3倍，通过化纤编织网筒来隔断箱体2，避免外界杂质进入到箱体2内。

更进一步地，第一螺旋叶40的底端延伸至空心轴4的底端以下，第二螺旋叶70的底端延伸至转轴7的底端以下，使得第一螺旋叶40与第二螺旋叶70更高效的钻动土壤。

优选地，第一螺旋叶40与第二螺旋叶70均为双螺旋结构，从而进一步提高钻动土壤的效率。

进一步地，箱门20上竖向安装有滑杆21，滑杆21设有相平行的两根，滑动架22上设有滑孔，滑杆21滑动连接在滑孔中，即滑动架22可以沿着滑杆21上、下滑动；滑孔上连通有螺纹孔，螺纹孔内螺接有锁紧螺栓220，通过旋动锁紧螺栓220，使得锁紧螺栓220的内端可以紧压在滑杆21上，即可实现滑动架22的位置固定。滑动架22设有若干个，若干个滑动架22竖向间隔排列设置，滑动架22的顶面设有若干个横向排列设置的第一插接槽221，第一插接槽221用于放置样品筒31。将样品筒31底端插接在第一插接槽221内，可实现样品筒31在滑动架22上的放置。本实施例中，滑动架22设有7个，样品筒31放置在相邻两个滑动架22之间，每个滑动架22设有3个第一插接槽221，至少可以放置18个样品筒31。

进一步地，滑动架22的底面设有与第一插接槽221对应的第二插接槽222。样品筒31的顶端可以插接在第二插接槽222内，既可以实现样品筒31的封闭、防止样品筒31进入杂质，又进一步提高了样品筒31放置的牢固性。

应用于上述履带式土壤深层取样装置的使用方法，包括如下步骤:

第一步.遥控履带车1到达特定位置后停止，控制第二升降机构60驱动第二升降板6上升，直到转轴7的底端进入到空心轴4内；

第二步.第一升降机构32驱动第一升降板3下降，同时第一驱动机构41驱动空心轴4正转来钻入土壤，第三驱动机构71驱动转轴7反转来防止土壤被压入到空心轴4内，直到空心轴4的底端到达地面以下深度为H1位置处，第一升降板3、空心轴4以及转轴7均停止动作，空心轴4钻入土壤后，可以提高设备整体的稳定性；

第三步.第三驱动机构71驱动转轴7正转，同时第二升降机构60驱动第二升降板6下降，转轴7钻取的土壤样品向上输送到转筒5中，然后经由出料筒50进入到第一个样品筒，完成第一个样品筒的取样；

第四步.第一个样品筒31取样完成后，第三驱动机构71驱动转轴7反转，从而将空心轴4内存留的土样排出，同时第二升降机构60驱动第二升降板6上升，直到转轴7的底端进入到空心轴4内停止；

第五步.第二驱动机构51驱动转筒5转动，直到出料筒50的端口位于第二个样品筒31上方，然后第一升降机构32驱动第一升降板3继续下降，同时第一驱动机构41驱动空心轴4正转、第三驱动机构71驱动转轴7反转，直到空心轴4的底端到达地面以下深度为H2位置处，第三驱动机构71驱动转轴7正转，同时第二升降机构60驱动第二升降板6下降，转轴7钻取的土壤样品向上输送到转筒5中，然后经由出料筒50进入到第二个样品筒，完成第二个样品筒的取样；依照上述步骤可依次在深度为H2、H3、H4等位置进行取样。该取样点取样完成后，通过遥控履带车1转移到下一取样点。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.履带式土壤深层取样装置，包括履带车，所述履带车的车体上安装有箱体，其特征在于，

所述箱体内设有第一升降板以及驱动所述第一升降板升降的第一升降机构，所述第一升降板上安装有空心轴以及驱动所述空心轴转动的第一驱动机构，所述空心轴外侧设有第一螺旋叶，所述空心轴的顶端同轴转动连接有转筒，所述第一升降板上安装有驱动所述转筒转动的第二驱动机构，所述转筒的侧部设有出料筒，所述第一升降板上可拆卸的连接有若干个样品筒，若干个所述样品筒围绕所述空心轴呈圆周排列设置；

所述箱体的底板、所述履带车的车体上均设有可供所述空心轴进出的开口；

所述第一升降板上方设有第二升降板，所述第一升降板上安装有驱动所述第二升降板升降的第二升降机构，所述空心轴内同轴套接有转轴，所述转轴的顶部贯穿所述转筒的顶端、且与所述第二升降板转动连接，所述第二升降板上安装有驱动所述转轴转动的第三驱动机构，所述转轴外侧设有第二螺旋叶，所述转轴的底端可下降至所述空心轴的底端以下；

还包括遥控系统，所述履带车、所述第一升降机构、第一驱动机构、第二驱动机构、第二升降机构、第三驱动机构均电连接于所述遥控系统。

2.如权利要求1所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，所述第一升降板与所述箱体的底板之间设有柔性筒，所述柔性筒有间隙地套设于所述空心轴外。

3.如权利要求1所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，所述第一螺旋叶的底端延伸至所述空心轴的底端以下，所述第二螺旋叶的底端延伸至所述转轴的底端以下。

4.如权利要求3所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，所述第一螺旋叶与所述第二螺旋叶均为双螺旋结构。

5.如权利要求1所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，所述箱体的侧部铰接有箱门，所述箱门上竖向安装有滑杆，所述滑杆上滑动连接有若干个滑动架，若干个所述滑动架竖向间隔排列设置，所述滑动架的顶面设有若干个横向排列设置的第一插接槽，所述第一插接槽用于放置所述样品筒。

6.如权利要求5所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，滑动架的底面设有与所述第一插接槽对应的第二插接槽。

7.如权利要求6所述的一种履带式土壤深层取样装置，其特征在于，所述滑动架螺接有用于旋压在所述滑杆上的锁紧螺栓。

8.一种应用于权利要求1所述的一种履带式土壤深层取样装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1.遥控所述履带车到达特定位置后停止，控制所述第二升降机构驱动所述第二升降板上升，直到所述转轴的底端进入到所述空心轴内；

S2.所述第一升降机构驱动所述第一升降板下降，同时所述第一驱动机构驱动所述空心轴正转、所述第三驱动机构驱动所述转轴反转，直到所述空心轴的底端到达第一个特定土壤深度，所述第一升降板、所述空心轴以及所述转轴均停止动作；

S3.所述第三驱动机构驱动所述转轴正转，同时所述第二升降机构驱动所述第二升降板下降，所述转轴钻取的土壤样品向上输送到所述转筒中，然后经由所述出料筒进入到第一个所述样品筒；

S4.第一个所述样品筒取样完成后，所述第三驱动机构驱动所述转轴反转排料，同时所述第二升降机构驱动所述第二升降板上升，直到所述转轴的底端进入到所述空心轴内停止；

S5.所述第二驱动机构驱动所述转筒转动，直到所述出料筒的端口位于第二个所述样品筒上方，然后重复步骤S2、步骤S3,完成第二个所述样品筒的取样，重复上述步骤依次对各个所述样品筒逐个取样。

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