RU222824U1 - Твердомер почвы тензометрический - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, к средствам измерения физических параметров почвы, а именно твердости. Техническим результатом является повышение точности измерения твердости почвы, как в горизонтальном, так и вертикальном слое. Технический результат достигается за счет того, что твердомер почвы тензометрический состоит из пластины опорной, выполненной в форме плоского диска с отверстием, расположенным по центру, к пластине опорной жестко крепятся два кронштейна Г-образной формы, на которых закреплены жидкостные уровни, между кронштейнами жестко закреплена направляющая, выполненная ступенчатой с двумя диаметрами, при этом в части большего диаметра имеется выточка для крепления кожуха, меньший диаметр для крепления направляющей в кронштейнах, в осевое отверстие направляющей подвижно установлен стержень, на концах которого имеется резьба, на нижний конец навинчен сменный наконечник, а на верхний конец гайкой крепится нижняя пластина тензозвена, имеющего U-образную форму с горизонтально расположенными пластинами, на которые наклеены тензорезисторы. К верхней пластине тензозвена при помощи болта со сквозным осевым отверстием крепится шток, имеющий сквозное осевое отверстие. Упор со сквозным осевым отверстием насажен на шток, а в выточку упора установлена пружина, подпираемая сверху втулкой нажимной, которая имеет сквозное осевое отверстие для насадки на шток и два диаметрально противоположных несквозных радиальных отверстия с резьбой, в которые вкручены две рукоятки, на одной из которых жестко закреплена стрелка-указатель, перемещаемая вдоль шкалы линейных размеров. На верхней части штока имеется наружная резьба, на которую установлена гайка регулировочная. Кожух имеет цилиндрическую (трубчатую) форму, установлен в выточку направляющей и имеет два диаметрально противоположных продольных вертикальных отверстия, через которые во втулку нажимную вкручиваются рукоятки и позволяющие перемещаться им в продольном направлении в вертикальной плоскости. По краю одного из продольных отверстий нанесена измерительная шкала. В верхней части кожуха выполнены два диаметрально противоположных горизонтальных отверстия овальной формы для доступа к гайке регулировочной. Сверху на кожухе закреплена крышка для предохранения от попадания почвы во внутреннюю полость устройства. Провода от тензорезисторов проложены через осевые отверстия в болте, штоке и радиальном отверстии в крышке, подведены к тензоусилителю и далее через аналого-цифровой преобразователь обеспечивают связь с персональным компьютером (ноутбуком). Твердомер почвы тензометрический позволит повысить качество почвообработки и посева сельскохозяйственных культур посредством улучшения процесса подготовки поверхности поля с учетом агротехнических требований к возделываемой культуре, повысить урожайность и снизить тяговое сопротивление при работе почвообрабатывающих и посевных машин, а также повысить точность измерения и сократить затраты времени на процесс измерения твердости почвы.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, к средствам измерения физических параметров почвы, а именно твердости.

Известно устройство для определения твердости почвы (патент RU №2394240), включающее станину с фиксаторами, шток и рычажную систему, при этом шток выполнен из разных по размеру сегментов, увеличивающихся по мере удаления от верхнего слоя почвы, над штоком установлен соединенный с измерителем пружинный блок, на который опускается плечо рычажной системы.

Недостатками устройства являются погрешность при определении твердости почвы, наличие рычажной системы снижает надежность, не позволяет измерять твердость почвы в вертикальном слое.

Известно устройство для измерения твердости почвы (патент RU №106746), включающее основание с закрепленными на нем направляющими штангами, в отверстие которого вставлен рабочий шток, связанный с цилиндрической пружиной, на которую опирается нажимная планка с рукоятками, имеющая возможность перемещения вдоль направляющих штанг, а также пишущий механизм и наконечник, при этом в свободный конец рабочего штока вкручена резьбовым хвостовиком переходная муфта, имеющая глухое цилиндрическое отверстие, соосное с рабочим штоком, к основанию прикреплена опорная рамка, в подошве которой выполнено отверстие, соосное и равное диаметру отверстия в основании; устройство снабжено нажимным штоком с резьбовыми отверстиями в торцах, соответствующими размерам хвостовика наконечника, и промежуточными штоками, имеющими с одной стороны резьбовое отверстие, а с другой - резьбовой хвостовик, соответствующие диаметру и глубине отверстий в нажимном штоке.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, погрешность при определении твердости почвы, не позволяет измерять твердость почвы в вертикальном слое.

Известен твердомер ВИСХОМ [Практикум по земледелию / И.П. Подкопаев, A.M. Туликов, Г.И. Баздырев и др. - М.: КолосС, 2004 - 424 с., С.45]. Прибор состоит из трубчатой стойки, укрепленной на опорной плите, подвижной каретки, лентопротяжного механизма с самопишущим устройством и штока со сменными плунжерами. К прибору прилагаются три пары сменных пружин. Каждая из пружин имеет свою тарировочную таблицу, по которой строят тарировочную кривую твердомера для соответствующей пары пружин, и в процессе эксплуатации прибора периодически проводят проверку.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, погрешность при определении твердости почвы, необходимость часто менять бумажную ленту, а наличие в пишущем механизме большого числа шарниров снижает надежность и качество получаемой информации, не позволяет измерять твердость почвы в вертикальном слое.

Известен твердомер Ревякина [Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с., С.141], принятый за прототип, который включает сменный наконечник, навинченный на нижний конец телескопической штанги, которая через пружину связана с нажимной рукояткой. Деформация пружины через систему тяг и рычагов передается на пружинную скобу и формирует карандашом диаграмму на бумажной ленте.

Недостатками устройства являются погрешность при определении твердости почвы, наличие рычажной системы снижает надежность, необходимость частой замены бумажной ленты, не позволяет измерять твердость почвы в вертикальном слое.

Техническим результатом является повышение точности измерения твердости почвы, как в горизонтальном, так и вертикальном слое, а также сокращение затрат времени на процесс измерения твердости почвы.

Технический результат достигается за счет того, что твердомер почвы тензометрический состоит из опорной пластины, стержня, сменного наконечника, пружины, рукояток, при этом к опорной пластине жестко закреплены два диаметрально противоположных Г-образных кронштейна, на которых закреплены жидкостные уровни, между кронштейнами жестко закреплена направляющая, выполненная ступенчатой с двумя диаметрами, при этом в части большего диаметра имеется выточка для крепления кожуха, меньший диаметр для крепления направляющей в кронштейнах, в сквозное осевое отверстие которой установлен стержень, на концах стержня имеется резьба, на нижний конец навинчен сменный наконечник, а на верхний конец гайкой крепится нижняя пластина тензозвена, имеющего U-образную форму, с горизонтально расположенными пластинами, на которые наклеены тензорезисторы, шток имеет сквозное осевое отверстие, в нижнем конце штока выполнена внутренняя резьба для крепления верхней пластины тензозвена при помощи болта со сквозным осевым отверстием для прокладки проводов, на верхнем конце штока имеется наружная резьба для установки гайки регулировочной, упор выполнен со сквозным осевым отверстием и насажен на шток, и с уступом, обращенным к верхней пластине тензозвена, в верхней части упора с большим диаметром имеется выточка под установку пружины, втулка нажимная имеет сквозное осевое отверстие для насадки на шток, выточку под установку пружины и два диаметрально противоположных несквозных радиальных отверстия с резьбой для установки рукояток, кожух цилиндрической формы установлен в выточку направляющей и имеет продольные отверстия, позволяющие перемещать рукоятки в вертикальной плоскости, по краю одного из продольных отверстий нанесена измерительная шкала, на одной из рукояток жестко закреплена стрелка-указатель.

Конструкция твердомера почвы тензометрического поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен общий вид, на фиг. 2 - вид А (сбоку).

Твердомер почвы тензометрический состоит из пластины опорной 1, выполненной в форме плоского диска с отверстием, расположенным по центру, к пластине опорной 1 жестко крепятся два кронштейна 2 Г-образной формы, на которых закреплены жидкостные уровни 3, между кронштейнами 2 жестко закреплена направляющая 4, выполненная ступенчатой с двумя диаметрами, при этом в части большего диаметра имеется выточка для крепления кожуха 5, меньший диаметр для крепления направляющей 4 в кронштейнах 2, в сквозное осевое отверстие направляющей 4 свободно установлен стержень 6, на концах которого имеется резьба, на нижний конец навинчен сменный наконечник 7, а на верхний конец гайкой 8 крепится нижняя пластина тензозвена 9, имеющего U-образную форму, с горизонтально расположенными пластинами, на которые наклеены тензорезисторы. К верхней пластине тензозвена 9 при помощи болта 10 крепится шток 11, имеющий сквозное осевое отверстие для прокладки проводов, в нижнем конце штока 11 выполнена внутренняя резьба для крепления верхней пластины тензозвена 9 при помощи болта 10 со сквозным осевым отверстием для прокладки проводов. Упор 12 выполнен со сквозным осевым отверстием и насажен на шток 11 и с уступом, обращенным к верхней пластине тензозвена 9, в верхней части упора 12 с большим диаметром имеется выточка под установку пружины 13, подпираемой сверху втулкой нажимной 14, которая имеет сквозное осевое отверстие для насадки на шток 11, выточку под установку пружины 13 и два диаметрально противоположных несквозных радиальных отверстия с резьбой, в которые вкручены две рукоятки 15, на одной из которых жестко закреплена стрелка-указатель 16, перемещаемая вдоль шкалы линейных размеров. На верхнем конце штока 11 имеется наружная резьба, на которую установлена гайка регулировочная 17. Кожух 5 имеет цилиндрическую форму, установлен в выточку направляющей 4 и имеет два диаметрально противоположных продольных отверстия, через которые во втулку нажимную 14 вкручиваются рукоятки 13 и позволяющие перемещаться им в вертикальной плоскости. По краю одного из продольных отверстий нанесена измерительная шкала. В верхней части кожуха 5 выполнены два диаметрально противоположных горизонтальных отверстия овальной формы для доступа к гайке регулировочной 17. Сверху на кожухе 5 закреплена крышка 18 для предохранения от попадания почвы во внутреннюю полость устройства.

Провода от тензорезисторов проложены через осевые отверстия в болте 10, штоке 11 и радиальном отверстии в крышке 18, подведены к тензоусилителю и далее через аналого-цифровой преобразователь обеспечивают связь с ноутбуком (на чертеже не показаны).

Твердомер почвы тензометрический работает следующим образом.

Перед работой необходимо протаритровать устройство. Гайку регулировочную 17 нужно повернуть до упора во втулку нажимную 14, и обеспечить нулевое показание стрелки-указателя 16 на измерительной шкале твердомера. Нагрузить необходимыми значениями силы нажатия рукоятки 15 твердомера при помощи заданной нагрузки. С помощью программы на компьютере необходимо построить тарировочный график.

Измерение производится следующим образом. На нижнюю резьбу стержня 6 устанавливается требуемый сменный наконечник 7. На то место поля, где необходимо определить твердость почвы, устанавливается пластина опорная 1 твердомера. По горизонтальному уровню 3 проверяют установку пластины опорной 1, при необходимости корректируют положение твердомера.

Гайка регулировочная 17 поворачивается исследователем до упора во втулку нажимную 14 для обеспечения нулевого показания стрелки-указателя 16 на измерительной шкале твердомера. Исследователь двумя руками плавно перемещает рукоятки 15 вниз по продольным отверстиям в кожухе 5, втулка нажимная 14 сжимает пружину 13, которая через упор 12 воздействует на тензозвено 9 и стержень 6, внедряя наконечник 7 в почву. Сигнал, пропорциональный усилию внедрения наконечника 7, снимается с тензорезисторов тензозвена 9 и подается через тензоусилитель и аналого-цифровой преобразователь на персональный компьютер (ноутбук).

Значение твердости почвы определяется по выражению:

Т=р/S=4р/(πd²), МПа,

где р - усилие, действующее на тензозвено, Н,

S - площадь сменного наконечника, мм²,

d - диаметр сменного наконечника, мм.

При необходимости переводят полученные значения твердости из МПа в кПа или другие требуемые единицы измерения.

Если необходимо измерить твердость вертикальной стенки борозды, твердомер устанавливается пластиной опорной 1 к стенке бороздки. По вертикальному уровню 3 проверяют установку пластины опорной 1, при необходимости корректируют положение твердомера. Порядок измерения аналогичен описанному выше.

Claims (1)

1. Твердомер почвы тензометрический, состоящий из опорной пластины, стержня, сменного наконечника, пружины, рукояток, отличающийся тем, что к опорной пластине жестко закреплены два диаметрально противоположных Г-образных кронштейна, на которых закреплены жидкостные уровни, между кронштейнами жестко закреплена направляющая, выполненная ступенчатой с двумя диаметрами, при этом в части большего диаметра имеется выточка для крепления кожуха, меньший диаметр для крепления направляющей в кронштейнах, в сквозное осевое отверстие которой установлен стержень, на концах стержня имеется резьба, на нижний конец навинчен сменный наконечник, а на верхний конец гайкой крепится нижняя пластина тензозвена, имеющего U-образную форму, с горизонтально расположенными пластинами, на которые наклеены тензорезисторы, шток имеет сквозное осевое отверстие, в нижнем конце штока выполнена внутренняя резьба для крепления верхней пластины тензозвена при помощи болта со сквозным осевым отверстием для прокладки проводов, на верхнем конце штока имеется наружная резьба для установки гайки регулировочной, упор выполнен со сквозным осевым отверстием и насажен на шток, и с уступом, обращенным к верхней пластине тензозвена, в верхней части упора с большим диаметром имеется выточка под установку пружины, втулка нажимная имеет сквозное осевое отверстие для насадки на шток, выточку под установку пружины и два диаметрально противоположных несквозных радиальных отверстия с резьбой для установки рукояток, кожух цилиндрической формы установлен в выточку направляющей и имеет продольные отверстия, позволяющие перемещать рукоятки в вертикальной плоскости, по краю одного из продольных отверстий нанесена измерительная шкала, на одной из рукояток жестко закреплена стрелка-указатель.