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专利号: 2021104996261
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.结构性原状土取样装置,包括取样杆(1)和取样头(2),其特征在于,所述取样头(2)由连接头(201)与取样筒(202)活动连接构成,所述取样杆(1)的两端延伸有第一铰接头(19),所述连接头(201)延伸有第二铰接头(18),所述第一铰接头(19)和第二铰接头(18)铰接连接,所述第一铰接头(19)和第二铰接头(18)上滑动连接有限定取样杆(1)和取样头(2)转动角度的限位机构,所述取样筒(202)上开设有若干呈环形均匀阵列的滑孔(32),各所述滑孔(32)内滑动连接有第一连接杆(34),各所述第一连接杆(34)在取样筒(202)外固定有下端为尖端的切削刀(36),所述取样筒(202)内设置有通过第一连接杆(34)与切削刀(36)活动连接的驱动机构,构成通过驱动机构控制切削刀(36)沿取样筒(202)上下滑动,切削障碍物的结构,所述切削刀(36)的下端通过加固机构滑动连接在取样筒(202)的外壁上,构成通过加固机构在切削刀(36)伸出时限定加固切削刀(36)下端的结构,所述驱动机构活动连接有破障锥(44),所述破障锥(44)固定有一端滑动连接在滑孔(32)内的第二连接杆(45),构成通过驱动机构带动破障锥(44)沿取样筒(202)上下滑动,破除土壤中障碍物的结构,所述连接头(201)与取样筒(202)之间设置调控驱动机构的有调节机构,构成通过调控驱动机构移动,实现分别控制切削刀(36)或者破障锥(44)沿取样筒(202)上下滑动的结构。

2.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述取样杆(1)一端的第一铰接头(19)上开设有U型的铰接槽(20),所述第二铰接头(18)在铰接槽(20)内通过铰接轴(21)与第一铰接头(19)铰接连接,所述取样杆(1)另一端的第一铰接头(19)与第二铰接头(18)结构相同,相邻两根所述取样杆(1)的第一铰接头(19)在铰接槽(20)内铰接连接。

3.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述第二铰接头(18)内开设有连通取样头(2)的第一连通孔(22),所述第一铰接头(19)上开设有连通取样杆(1)的第二连通孔(23),所述第一连通孔(22)和第二连通孔(23)相连通。

4.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述限位机构包括限位槽(24)和限位凸起(25),所述限位槽(24)开设在铰接槽(20)的两侧端面上,所述限位凸起(25)固定在第二铰接头(18)靠近铰接槽(20)的两端面上,所述限位凸起(25)滑动连接在限位槽(24)内。

5.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述驱动机构包括驱动电机(17)、支撑轴承(31)、上隔板(27)、连接块(28)和转动轴(26),所述驱动电机(17)为双向电机,所述驱动电机(17)固定在取样头(2)内,所述驱动电机(17)通过导线在取样杆(1)外电线连接有电源和开关,所述驱动电机(17)的输出轴与转动轴(26)固定连接,所述连接块(28)固定在取样头(2)的内侧壁上,所述上隔板(27)通过连接螺栓(29)固定在连接块(28)上,且上隔板(27)靠近驱动电机(17),所述上隔板(27)与连接块(28)之间的连接螺栓(29)外套设有第一弹簧(30),所述支撑轴承(31)的外圈固定在隔板靠近驱动电机(17)的端面上,所述转动轴(26)过盈连接在支撑轴承(31)上,所述转动轴(26)远离驱动电机(17)的一端贯穿上隔板(27),所述转动轴(26)远离驱动电机(17)的一端开设有外螺纹(37),所述第一连接杆(34)固定有连接筒(35),所述连接筒(35)螺纹连接在外螺纹(37)上,所述上隔板(27)上固定有限位柱(40),所述限位柱(40)外套设有第二弹簧(41),所述限位柱(40)的一端贯穿第一连接杆(34),所述转动轴(26)远离驱动电机(17)的一端固定有与限位柱(40)相对应的挡板(42),所述连接筒(35)远离驱动电机(17)的一端固定有缓冲圈(43)。

6.根据权利要求5所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述转动轴(26)的轴心开设有驱动孔(48),所述驱动孔(48)的内侧壁上固定有卡接头(50),所述破障锥(44)的一端开设有螺旋槽(49)以及与螺旋槽(49)相连通的环形槽(51),所述卡接头(50)滑动连接在环形槽(51)内,所述滑孔(32)下方的取样筒(202)内固定有下隔板(52),所述破障锥(44)贯穿下隔板(52),所述第二连接杆(45)与下隔板(52)上固定有第三弹簧(55)。

7.根据权利要求5或6所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述滑孔(32)的两侧壁上开设有定位滑槽(33),所述第一连接杆(34)靠近滑孔(32)两侧壁的端面上开设有第一滚动槽(38),所述第一滚动槽(38)内设置有第一滚珠(39),所述第一滚珠(39)滑动连接在定位滑槽(33)内,所述第二连接杆(45)靠近滑孔(32)两侧壁的端面上开设有第二滚动槽(46),所述第二滚动槽(46)内设置有第二滚珠(47),所述第二滚珠(47)滑动连接在定位滑槽(33)内。

8.根据权利要求5所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述调节机构包括限位头(5)、触发件、滑动头(11)、连接板(12)、固定板(13)和第四弹簧(14)构成,所述连接头(201)的侧面开设有若干呈环形均匀阵列的螺纹孔(4),所述限位头(5)螺纹连接在螺纹孔(4)内,所述取样筒(202)的外表面开设有与螺纹孔(4)相对应的环形滑槽(3),所述限位头(5)的一端滑动连接在环形滑槽(3)内,所述环形滑槽(3)内开设有若干外凹槽(6),所述取样筒(202)的内壁开设有与外凹槽(6)相连通的内凹槽(7),所述触发件由非圆形外触发头(8)、连杆和内触发头(9)固定连接构成,所述外触发头(8)和内触发头(9)相远离的端面均为倾斜面,且外触发头(8)与内触发头(9)的倾斜面倾斜方向相垂直,所述取样筒(202)的内壁开设有连通内凹槽(7)的内滑槽(10),所述滑动头(11)滑动连接在内滑槽(10)或内凹槽(7)内,构成通过限位头(5)在环形滑槽(3)内滑动压迫外触发头(8)向取样筒(202)内移动,使得内触发头(9)将滑动头(11)从内凹槽(7)顶出到内滑槽(10)内,并在内滑槽(10)内滑动的结构,所述滑动头(11)通过连接板(12)与固定板(13)固定连接,所述固定板(13)通过第四弹簧(14)固定在取样筒(202)内,所述取样筒(202)的内壁开设有若干限位滑槽(15),所述固定板(13)的侧边沿固定有若干限位块(16),所述限位块(16)滑动连接在限位滑槽(15)内,所述驱动电机(17)固定在固定板(13)上。

9.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置,其特征在于,所述加固机构包括滑动槽(53)和加固头(54),所述滑动槽(53)开设在取样筒(202)的外端面上,所述滑动槽(53)的横截面为T型,所述加固头(54)为T型并固定在切削刀(36)靠近取样筒(202)的端面上,所述加固头(54)滑动连接在滑动槽(53)内。

10.结构性原状土取样方法,其特征在于,由权利要求1‑9中任一所述的结构性原状土取样装置实现,包括以下步骤:S1、选定结构性原状土取样地点;S2、连接取样杆(1)和取样头(2),以及多根取样杆(1),即将第一铰接头(19)和第二铰接头(18)通过铰接轴(21)铰接连接,并使得限位凸起(25)滑动连接在限位槽(24)内;S3、用手臂向上抬起取样杆(1)和取样头(2),然后用力向取样地点冲击进行取样;S4、当取样遇到阻力无法继续向下进行时,首先判断障碍物,若障碍物为破布、塑料等面积较大的物品时,打开开关使得驱动电机(17)的输出轴顺时针转动工作,带动连接筒(35)沿取样筒(202)向下移动,直至切削刀(36)超出取样筒(202)的下端,关闭开关,然后继续进行取样操作,直至能够进行正常取样,再打开开关,使得驱动电机(17)的输出轴逆时针转动工作,带动连接筒(35)沿取样筒(202)向上移动,直至切削刀(36)不超出取样筒(202)的下端;若障碍物为树根等物品,首先转动取样杆(1),使得取样杆(1)带动连接头(201)转动,限位头(5)压迫外触发头(8)向取样筒(202)内部方向移动,使得内触发头(9)将滑动头(11)推出内凹槽(7)到内滑槽(10)内,在第四弹簧(14)的弹力作用下滑动头(11)在内滑槽(10)内滑动,使得固定板(13)带动驱动电机(17)沿着取样筒(202)滑动,将驱动电机(17)和驱动轴释放,然后打开开关,使驱动电机(17)的输出轴逆时针转动,将连接筒(35)脱离外螺纹(37),此时卡接头(50)在外力的作用下在从环形槽(51)滑动到螺旋槽(49),继续逆时针转动驱动电机(17)的输出轴,卡接头(50)在螺旋槽(49)内退动破障锥(44)沿取样筒(202)向下移动,直至破障锥(44)超出取样筒(202)的下端,关闭开关,然后继续进行取样操作,直至能够进行正常取样,再打开开关,使得驱动电机(17)的输出轴顺时针转动,带动破障锥(44)沿取样筒(202)向上移动,直至破障锥(44)不超出取样筒(202)的下端,最后再向下压下取样杆(1),使得连接筒(35)与外螺纹(37)螺纹连接;以此循环,直至完成不同深度的结构性原状土的取样。