[发明专利]一种用于测量土壤承压和剪切特性的测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量土壤的测量仪器，更特别地说，是指一种适用于测量松软土壤承压和剪切特性的测量仪。

背景技术

在1997年9月第4卷《青海科技》中公开了“草原土壤与农田土壤承压特性比较”。该文献讲到“草原土壤的承压强度试验，则是采用草原土壤力学参数综合测试仪进行的，其原理如图1所示”。该图1介绍了草原土壤力学参数综合测试仪包括有镉镍电池组、信号处理转换器、PC-1500计算机、机械测试装置、传感器(力传感器、角度传感器、扭矩传感器和线位移传感器)和打印机。

2009年5月第40卷第5期《农业机械学报》中公开了“滚珠丝杠传动的土壤圆锥指数仪设计”。该文献说明测量系统包括有机械结构、电动机、传感器、以及测量与控制单元。

车辆在进行设计时，地面通过性是其一项重要指标。一般来说，土壤的可行驶性受车重、行走机构类型、发动机功率、传动型式及地隙等因素的影响。只要土壤的圆锥指数等于或大于车辆圆锥指数，车辆就能在这种土壤上行驶。

国内外学者都非常重视土壤机械物理性质的测定，并提出了多种测定方法。目前，在地面机器系统研究中所使用的土壤参数约有10组之多，其中圆锥指数CI(ConeIndex)作为土壤机械强度(或土壤承载能力)的一个综合参数已为世界上许多国家所采用。依ASAE(Americna Societyof Agricultural Engineers，即美国农业工程师协会)标准，圆锥指数可定义为：圆锥在贯入土壤过程中圆锥头上单位底面积所受到的土壤阻力，单位为N/m²(或kgf/cm²，或1b/in²)。根据测得的有关土壤的CI值，可采用一些经验或半经验公式计算车辆下陷量、运动阻力、切线牵引力和农机具阻力，为判断车辆在松软土壤上的通过性及为在各种土壤上行驶作业的车辆、农机具的研究和设计提供依据。

发明内容

为了改进现有土壤特性测量仪器只针对土壤某一种特性进行测量，不能在一次测量中获得多信息的缺陷，本发明提供一种能够测量土壤承压和剪切特性的测量仪机械结构，该测量仪机械结构部分通过滚珠丝杠、丝杠螺母、承压剪切接头、外套筒、内套筒的配合下分别实现直线运动和旋转运动，进而使安装在推杆下端的测量压板与土壤接触便可进行松软土壤的承压特性、剪切特性和圆锥指数的试验测量。

本发明的一种测量土壤承压和剪切特性的测量仪，该测量仪包括有测量杆组件(1)、驱动组件(2)、传感组件(3)、第一扶手(4)、第二扶手(5)、三角支架(6)和测量压板(7)；传感组件(3)包括有扭矩传感器(301)、压力传感器(302)、位移传感器(303)；测量压板(7)安装在测量杆组件(1)的推杆(103)下端，第一扶手(4)和第二扶手(5)对称安装在三角支架(6)的角架座(61)上；

测量杆组件(1)包括有外套筒(101)、内套筒(102)、推杆(103)、连接套(104)、套接件(105)和连接板(106)；

外套筒(101)的外缘上对称设有A纵向滑道(101A)、B纵向滑道(101B)；

内套筒(102)的外缘上对称设有C纵向滑道(102A)、D纵向滑道(102B)；

推杆(103)的上端为连接头(103A)，推杆(103)的下端设有销孔(103B)；

连接板(106)的一端开有通孔(106A)，该通孔(106A)用于放置位移传感器(303)下端的凸圆柱；连接板(106)的另一端开有U形开口(106B)，该U形开口(106B)用于推杆(103)的连接头(103A)穿过；

外套筒(101)的下端外部套接有连接套(104)，外套筒(101)的上端与承压剪切接头(208)连接，外套筒(101)内套有内套筒(102)；

内套筒(102)的上端与丝杠螺母(207)连接，丝杠螺母(207)套接在滚珠丝杠(206)上，内套筒(102)的下端通过套接件(105)与推杆(103)的连接头(103A)连接；

推杆(103)的连接头(103)通过套接件(105)与内套筒(102)的下端连接，推杆(103)下端的销孔(103B)通过与销钉的配合实现将测量压板(7)安装在推杆(103)的下端；

驱动组件(2)包括有电机(201)、主动齿轮(202)、从动齿轮(203)、电机壳(204)、电机盖(205)、滚珠丝杠(206)、丝杠螺母(207)、承压剪切接头(208)、单向推力球轴承(209)、深沟球轴承(210)、推力球轴承(211)；