专利名称：土槽试验中的土壤整备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土槽试验，具体涉及一种土槽试验中的土壤整备装置。
背景技术：
随着中国探月计划的发展，月球车的研制成为整个探月计划的关键。 到目前为止，国内已有几家科研单位分别研制出了自己的月球车。月球 车本身是一个复杂的系统，为保证它在月面的正常行驶，必须在地面对 其移动系统性能加以验证，以考察月球车工作的可靠性。其中移动子系 统包括悬架和车轮，对月球车车轮性能的测试主要通过室内土槽试验来 完成。在土槽试验中，土壤整备技术一直以来都是试验人员需要攻克的 难点，如何保证每次的试验条件，即土壤的一致性、均匀性等直接关系 到试验结果的可信度。
虽然早在第二次世界大战之前就已经有室内土槽试验的报道，但室 内土槽试验真正用于农业机械和地面车辆系统中并形成较为完善的理论
体系，是在第二次世界大战之后。根据80年代中期统计，当时全世界土 槽总数超过90个，大约60%是专门用于耕作方面的研究，其余则用于 进行轮子牵引方面的研究。大约有一半是采用控制载荷法。
在国内，室内土槽试验时随着我国农业机械化以及地面车辆系统的 发展而建立起来的。早在50年代，我国洛阳拖拉机研究所就建成了第一条土槽。至80年代中期，当时全国高等院校及科研单位拥有的土槽数超过10个，其中一半是水田土槽。经过几十年的研究，我国在地面车辆系统力学研究领域取得了大量研究成果。但是目前仍没有一套比较成熟的 土壤整备装置，能在进行月球车土槽试验中保证每次的土壤的一致性和 均匀性。
本实用新型的内容
本实用新型的目的在于提供一种土壤整备装置，该装置能通过控制 喷嘴高度、土壤流量、压实装置高度来控制土壤的密实度，将试验用土 重新喷洒到土槽中。
本实用新型的目的可由以下技术方案完成的
一种土槽试验中的土壤整备装置，包括备土容器、缓冲管、喷嘴、 压板，其中备土容器经缓冲管与喷嘴相连接，喷嘴的前后两侧设置边缘 上翘的压板。
其中所述装置进一步包括连接装置，将土壤整备装置和土槽试验系 统台车上的车架相连，且其高度可调节。该连接装置优选采用螺钉螺母 连接件、或者比较复杂的齿轮齿条方式，使得整个装置相对土槽在垂直 方向上可以调节高度。
其中，所述备土容器口的形状为圆形、矩形、正方形或其它的几何 形状并向底部收拢；所述缓冲管倾斜设置，其倾角要保证土壤在喷嘴入口处的水平速度近似为零，优选《0.01m/s。
其中，喷嘴宽度与土槽试验中土槽内壁的宽度相同，并向土壤出口 处收拢，且其长度可以调节，并保持出口处与土壤表面高度一致。可在 喷嘴入口处加装网状隔板，以保证土壤流的均匀性。
其中，压板的高度也可以进行调节。
本实用新型的土壤整备装置可通过连接装置连接到土槽试验系统 中，形成一套新的土槽试验系统。
本实用新型的优点在于通过控制喷嘴高度、土壤流量、压实装置 高度来控制土壤的密实度，将试验用土重新喷洒到土槽中，并能有效地 证每次的土壤的一致性和均匀性。
图1为现有技术中的土槽试验系统的示意图。
其中，1、 土槽；2、铁轨；3、车轮；4、横向平移驱动；5、纵向平 移驱动；6、标准重量块；7、车架。
图2为本实用新型的土壤整备装置示意图。
其中，8、备土容器；9、缓冲管；10、喷嘴；11、压板。 图3为包含本实用新型土槽整备装置的土槽试验系统示意图。 其中，12、 土槽；13、铁轨；14、本实用新型的土槽整备装置；15、 横向平移驱动；16、纵向平移驱动；17、车架。
本实用新型的具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明
参照附图1，附图1示意了现有技术中的土槽试验系统，整个土槽试 验系统一般包括土槽、底座、台车及驱动控制系统，土壤处理系统，土 壤试验测试系统组成。具体包括土槽l、铁轨2、车轮3、横向平移驱动4、纵向平移驱动5、标准重量块6、车架7。 土槽为台式，在土槽l长边 立墙上铺设两条与土槽等长的铁轨2。在试验开始前，将土壤整备装置固 定在测试车上，通过喷嘴将试验用土分层喷洒于土槽中。土壤部分准备 好后，换车轮3于测试车上，开始试验。整个测试车通过基础车架两侧
的轴承在铁轨上平移。横移车架可沿基础车架上的横梁作横向移动，横
向移动是由安装于基础车架一侧的横向平移驱动4装置实现的。车轮3 用钢丝绳索与横移车架7 —端的标准重量块6相连。其纵向调整可通过 纵向平移驱动5加以实现。通过调整标准块6的多少与大小实现对车轮3 垂直向不同大小的载荷加载，模拟月球重力状态。力的测量通过传感器 (未示出)实现，扭矩由扭矩传感器(未示出)获得，沉陷量可由位移 传感器(未示出)测得，速度转速等由电机的编码器(未示出)输出。
图2是本实用新型的土壤整备装置示意图。该土槽试验中的土壤整 备装置，包括备土容器8、缓冲管9、喷嘴10、压板11，其中备土容 器8经缓冲管9与喷嘴10相连接，喷嘴10的前后两侧设置边缘上翘的 压板ll。典型地，备土容器口为矩形，并上大下小，并缓冲管方向收拢， 备土容器用于容纳土壤，土壤进入与备土容器相连并倾斜设置的缓冲管 中，然后再经由缓冲管进入喷嘴中，缓冲管的倾角不能太大，要保证土 壤在喷嘴入口处的水平速度近似为零。喷嘴的宽度与土槽试验中土槽内 壁的宽度要尽量保持相同，并向土壤出口处收拢，且其长度可以调节， 并保持出口处与土壤表面高度一致。可在喷嘴入口处加装网状隔板，以 保证土壤流的均匀性。该装置进一步可包括连接装置，将土壤整备装置 和土槽试验系统台车上的车架相连，且其高度可调节。该连接装置可以 是机械领域公知的任何固定连接方式，优选采用螺钉螺母连接件、或者 比较复杂的齿轮、齿条方式，使得整个装置相对土槽在垂直方向上可以 调节高度。而且，相应地，压板的高度也可以进行调节，以适应不同的 试验需要，铺置出不同密实度的土壤层。
以上以矩形口的备土容器口为例对本实用新型进行了说明，但是对 本领域的技术人员显而易见的，其它形状的备土容器口，例如圆形、矩 形、正方形或不规则形状都可以实现本实用新型的目的。
图3示意了包含本实用新型土槽整备装置的土槽试验系统示意图。 与图1所示的现有技术的土槽试验系统相类似，该土槽试验系统包括土槽12、铁轨13、本实用新型的土槽整备装置14、横向平移驱动15、纵 向平移驱动16、车架17。该系统的工作原理与现有技术中的系统类似， 只是本实用新型的土壤整备装置的喷嘴长度可调，可以以此控制土壤的 落差，从而得到下落时的不同冲量。另外根据试验条件限制，使土壤以 某一速度下落，作用于土槽表面的压力使得土层具有试验需要的孔隙比。 如果土壤本身的冲量无法达到试验标准的要求，那么就借助于喷嘴两侧 的压板，对土层轻轻压实，同时压板的高度也可调节，这样可以控制最 终的压实效果。本实用新型的土壤整备装置通过连接装置固定在车架上， 即可与车轮一样调节高度，每喷洒一层，都将高度调节一次，使得喷嘴口始终保持与土壤表面的无压力接触。此外，每次试验前都保证喷嘴中 的土壤具有相同的冲量，压板也保持相同的高度。分层铺设，即可得到 相同条件的试验土层。
尽管上文对本实用新型的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但 是应该指明的是，我们可以依据本实用新型的构想对上述实施方式进行 各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵 盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种土槽试验中的土壤整备装置，包括备土容器(8)、缓冲管(9)、喷嘴(10)、压板(11)，其特征在于，备土容器(8)经缓冲管(9)与喷嘴(10)相连接，喷嘴(10)的前后两侧设置有边缘上翘的压板(11)。
2、 如权利要求1所述的土壤整备装置，其特征在于，所述备土 容器口的形状为圆形、矩形、正方形或其它的几何形状并向底部收拢。
3、 如权利要求1所述的土壤整备装置，其特征在于，所述缓冲 管倾斜设置，其倾角要保证土壤在喷嘴入口处的水平速度《0.01m/s。
4、 如权利要求1所述的土壤整备装置，其特征在于，所述喷嘴 的宽度与土槽试验中土槽内壁的宽度相同，并向土壤出口处收拢。
5、 如权利要求4所述的土壤整备装置，其特征在于，所述喷嘴 的长度可以调节，并保持出口处与土壤表面髙度一致。
6、 如权利要求1所述的土壤整备装置，其特征在于，在喷嘴入 口处设置网状隔板，保证土壤流的均匀性。
7、 如权利要求1所述的土壤整备装置，其特征在于，所述压板 的高度能进行调节。
8、 如权利要求1-7任一项所述的土壤整备装置，其特征在于， 还包括连接装置，将土壤整备装置和土槽试验系统台车上的车架相 连，且其高度可调节。
9、 如权利要求8所述的土壤整备装置，其特征在于，该连接装 置采用嫘钉嫘母连接件、或者齿轮齿条方式，使得整个装置相对土槽在垂直方向上可以调节高度。
10、 一种土槽试验系统，其特征在于，该系统包括权利要求1-9任一 项所述的土壤整备装置。
专利摘要本实用新型提供了一种土壤整备装置，包括备土容器、缓冲管、喷嘴、压板，其中备土容器经缓冲管与喷嘴相连接，喷嘴的前后两侧设置边缘上翘的压板。该装置可以通过连接装置连接到现有土壤试验系统的车架上，以能通过控制喷嘴高度、土壤流量、压实装置高度来控制土壤的密实度，将试验用土重新喷洒到土槽中。
文档编号G01M17/007GK201181256SQ20072030497
公开日2009年1月14日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者冯咬齐, 向树红, 杜晓舟, 樊世超 申请人:北京卫星环境工程研究所