专利名称:土壤强度综合测试仪的制作方法
本发明属于测量仪器。
目前国内外用来测量土壤强度及外附力/内聚力的仪器有(1)〔美〕WES园锥穿入仪-M·G·Bekker“地面-车辆系统导论”1978年12月，p12，机械工业出版社;
(2)〔日〕田中仪;
(3)〔苏〕Bucxom土壤坚实度计;
(4)〔中〕“SJ-3·5”型水田土壤剪切仪-南京土壤仪器厂生产，“土壤-车辆系统力学”p12，中国农机出版社，1981年，吉林工业大学陈秉聪著;
(5)〔中〕“SY-1”型水田土壤静载承压仪-南京土壤仪器厂生产，“土壤-车辆系统力学”p53，中国农机出版社，1981年，吉林工业大学陈秉聪著;
(6)“TE-3”型土壤硬度计-南京土壤仪器厂生产;
(7)〔中〕工兵园锥仪-中国人民解放军南京工程兵学院，刘永阳、陈震威;
(8)水田土壤外附力/内聚力测定仪。
上述仪器中，第(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)仅能测定土壤承压能力，除第(7)外，均不能测量很湿软的土壤强度，但第(7)不能自动记录;第(4)仅能测定土壤抗剪强度;第(8)仅能测定水田土壤的外附力/内聚力。
通常测量土壤抗剪强度的是土壤剪切仪;测量土壤承压强度的是土壤承压仪;测量土壤硬度的是土壤硬度计;测量外附力/内聚力的是土壤的外附力/内聚力测定仪。
本设计仅用一台土壤强度综合测试仪就具有上述几种仪器的功能，且测量范围大，能自动记录，主要用于(1)研究土壤强度对种子的发芽、根系的生长、合理施肥、保水、播种、土壤改良等关系;
(2)研究土壤基层强度对土木建筑，道路设施，水利工程等的影响，以及检查其施工质量;
(3)研究地面车辆(如汽车、拖拉机、坦克等)与土壤相互作用时的通过性、动力性、效率等，以便合理选型、设计以及作战运筹等;
(4)研究耕作机具(如犁、耙等)与土壤强度的相互关系，以便合理设计、配套等;
本设计的结构是由带有能调节长度和夹角的三角支架〔49〕的连接板〔43〕将仪器总体分上、下两大部分，上部分主要为测扭机构，下部分主要为承压机构(见图1)。
上部外筒〔35〕的外面绕有记录纸以作为记录筒，外筒〔35〕中心垂直立有一空心传动套〔23〕，传动套〔23〕的上、下两端刚性地分别连接着从动板〔26〕和连接盘〔21〕，套内有一长齿条〔28〕穿过，传动套〔23〕下部内壁与长齿条〔28〕外壁通过“鼓形”滑动连接(见图2)，传动套〔23〕外面由下至上的空套着第一〔22〕、第二〔24〕、第三〔27〕级扭簧，三级扭簧的刚度分别为1，19，80kgf·mm/deg，其旋转角分别为120°、60°、30°。第一、二级扭簧的一端与传动套〔23〕刚性相连，第三级扭簧的一端与从动板〔26〕刚性相连，第一级扭簧的另一端与由手摇动蜗轮蜗杆〔36〕带动的连接盘〔21〕上的主动柱〔25〕直接刚性相连，第二、三级扭簧的另一端则通过主动柱〔25〕上的滑槽口相连(待主动柱〔25〕随连接盘〔21〕旋转60°、90°后，则第二、三级扭簧才相应的被主动柱〔25〕带动)，连接板〔21〕外缘上刚性地连接着扇形齿圈〔30〕，固定在从动板〔26〕上的记录笔座〔29〕的双联齿轮的锥齿轮〔31〕与扇形齿圈〔30〕啮合，双联齿轮的正齿轮〔32〕与记录笔的齿条〔33〕啮合，记录笔〔34〕固定在齿条〔33〕的下端，蜗轮蜗杆〔36〕的壳体〔37〕通过两块“〔”形板〔38〕连接在连接板〔43〕的上方，连接板〔43〕的下方刚性地连接着导向座板〔42〕，开了直槽孔的导向座板〔42〕上的空心导向台臂从连接板〔43〕中心孔穿出，带有手柄〔16〕的齿轮轴〔17〕布置在连接板〔43〕和蜗轮蜗杆壳体〔37〕之间，且用两个轴座〔40〕固定在连接板〔43〕上，齿轮轴〔17〕的正齿轮〔19〕与长齿条〔28〕啮合，且齿轮轴〔17〕能在齿轮轴座〔40〕内根据需要而轴向滑动，若要长齿条〔28〕旋转时，齿轮轴〔17〕上的正齿轮〔19〕要与长齿条〔28〕脱开啮合，当正齿轮〔19〕与长齿条〔28〕脱开啮合后，用卡销〔39〕限位，并松开下锁销〔41〕(见图3)，调整上锁销〔20〕，将长齿条〔28〕锁住，以使长齿条〔28〕仅可进行旋转而不能自行上、下移动，长齿条〔28〕下端用螺钉锁着压簧上座〔45〕，压簧上座〔45〕下方用螺钉连接着压簧导向套〔11〕，导向套〔11〕下端用螺纹连接着带有六方中心孔的压紧螺母〔5〕，该螺母与导向套〔11〕彼此由螺母〔7〕并紧，带有空心的外六方配重杆〔4〕从压紧螺母〔5〕的内六方孔穿过，配重杆〔4〕下端用螺母〔3〕连接着测杆〔2〕，以上主要零件组成的扭矩传递机构，可使测杆〔2〕通过扭簧〔22〕、〔24〕、〔27〕产生旋转运动。
齿轮轴〔17〕上的正齿轮〔19〕与长齿条〔28〕〔合时，利用调整下锁销〔41〕，以使长齿条〔28〕不能自行下移。长齿条〔28〕下端通过拉簧〔14〕悬吊着拉簧连接杆〔13〕，拉簧连接杆〔13〕下端的锥形台臂上空套着由调节螺母〔8〕连接着配重杆〔4〕，调节螺母〔8〕与配重杆〔4〕通过螺纹调节并由螺钉〔6〕锁定，在带有上外园锥的调节螺母〔8〕的上方，以及在导向套〔11〕之内，滑套着压簧下座〔9〕，压簧下座〔9〕具有内、外园锥形及下外园柱形，拉簧连接杆〔13〕从压簧下座〔9〕中心孔穿过，在压簧上座〔45〕、下座〔9〕之间夹有压簧〔12〕，下簧下座〔9〕上的螺钉〔48〕可在导向套〔11〕的直槽内上、下滑动。以上主要零件组成的机构可使测杆〔2〕通过弹性元件拉簧〔14〕、压簧〔12〕产生上、下运动。
在导向套〔11〕外面，空套着承压记录筒〔10〕，记录筒〔10〕上方挂套在导向座板〔42〕上，锁定在承压记录筒〔10〕上方的正齿轮〔44〕，通过空套在连接板〔43〕上的一对双联齿轮轴〔15〕与齿轮轴〔17〕上的锥齿轮〔18〕啮合，在配重杆〔4〕与螺母〔3〕之间夹着带有笔架〔47〕的笔架支承板〔50〕，记录笔〔46〕可在笔架〔47〕上部的垂直槽内上、下滑动并可固紧。此记录机构，因长齿条〔28〕的下移以及由一对双联齿轮〔15〕带动的配有正齿轮〔44〕的记录筒〔10〕的旋转，便可记录土壤强度的“园锥指数-深度”，“硬度-深度”以及被剪土壤实际扭转角。
测杆〔2〕下方用螺纹连接着剪切环〔1〕，或方形测板1c，或园锥测头1b，或(金属、橡胶、塑料)底测板1a。
现有土壤剪切仪，如南京土壤仪器厂生产的“SJ-3·5”型水田土壤剪切仪，其主要结构由加载、扭矩剪切、记录三部分组成，该仪器最大记录曲线高度68mm，最大扭矩为1.7，3.4kgf·M。
本设计采用三级扭簧〔22〕、〔24〕、〔27〕，其刚度分别为1，19，80kgf·mm/deg。本设计最大记录曲线高度为120mm，最大扭矩为12kgf·M，其中第一级扭矩为0.001～0.06kgf·M。为此，本仪器对于极湿软和极硬的土壤的抗剪强度均能测定。
现有的土壤承压仪，如〔美〕WES园锥穿入仪，〔日〕田中仪，〔中〕“SY-1”水田土壤静载承压仪等，以“SY-1”为例，其主要结构由测头、加载、记录三部分组成。工兵园锥仪主要由测头、测杆、环形测力计、百分表组成。上述仪器仅能测定土壤承压强度，除“工兵园锥仪”外，均不能测量土壤强度小于0.83kgf/cm2的湿软土壤(但“工兵园锥仪”不能自动记录，由百分表读数)，测量范围一般为1～10kgf/cm2左右，最大加载压力为30kgf(如SY-1)。
因20cm内湿软土壤强度一般小于0.6kgf/cm2，10cm内湿软土壤强度一般小于0.2kgf/cm2，5cm内湿软土壤强度一般小于0.1kgf/cm2。本设计因采用一级刚度很小的拉簧来平衡配重组自重，故能测定极湿软土壤的承压强度。本设计最大加载压力为60或66kgf，自动记录的测量范围为第一级为0.1～0.4kgf/cm2，第二级为2～20kgf/cm2。
现有的土壤硬度计，如〔苏〕Bucxom，〔中〕TE-3型等，以“TE-3”为例，其主要结构由测头、加载、记录盘、摇把等组成，TE-3型测量的入土深度为20cm。
本设计仍用该台仪器，就能测定土壤硬度。本设计测量的入土深度为35cm，能自动记录“深度-硬度”曲线，土壤硬度的测试范围一级为6～66kg/cm2(用1cm2园锥测头)，若换第二、三级不同刚度压簧，其所要测定值将更大。
现有的土壤外附力/内聚力测定仪，其主要结构由测头、加载、测力等部分组成，该仪器最大加载力为30kg。
本设计仍用该台仪器便能测定土壤外附力/内聚力，并且本仪器的最大加载压力为66kg。
本设计的特点是用一台土壤强度综合测试仪就具有现已有几种仪器的功能，并且测量范围大，给制造，特别是使用带来很大的便利。
权利要求
1.一种土壤强度综合测试仪，其特征在于a、具有弹性元件拉簧[14]、压簧[12]、扭簧[22]、[24]、[27]和传动套[23]、主动柱[25]、长齿条[28]一套传力、传扭部件，使测杆[2]实现上、下或旋转运动的整总体布置。b、具有包括上锁销[20]、下锁销[41]、齿轮轴[17]、轴座[40]、卡销[39]组成锁位机构。c、具有由配重杆[4]、支承板[50]、记录笔[46]、双联齿轮[15]、正齿轮[44]、记录筒[10]组成的自动记录机构。
2.根据权项1(a)，其特征在于传动套〔23〕下部内壁与长齿条〔28〕外壁通过“鼓形”滑动连接，传动套〔23〕通过主动柱〔25〕拉着扭簧〔22〕〔24〕〔27〕转动，长齿条〔28〕随之旋转。
3.根据权项1、2，其特征在于三级扭簧〔22〕〔24〕〔27〕刚度分别为1、19、80kgf·mm/deg其旋转角分别为120°、60°、30°。
4.根据权项1(b)，其特征在于采用上锁销〔20〕、下锁销〔41〕可锁住长齿条〔28〕;齿轮轴〔17〕可在轴座〔40〕内轴向移动，并采用卡销〔39〕锁位。
5.根据权项1(c)，其特征有一个记录笔〔46〕固定在配重杆〔4〕、支承板〔50〕上，并与一对双联齿轮〔15〕带动的配有正齿轮〔44〕的记录筒〔10〕一起完成自动记录。
专利摘要
一种土壤强度综合测试仪，其一套传力传扭部件通过锁位机构使测杆产生上、下或旋转运动，来进行各种土壤强度的测量，从而改变目前各种不同的土壤强度需用不同的测量仪器进行测量的状况，并且该仪器采用自动记录，测量范围均大于现有测量仪器的测量范围。
文档编号G01N3/24GK85105332SQ85105332
公开日1986年10月29日 申请日期1985年7月10日
发明者王修斌, 王文隆 申请人:武汉工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan