一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，包括两根底部固定于黄土地层内的立柱、安装在两根所述立柱上部之间的上横梁、安装在上横梁底部的电动旋转座、水平安装在电动旋转座底部的电动下压头、位于电动下压头正下方的取土刀具、安装在取土刀具上部的下压板和安装在取土刀具外侧的组合式土样水平切割装置；上横梁底部设置有前后两个液压缸，两个所述液压缸均呈竖直向布设，两个所述液压缸的缸体固定在上横梁上且其活塞杆顶端均支顶在下压板上，所述下压板的上部前后两侧分别设置有一个供液压缸的活塞杆支顶的圆形支顶座。本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好。
【专利说明】一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于土体取样【技术领域】，尤其是涉及一种基于液压缸的黄土试样自动 取样设备。
【背景技术】
[0002] 取土器是用来提起下层试验土壤原状土作为试样以了解其性质，对软土原状土样 进行取样时，通常采用薄壁取土器取土，取土过程中，为使软土微弱的结构骨架得以较好地 保存而少受破坏，取土过程需非常谨慎，尽量减少甚至避免来自取土工具、取土方法等因素 对所取土样的扰动。取土器的直径不应小于tl20mm,对于砂土则可采用直径较小的取土 器，以免提取时脱落土样。实际取样过程中，为了解某一地层的地址状况，经常需要采用取 土垂直向下取土，若所取土样直径较大且土样含水量较高，对取土器进行提取时，经常出现 因土样脱落、取土器内所采集土样的底端与下方地层分离时带来的扰动等原因造成取样失 败的情形。另外，现有的取土器还存在使用操作不便、使用效果较差等缺陷。因而，现如今 缺少一种结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的基于液压缸的黄土试样自动 取样设备，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好，取样器垂直进入地层后能对所采 集土样底端进行切割，使得土样与原土层分离，从而大幅度提高取样质量，减少甚至避免为 使与原土层分离给土样带来的扰动，并且能有效减少土样脱落概率。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于 液压缸的黄土试样自动取样设备，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能 简便、快速完成取样过程，并且取样效果好。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于液压缸的黄土试 样自动取样设备，其特征在于：包括两根底部固定于黄土地层内的立柱、安装在两根所述立 柱上部之间的上横梁、安装在上横梁底部的电动旋转座、水平安装在电动旋转座底部的电 动下压头、位于电动下压头正下方的取土刀具、安装在取土刀具上部的下压板和安装在取 土刀具外侧的组合式土样水平切割装置；所述上横梁底部设置有前后两个液压缸，两个所 述液压缸均呈坚直向布设，两个所述液压缸的缸体固定在上横梁上且其活塞杆顶端均支顶 在下压板上，所述下压板的上部前后两侧分别设置有一个供液压缸的活塞杆支顶的圆形支 顶座；
[0005] 所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具外侧且对土样切割 用切割钢丝进行上下提升的切割钢丝提升架和对所述切割钢丝提升架进行上提与下压的 提升支架，所述取土刀具包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状护筒，所述 环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同；所述取土刀具呈坚直向布设，所述下压板 位于取土刀具的正上方；所述切割钢丝提升架呈坚直向布设，所述提升支架位于切割钢丝 提升架的正上方；
[0006] 所述切割钢丝提升架包括下套环、位于下套环正上方的上套环和多个均连接于下 套环与上套环之间的坚向连接板，所述下套环和上套环均呈水平布设；所述下套环为一侧 外侧壁上缠绕有切割钢丝的圆环且其底部设置有刀刃，所述下套环的底部外侧壁上设置有 两个供切割钢丝穿过的水平环；所述切割钢丝的两端分别从两个所述水平环穿出且其两端 分别装有一个拉环；所述坚向连接板为矩形板条或横截面为弧形的连接板，且坚向连接板 的左右两侧均设置有刀刃；所述下套环为由壁厚1_?2_的薄钢板弯曲形成的圆环，所述 坚向连接板为壁厚1mm?2mm的薄钢板；所述提升支架包括两个分别安装在上套环上的坚 向支架和支撑于两个所述坚向支架上的水平板，所述水平板位于上套环的正上方；两个所 述坚向支架呈对称布设且二者均为弧形支架，所述水平板为长方形板，且水平板上设置有 两个分别供切割钢丝固定的钢丝固定座；所述取土刀具的上部外侧壁上设置有多个对上套 环进行限位的上水平限位板，多个所述上水平限位板均位于同一水平面上且其均位于上套 环上方；
[0007] 所述下压板位于水平板下方，所述下压板与水平板呈垂直布设且其长度小于水平 板的长度；所述电动下压头位于水平板的正上方，所述电动下压头的底端支顶在水平板上， 所述下压板的上方中部设置有供电动下压头安装的安装座。
[0008] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述下套环的内侧壁 上设置有多个滑块，所述取土刀具的外侧壁上设置有多个分别供多个滑块上下滑移的坚向 滑槽，所述滑块的数量与坚向滑槽的数量相同，且多个所述滑块的布设位置分别与多个所 述坚向滑槽的布设位置一一对应；多个所述滑块和多个所述坚向滑槽均沿圆周方向均匀布 设。
[0009] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：两个所述液压缸分别 通过液压管路与液压油箱连接，所述液压管路上装有液压泵和三位四通电磁阀，所述电动 旋转座、电动下压头、液压泵和三位四通电磁阀均由主控器进行控制且其均与主控器相接。
[0010] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述坚向支架与上套 环之间以焊接方式连接，所述坚向支架与水平板之间通过连接螺栓进行连接。
[0011] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述下压板和水平板 的宽度相同且二者均为平直钢板。
[0012] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述上套环为钢筋环。
[0013] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述坚向连接板与下 套环和上套环之间均以焊接方式进行连接。
[0014] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述坚向连接板的数 量为两个，两个所述钢丝固定杆均呈坚直向布设。
[0015] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述下套环的坚向高 度为5cm?15cm。
[0016] 上述一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征是：所述水平板上装有对 其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检测单元和第二高度检测单元，所述下压 板上装有对其高度进行实时检测的第一高度检测单元，所述第一高度检测单元、旋转角度 检测单元和第二高度检测单元均与主控器相接。
[0017] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0018] 1、结构简单、设计合理且加工制作及安装布设方便，投入成本低。
[0019] 2、架设方便，将立柱固定在黄土地层中即可。
[0020] 3、使用操作简单，使用效果好且实用价值高，将取土刀具插入黄土土层之前，先将 切割钢丝提升架由下至上套装在取土刀具外侧，并将提升支架安装在切割钢丝提升架上； 同时，将切割钢丝在下套环的一侧外侧壁上缠绕后两端分别自水平环穿出，这样将取土刀 具插入黄土土层过程中，切割钢丝提升架与切割钢丝同步向下移动；之后，采用两个液压缸 坚直下压位于取土刀具上部的下压板，使得取土刀具坚直插入黄土土层内，且取土刀具坚 直插入黄土土层过程中，切割钢丝提升架同步向下移动，同时逐渐对切割钢丝进行下放，使 得从水平环穿出的切割钢丝始终处于坚直状态；待取土刀具插入到位后，通过电动下压头 对切割钢丝提升架进行坚直下压，直至下套环的底端高度低于取土刀具的底端高度；之后， 通过电动下压头上提水平板，使得切割钢丝提升架向上提升，向上提升后下套环的底端高 度仍低于取土刀具的底端高度，此时缠绕在下套环外侧壁上的切割钢丝在自身重力及土体 压力作用下自动下移至下套环底部；然后，向上提拉切割钢丝，使得移至下套环底部的切割 钢丝移至下套环的底部中央，位于下套环底部中央的切割钢丝呈水平布设且其位于所取土 样的正下方，随后再将切割钢丝两端分别固定在钢丝固定杆上，这样切割钢丝便与切割钢 丝提升架紧固连接为一体；然后，通过电动旋转座旋转水平板并带动切割钢丝提升架旋转， 使得切割钢丝同步旋转，旋转过程中，通过切割钢丝对土样底端进行切割，使得土样与原土 层分离；最后，再对取土刀具进行提取，从而因而能大幅度提高取样质量，减少甚至避免为 使与原土层分离给土样带来的扰动，同时能有效减少土样脱落概率，省时省力。下套环内侧 壁上所设置的滑块与取土刀具外侧壁上所设置的坚向滑槽相配合，能确保切割钢丝提升架 始终上下移动。
[0021] 实际操作简便，通过无线控制终端对电动旋转座和电动下压头进行控制，并且通 过旋转角度检测单元、第一高度检测单元和第二高度检测单元进行实时检测，并将检测结 果同步传送至无线控制终端。
[0022] 综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、 快速完成取样过程，并且取样效果好。
[0023] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型的使用状态参考图。
[0025] 图2为本实用新型下套环及切割钢丝的布设位置示意图。
[0026] 图3为本实用新型水平板、下压板、上套环与切割刀具的结构示意图。
[0027] 图4为本实用新型的电路原理框图。
[0028] 附图标记说明：
[0029] 1 一切割钢丝； 2-下套环； 3-上套环；
[0030] 4 一坚向连接板；5-水平环； 6-坚向支架；
[0031] 7 一7jC平板； 8 一钢丝固定座；
[0032] 10 一取土刀具； 11 一上水平限位板；12-下压板；
[0033] 13-滑块； 14 一坚向滑槽； 15-液压缸；
[0034] 16-黄土地层； 17-立柱； 18-上横梁；
[0035] 19 -电动旋转座；20 -电动下压头； 21-圆形支顶座；
[0036] 22-安装座； 23-液压泵； 24-三位四通电磁阀；
[0037] 25 一主控器； 26-旋转角度检测单兀；27-第二1?度检测单兀；
[0038] 28-第一高度检测单元。
【具体实施方式】
[0039] 如图1、图2、图3及图4所示，本实用新型包括两根底部固定于黄土地层16内的 立柱17、安装在两根所述立柱17上部之间的上横梁18、安装在上横梁18底部的电动旋转 座19、水平安装在电动旋转座19底部的电动下压头20、位于电动下压头20正下方的取土 刀具10、安装在取土刀具10上部的下压板12和安装在取土刀具10外侧的组合式土样水 平切割装置。所述上横梁18底部设置有前后两个液压缸15,两个所述液压缸15均呈坚直 向布设，两个所述液压缸15的缸体固定在上横梁18上且其活塞杆顶端均支顶在下压板12 上，所述下压板12的上部前后两侧分别设置有一个供液压缸15的活塞杆支顶的圆形支顶 座21。
[0040] 所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具10外侧且对土样切 割用切割钢丝1进行上下提升的切割钢丝提升架和对所述切割钢丝提升架进行上提与下 压的提升支架，所述取土刀具10包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状护 筒，所述环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同。所述取土刀具10呈坚直向布设， 所述下压板12位于取土刀具10的正上方。所述切割钢丝提升架呈坚直向布设，所述提升 支架位于切割钢丝提升架的正上方。
[0041] 所述切割钢丝提升架包括下套环2、位于下套环2正上方的上套环3和多个均连接 于下套环2与上套环3之间的坚向连接板4,所述下套环2和上套环3均呈水平布设。所 述下套环2为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝1的圆环且其底部设置有刀刃，所述下套环2 的底部外侧壁上设置有两个供切割钢丝1穿过的水平环5。所述切割钢丝1的两端分别从 两个所述水平环5穿出且其两端分别装有一个拉环9。所述坚向连接板4为矩形板条或横 截面为弧形的连接板，且坚向连接板4的左右两侧均设置有刀刃；所述下套环2为由壁厚 1mm?2mm的薄钢板弯曲形成的圆环，所述坚向连接板4为壁厚1mm?2mm的薄钢板。所述 提升支架包括两个分别安装在上套环3上的坚向支架6和支撑于两个所述坚向支架6上的 水平板7,所述水平板7位于上套环3的正上方。两个所述坚向支架6呈对称布设且二者均 为弧形支架，所述水平板7为长方形板，且水平板7上设置有两个分别供切割钢丝1固定的 钢丝固定座8。所述取土刀具10的上部外侧壁上设置有多个对上套环3进行限位的上水平 限位板11，多个所述上水平限位板11均位于同一水平面上且其均位于上套环3上方。
[0042] 所述下压板12位于水平板7下方，所述下压板12与水平板7呈垂直布设且其长 度小于水平板7的长度。所述电动下压头20位于水平板7的正上方，所述电动下压头20 的底端支顶在水平板7上，所述下压板12的上方中部设置有供电动下压头20安装的安装 座22。
[0043] 本实施例中，所述下套环2的内侧壁上设置有多个滑块13,所述取土刀具10的外 侧壁上设置有多个分别供多个滑块13上下滑移的坚向滑槽14,所述滑块13的数量与坚向 滑槽14的数量相同，且多个所述滑块13的布设位置分别与多个所述坚向滑槽14的布设位 置一一对应；多个所述滑块13和多个所述坚向滑槽14均沿圆周方向均匀布设。
[0044] 实际使用时，两个所述液压缸15分别通过液压管路与液压油箱连接，所述液压管 路上装有液压泵23和三位四通电磁阀24,所述电动旋转座19、电动下压头20、液压泵23和 三位四通电磁阀24均由主控器25进行控制且其均与主控器25相接。
[0045] 本实施例中，所述坚向支架6与上套环3之间以焊接方式连接，所述坚向支架6与 水平板7之间通过连接螺栓进行连接。
[0046] 并且，所述下压板12和水平板7的宽度相同且二者均为平直钢板。
[0047] 本实施例中，所述上套环3为钢筋环。
[0048] 实际加工时，所述坚向连接板4与下套环2和上套环3之间均以焊接方式进行连 接。
[0049] 本实施例中，所述坚向连接板4的数量为两个，两个所述钢丝固定杆8均呈坚直向 布设。
[0050] 并且，所述下套环2的坚向高度为5cm?15cm。
[0051] 同时，所述水平板7上装有对其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检 测单元26和第二高度检测单元27,所述下压板12上装有对其高度进行实时检测的第一高 度检测单元28,所述第一高度检测单元28、旋转角度检测单元26和第二高度检测单元27 均与主控器25相接。
[0052] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于：包括两根底部固定于黄土 地层（16)内的立柱（17)、安装在两根所述立柱（17)上部之间的上横梁（18)、安装在上横 梁（18)底部的电动旋转座（19)、水平安装在电动旋转座（19)底部的电动下压头（20)、位 于电动下压头（20)正下方的取土刀具（10)、安装在取土刀具（10)上部的下压板（12)和安 装在取土刀具（10)外侧的组合式土样水平切割装置；所述上横梁（18)底部设置有前后两 个液压缸（15)，两个所述液压缸（15)均呈坚直向布设，两个所述液压缸（15)的缸体固定在 上横梁（18)上且其活塞杆顶端均支顶在下压板（12)上，所述下压板（12)的上部前后两侧 分别设置有一个供液压缸（15)的活塞杆支顶的圆形支顶座（21); 所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具（10)外侧且对土样切割 用切割钢丝（1)进行上下提升的切割钢丝提升架和对所述切割钢丝提升架进行上提与下 压的提升支架，所述取土刀具（10)包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状 护筒，所述环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同；所述取土刀具（10)呈坚直向布 设，所述下压板（12)位于取土刀具（10)的正上方；所述切割钢丝提升架呈坚直向布设，所 述提升支架位于切割钢丝提升架的正上方； 所述切割钢丝提升架包括下套环（2)、位于下套环（2)正上方的上套环（3)和多个均 连接于下套环（2)与上套环（3)之间的坚向连接板（4)，所述下套环（2)和上套环（3)均呈 水平布设；所述下套环（2)为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝（1)的圆环且其底部设置有刀 刃，所述下套环（2)的底部外侧壁上设置有两个供切割钢丝（1)穿过的水平环（5);所述切 割钢丝（1)的两端分别从两个所述水平环（5)穿出且其两端分别装有一个拉环（9);所述 坚向连接板（4)为矩形板条或横截面为弧形的连接板，且坚向连接板（4)的左右两侧均设 置有刀刃；所述下套环⑵为由壁厚1mm?2mm的薄钢板弯曲形成的圆环，所述坚向连接板 (4)为壁厚1mm?2mm的薄钢板；所述提升支架包括两个分别安装在上套环（3)上的坚向 支架（6)和支撑于两个所述坚向支架（6)上的水平板（7)，所述水平板（7)位于上套环（3) 的正上方；两个所述坚向支架（6)呈对称布设且二者均为弧形支架，所述水平板（7)为长方 形板，且水平板（7)上设置有两个分别供切割钢丝（1)固定的钢丝固定座（8);所述取土刀 具（10)的上部外侧壁上设置有多个对上套环（3)进行限位的上水平限位板（11)，多个所述 上水平限位板（11)均位于同一水平面上且其均位于上套环（3)上方； 所述下压板（12)位于水平板（7)下方，所述下压板（12)与水平板（7)呈垂直布设且 其长度小于水平板（7)的长度；所述电动下压头（20)位于水平板（7)的正上方，所述电动 下压头（20)的底端支顶在水平板（7)上，所述下压板（12)的上方中部设置有供电动下压 头（20)安装的安装座（22)。
2. 按照权利要求1所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于：所 述下套环（2)的内侧壁上设置有多个滑块（13)，所述取土刀具（10)的外侧壁上设置有多 个分别供多个滑块（13)上下滑移的坚向滑槽（14)，所述滑块（13)的数量与坚向滑槽（14) 的数量相同，且多个所述滑块（13)的布设位置分别与多个所述坚向滑槽（14)的布设位置 一一对应；多个所述滑块（13)和多个所述坚向滑槽（14)均沿圆周方向均匀布设。
3. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在 于：两个所述液压缸（15)分别通过液压管路与液压油箱连接，所述液压管路上装有液压泵 (23)和三位四通电磁阀（24)，所述电动旋转座（19)、电动下压头（20)、液压泵（23)和三位 四通电磁阀（24)均由主控器（25)进行控制且其均与主控器（25)相接。
4. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述坚向支架（6)与上套环（3)之间以焊接方式连接，所述坚向支架（6)与水平板（7)之 间通过连接螺栓进行连接。
5. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述下压板（12)和水平板（7)的宽度相同且二者均为平直钢板。
6. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述上套环（3)为钢筋环。
7. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述坚向连接板（4)与下套环（2)和上套环（3)之间均以焊接方式进行连接。
8. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述坚向连接板（4)的数量为两个，两个所述钢丝固定杆（8)均呈坚直向布设。
9. 按照权利要求1或2所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于： 所述下套环⑵的坚向高度为5cm?15cm。
10. 按照权利要求3所述的一种基于液压缸的黄土试样自动取样设备，其特征在于：所 述水平板（7)上装有对其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检测单元（26)和 第二高度检测单元（27)，所述下压板（12)上装有对其高度进行实时检测的第一高度检测 单元（28)，所述第一高度检测单元（28)、旋转角度检测单元（26)和第二高度检测单元（27) 均与主控器（25)相接。
【文档编号】E21B49/06GK204212773SQ201420696672
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】刘建强 申请人:西安航空学院