专利名称:一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，属于农业机械领域。本实用新型包括手柄Ⅰ、手柄Ⅱ、手柄Ⅲ、压杆Ⅰ、弹簧按钮Ⅰ、套筒Ⅰ、压杆Ⅱ、弹簧按钮Ⅱ、套筒Ⅱ、外筒、槽Ⅳ、支撑装置、销Ⅰ、斜杆、销Ⅱ、螺栓Ⅰ、螺母Ⅰ、取土器Ⅰ、破土器、稳定架、外罩、螺栓Ⅱ、螺母Ⅱ、取土器Ⅱ、套筒Ⅲ、滑轨Ⅰ、槽Ⅰ、槽Ⅱ、槽Ⅲ、挡片Ⅰ、套筒Ⅳ、滑轨Ⅱ、锁头、环形圈Ⅰ、控制器、控制按钮、挡片Ⅱ、步进电机、电机箱、中心轴、连接轴Ⅰ、齿轮、齿条、墙卡Ⅰ、墙卡Ⅱ、连接轴Ⅱ、底板、三角架、直杆、槽Ⅴ、螺栓Ⅲ、螺母Ⅲ、环形圈Ⅱ、环形圈Ⅲ、开关Ⅰ、开关Ⅱ、开关Ⅲ、压杆Ⅲ、套筒Ⅴ、总按钮、正向启动按钮、反向启动按钮、挡片Ⅲ。本实用新型可实现既能垂直方向又能水平方向的取土操作，且在取土过程中对原状土的扰动作用较小，可实现半自动化。
【专利说明】一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，属于农业机械领域。
【背景技术】
[0002]土壤理化性质(如土壤水，肥、盐和重金属等)研宄对于探讨土壤环境对植物生长的影响有着非常重要的作用，如何获取原状土相关数据是这一研宄的关键所在，但在实际取土过程中会对原有土壤压实等而破坏原状土结构，从而获得的相关土壤参数与实际不符，甚至出现较大的偏差，这在很大程度上阻碍了与土壤相关的一系列试验的顺利进行，特别是常规的原状土取土方法大多采用挖剖面法，虽然这种方法可以实现原状土的取土工作，但实际操作费工、费时和费力。因此，如何能够快速获取一定深度和不同土壤剖面且扰动程度较小的原状土对于相关研宄来说具有重要意义。
[0003]当前，为使测得的土样数据较为准确，主要通过原状取土器来实现，如实用新型专利一种原状土取土器(201320308632.5)、一种浅层原状土取土器(201320488119.9)、一种取土器(201320204521.X)，前两种取土器通过手动方式实现进土及出土操作，后者通过电液推杆作为驱动实现取土操作，三种取土器均可实现浅层土壤的取土操作，取土过程对原状土的扰动作用相对较小，所取土样较接近原状土，取土过程简便快捷，优于传统击打式取土方式，但其均适用于浅层土壤取土且只能实现垂直方向上取土；发明专利一种原状土取土装置及其采集方法(201310594332.2)，该取土装置能够实现对不同深度土壤采样的目的，操作方法相对简单，但不能采集水平方向不同剖面的原状土。发明专利一种深层土壤取土器(201210577269.7)实现了深层土壤取样的目的，操作简便易行，但其通过脚踏压力杆驱动实现进土及出土操作，该装置操作相对耗时费力且只能实现垂直方向上取土。发明专利一种滑带土原状取土器(201310323843.0)，该取土器能够实现滑带原状土取样的目的，且适用于横向和纵向钻进取土，通过人力操控对称手柄完成动力输入，操作相对简便，对原状土的扰动较小，由于其通过人力完成，操作速度相对较慢，特别是该装置不能同时获取垂直和水平方向的原状土样，加之，该装置获取水平方向的原状土样时也需要人工开挖土壤剖面，费工、费时和费力。基于以上取土装置的缺陷，本实用新型提供了一种既能实现垂直方向又能水平方向的取土装置，该装置能够实现垂直向和水平向连续取土操作，而且具有取土深度可调的功能，所取土样不仅可在外筒中部分离，而且在取较深层土壤时，可通过外筒上端口完成所取土样的分离，操作过程对原状土的扰动作用较小，所取土样较为接近原状土。本装置可实现半自动化操作，具有较强的实用性，装置各部分之间可拆卸，省时省力、成本相对较低、使用方便、操作速度快、效率高。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，可进行垂直和水平方向取土，能够获取扰动程度较小的原状土，所取垂直和水平向土样在原状土基本理化性质的相关分析中起到互补作用，具有重要的现实意义。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，包括手柄I 1、手柄II 2、手柄III 3、压杆I 4、弹簧按钮I 5、套筒I 6、压杆II 7、弹簧按钮II 8、套筒II 9、外筒10、槽IV 11、支撑装置12、销I 13、斜杆14、销II 15、螺栓I 16、螺母I 17、取土器I 18、破土器19、稳定架20、外罩21、螺栓II 22、螺母II 23、取土器II 24、套筒III 25、滑轨I 26、槽I 27、槽II 28、槽III 29、挡片I 30、套筒IV 31、滑轨II 32、锁头33、环形圈I 34、控制器35、控制按钮36、挡片II 37、步进电机38、电机箱39、中心轴40、连接轴I 41、齿轮42、齿条43、墙卡I 44、墙卡II 45、连接轴II 46、底板47、三角架48、直杆49、槽V 50、螺栓III 51、螺母III 52、环形圈II 53、环形圈III 54、开关I 55、开关II 56、开关III 57、压杆III 58、套筒V 59、总按钮60、正向启动按钮61、反向启动按钮62、挡片III 63 ;其中手柄I I和外筒10相连且手柄I I设于外筒10最上端，外筒10中部开有槽IV 11，破土器19设于外筒10最底端，稳定架20和外罩21相连后分别置于外筒10上端口内外两侧(图中虚线所框部分)，稳定架20中心及左侧分别设有环形圈III 54和环形圈II 53，外罩21侧部开有孔及槽V 50，螺栓III 51可穿过外罩21侧部及外筒10上端孔并通过螺母III 52固定，手柄I I可穿过槽
V50 ;手柄II 2和压杆I 4相连，压杆I 4穿过稳定架20上的环形圈III 54与套筒I 6相连，压杆I 4底端设有弹簧按钮I 5，套筒I 6末端通过销I 13和斜杆14相连，斜杆14末端通过销II 15和套筒III25相连，取土器II 24套在套筒III25内并通过螺栓II 22、螺母II 23固定，靠近螺栓II 22、螺母II 23处设有挡片II 37，挡片II 37以外部分的取土器II 24用于水平取土并装土；手柄III 3和压杆II 7相连，压杆II 7穿过稳定架20上的环形圈II 53与套筒II 9相连，压杆II 7底端设有弹簧按钮II 8，套筒II 9末端套于套筒VI 31内，通过螺栓
I16、螺母I 17将套筒II 9和套筒VI 31固定，套筒VI 31固定于取土器I 18左上方；外筒10前后均开槽III 29，槽III 29上端与手柄I I和外筒10的连接处同高，槽III 29下端设于螺栓I 16、螺母I 17以上一定距离处，槽III 29两边设有滑轨I 26，滑轨I 26上设有竖直方向的槽II 28及等间距排列的槽I 27，槽III 29以上未贯通外筒10部分设有狭缝，狭缝和槽III 29处于同一竖直平面内，挡片I 30能从外筒10上端口狭缝穿下并卡在槽II 28内上下移动；支撑装置12上设有滑轨II 32、锁头33及环形圈I 34，销I 13安装在支撑装置12中环形圈I 34以下，套筒III 25及取土器II 24可在滑轨II 32内水平移动，以实现取土器II 24水平进土并取土 ；步进电机38安装于电机箱39内部，电机箱39通过三角架48支撑，三角架48上设有底板47，电机箱39置于底板47上并固定，开关I 55、开关II 56、开关III 57设于电机箱39侧面，开关I 55、开关II 56、开关III 57分别和电路图中的总按钮60、正向启动按钮61、反向启动按钮62接通，连接轴I 41和步进电机38中心轴40相连，齿轮42固定在连接轴I 41上，电机箱39底部设有直杆49，直杆49端部及齿条43上、下端均开孔，齿条43穿过直杆49端部孔，墙卡I 44端部卡在外筒10上，墙卡I 44的连杆穿过齿条43下端孔，墙卡II 45的连杆与连接轴II 46相连，连接轴II 46穿过齿条43上端孔，墙卡II 45端部可卡在压杆I 4、压杆II 7及压杆III 58上，压杆III 58和套筒V 59相连。
[0006]所述套筒VI 31的高度较低，以能被螺栓I 16、螺母I 17固定为宜。
[0007]所述直杆49端部孔径大小和齿条43相匹配，齿条43上、下端孔径大小分别和连接轴II 46、墙卡I 44连杆直径相匹配。
[0008]所述槽II 28为竖直长条状，槽I 27设为直径大小相等的圆孔。
[0009]所述挡片I 30为大小和槽III 29相匹配的矩形长条，挡片I 30宽度以其能卡在槽
II28内且可上下移动为宜。
[0010]所述墙卡I 44及墙卡II 45分别由大小相匹配的两卡墙组装而成。
[0011]所述槽IV 11和槽III 29的前后方开口方向一致。
[0012]所述压杆I 4、压杆II 7及压杆III 58直径大小接近。
[0013]所述压杆I 4、压杆II 7及压杆III 58均需高出外筒10上端口一定距离。
[0014]所述支撑装置12内各部分之间、稳定架20与外罩21及电机箱39底部直杆49均可拆卸。
[0015]本实用新型的工作原理是:
[0016]步进电机38为三相步进电机，开关I 55和电路图中的总按钮60接通，开关I 55的作用是接通或断开三相电源，开关II 56和电路图中的正向启动按钮61接通，开关III 57和电路图中的反向启动按钮62接通，开关II 56和开关III 57的作用是控制步进电机38正反转，正向启动:合上开关I 55接通三相电源，按下开关II 56，KMl (KMl和KM2为交流接触器)通电吸合并自锁，主触头闭合接通步进电机38，步进电机38正转；反向启动:合上开关I 55接通三相电源，按下开关III 57，KM2通电吸合并通过辅助触点自锁，步进电机38反转。三相电源接通后，可直接按下开关II 56 (正向)或开关III 57 (反向)，使步进电机38变换运行方向，即在开关I 55处于接通状态时通过开关II 56 (正向)和开关III 57 (反向)控制步进电机38正反转。
[0017]操作时应根据采样深度调好三角架48角度并连接外筒10及驱动装置，取土时首先需完成破土器19进土并将废土取出，此时外筒10内只需安装压杆III 58和套筒V 59，压杆III 58末端和套筒V 59相连，将挡片I 30从外筒10上端口狭缝中穿下并沿槽II 28滑到槽III 29最底端，避免破土时杂土进入外筒10内，稳定架20与外罩21相连后分别置于外筒10上端口内外两侧，螺栓III 51穿过外罩21侧部及外筒10、压杆III 58上端孔后通过螺母III52固定，连接墙卡I 44、外筒10及齿条43，按下开关I 55接通三相电源，再按开关II 56，步进电机38正转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42带动齿条43向下运动，齿条43推动墙卡I 44向下运动，墙卡I 44推动外筒10向下运动，破土器19在外筒10推动作用下完成破土操作，由于破土后需将废土取出，参照外筒10壁上的刻度当破土器19进土一定深度(小于采样深度)后关闭开关I 55并取下螺栓III 51、螺母III 52，连接墙卡II 45、压杆III 58及连接轴II 46并断开墙卡I 44与齿条43，按下开关I 55后再按开关III 57，步进电机38反转，连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45拉动压杆III 58向上运动，压杆III 58拉动套筒V 59向上运动，当套筒V 59移出外筒10上端口后关闭开关I 55，此时稳定架20套于压杆III 58上且外罩21和稳定架20仍相连，将所取废土分离后按下开关I 55后再按开关II 56，压杆III 58及套筒V 59将在墙卡II 45推动作用下返回原位置，关闭开关I 55后重新通过螺栓III 51、螺母III 52固定外罩21、压杆III 58及外筒10并连接墙卡I 44与齿条43，按下开关I 55后再按开关II 56重复以上操作可分多次将废土取出，即在接近采样深度一定距离后进行多次重复操作将废土取出，避免取土时因上层土壤的累积而挤压破坏原状土。当采样深度处以上的土壤全部取出后可开始目标深度处土样的垂直采集:打开螺栓III 51、螺母III 52将稳定架20、外罩21、压杆III 58及套筒V 59全部拆卸，将压杆II 7、套筒II 9、套筒IV 31、取土器I 18连接后装入外筒10内，使墙卡I 44与齿条43相连，墙卡II 45和连接轴II 46断开，用螺栓III 51、螺母
III52将外罩21、外筒10及压杆II 7固定，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38正转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42带动齿条43向下运动，齿条43带动墙卡I 44向下运动，墙卡I 44推动外筒10向下运动，破土器19在外筒10推动作用下进土，参照外筒10壁上的刻度，当外筒10进土深度达到要求时关闭开关I 55，取下螺栓III 51、螺母III 52，断开墙卡I 44和齿条43并连接墙卡II 45、压杆II 7及连接轴II 46，按下开关I 55后再按开关III 57，步进电机38反转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41反转，连接轴I 41带动齿轮42反转，齿轮42带动齿条43向上运动，齿条43通过连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45拉动压杆II 7向上运动，压杆II 7拉动套筒II 9向上运动，套筒II 9拉动取土器I 18向上运动，当取土器I 18移出外筒10上端口后关闭开关I 55，打开螺栓I 16、螺母I 17将所取土样分离，按下开关I 55后再按开关II 56，取土器I 18返回原位置后关闭开关I 55，连接墙卡I 44和齿条43并断开墙卡II 45和连接轴II 46，用螺栓III 51、螺母III 52将外罩21、外筒10及压杆II 7固定，重复以上操作即可实现动力驱动作用下不同深度垂向取样的目的。水平方向取土操作:将压杆I 4、套筒I 6、支撑装置12连接后装入外筒10内，断开外筒10和墙卡I 44，连接压杆
I4、墙卡II 45及连接轴II 46，此时无需固定外罩21及外筒10，按动控制按钮36使锁头33处于关闭状态，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38正转，连接轴II 46带动墙卡II 45向下运动，墙卡II 45推动压杆I 4、套筒I 6及支撑装置12下移，参照压杆I 4上的刻度当支撑装置12到达取样深度时关闭开关I 55并按动控制按钮36，锁头33卡在槽
I27后支撑装置12固定不动，将挡片I 30沿槽II 28手动拉到支撑装置12以上位置，按下开关I 55后再按下开关II 56，步进电机38继续正转，步进电机38中心轴40带动连接轴
I41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42带动齿条43向下运动，齿条43通过连接轴II 46推动墙卡II 45向下运动，墙卡II 45推动压杆I 4向下运动，压杆I 4推动套筒I 6向下运动，套筒I 6末端通过销I 13推动斜杆14向下运动，斜杆14末端通过销II 15推动套筒III 25沿水平方向运动，套筒III 25连同取土器II 24 一起水平进土并取土，取土完成后按动控制按钮36关闭锁头33并按下开关III 57，步进电机38反转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41反转，连接轴I 41带动齿轮42反转，齿轮42拉动齿条43向上运动，齿条43通过连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45通过压杆I 4向上拉动套筒I 6，套筒I 6通过销I 13拉动斜杆14，斜杆14通过销II 15拉动套筒III 25及取土器II 24，由于环形圈I 34的直径小于销I 13的直径，故销I 13上移小段距离后支撑装置12将会随套筒I 6 —起上移，参照压杆I 4上的刻线，当支撑装置12上升到距离地面一定高度时关闭开关I 55并按动控制按钮36使锁头33弹出卡入槽I 27内，按下开关I 55后再按开关
II56，步进电机38正转，齿轮42通过齿条43、连接轴II 46带动墙卡II 45向下运动，墙卡
II45推动压杆I 4向下运动，压杆I 4推动套筒I 6向下运动，套筒I 6末端通过销I 13推动斜杆14向下运动，斜杆14末端通过销II 15推动套筒III 25及取土器II 24沿水平方向运动，当取土器II 24完全伸出槽III 29时关闭开关I 55，打开螺栓II 22、螺母II 23将所取土样分离，水平方向取土并分离操作过程即可完成。重复以上操作即可连续进行垂直及水平方向取土并分离土操作。
[0018]当采样深度相对较浅，外筒10无需完全进入土壤且槽IV 11处于地面以上时，无需启动驱动装置手动即可完成取土器I 18和取土器II 24取土后的出土操作，对于土质较松的土壤可通过手柄I I下压外筒10使破土器19破土，参照外筒10壁上的刻度当外筒10进土深度达到要求后即可，按动控制器35上的控制按钮36，使锁头33处于关闭状态，通过手柄II 2向上拉动压杆I 4，压杆I 4拉动套筒I 6，套筒I 6通过销I 13拉动斜杆14，斜杆14通过销II 15拉动套筒III 25及取土器II 24，当销I 13上升到环形圈I 34位置后将被环形圈I 34挡住而不能继续上升，此时取土器II 24及套筒III 25完全进入外筒10内，继续给手柄II 2施加向上的拉力，支撑装置12将在套筒I 6的拉力作用下继续上升，当支撑装置12上移到槽IV 11的位置时按动控制按钮36使锁头33弹进槽I 27卡住，支撑装置12固定不动，若压杆I 4完全伸出外筒10，则需用手按动弹簧按钮I 5并通过手柄II 2下压压杆I 4，使压杆I 4完全套入套筒I 6后继续给套筒I 6施加向下的压力，套筒I 6末端通过销I 13推动斜杆14，斜杆14末端通过销II 15推动套筒III 25及取土器II 24，当取土器
II24完全伸出槽IV 11时停止施加压力，打开螺栓II 22、螺母II 23将已取土壤分离，之后重新固定螺栓II 22、螺母II 23，当水平方向取土器II 24中的土壤分离后，按动控制按钮36使锁头33处于关闭状态，同时用手通过手柄II 2继续向上拉压杆I 4小段距离后按动控制按钮36使锁头33处于打开状态，支撑装置12将在槽IV 11以上位置固定，避免与垂直方向取土器I 18在槽IV 11处分离土样时发生碰撞，之后通过手柄III 3向上拉压杆II 7，压杆II 7通过套筒II 9拉动取土器I 18向上运动，当取土器I 18上移到槽IV 11的位置时，将挡片III63水平插入槽IV 11底部挡住取土器I 18以防止其下滑，打开螺栓I 16、螺母I 17将取土器I 18内的土壤分离，之后用螺栓I 16、螺母I 17重新固定好取土器I 18。重复以上操作，水平及垂直方向所取土样的手动出土及分离过程即可完成。
[0019]该装置各部分可拆卸，能进行垂直和水平向取土操作，取土过程对原状土的扰动作用小。该装置相对简单且能实现半自动化操作，操作简便，省时省力，效率高，速度快。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]1、本装置垂直及水平向取土器，可实现既能垂直方向又能水平方向的取土操作，不仅在取土较深时能够通过驱动装置较快的实现垂直和水平方向上的进土、取土及出土操作，而且当取土深度较浅时能够通过手动操作的方式实现垂直和水平方向的进土、取土、出土及分离土操作，该取土装置灵活多变，能根据具体情况而进行不同的操作，取土时对原状土的扰动作用较小，通过对所取垂直和水平方向土样的对比分析，可得到更为接近原状土的相关参数。这将为与土壤学相关的所有学科及作物栽培方面提供更为有效可靠的数据，对农业相关技术的进一步提高有着非常重要的作用；
[0022]2、本装置垂直及水平向取土器，根据取土深度，所取土壤可在外筒中部的槽IV或外筒上端口取出，操作具有灵活性；
[0023]3、本装置垂直及水平向取土器，当垂直方向一定深度取土时，可在目标取土深度以上一定距离处进行多次取土操作，将上层非目标土壤取出，避免上层非目标土壤在取土时挤压破坏下层目标土壤，使获得的土样数据更为接近原状土 ；
[0024]4、本装置垂直及水平向取土器的动力驱动装置和取土装置具有相对独立性，且动力驱动装置各部分间可拆卸；
[0025]5、本实用新型可实现半自动化，具有操作简单、省时省力、成本较低、速度快、效率高的优点，通过所取垂直和水平方向土样能起到对原状土相关参数的补偿作用。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的结构示意图；
[0027]图2为本实用新型步进电机的电路结构示意图；
[0028]图3为本实用新型取土器II示意图；
[0029]图4为本实用新型的外筒与取土器I局部放大图；
[0030]图5为本实用新型支撑装置示意图；
[0031]图6为本实用新型支撑装置、取土器I及套筒I连接示意图；
[0032]图7为本实用新型控制器示意图；
[0033]图8为本实用新型的套筒和压杆(压杆I与套筒I及压杆II与套筒II)连接示意图；
[0034]图9为本实用新型支撑装置和外筒示意图；
[0035]图10为本实用新型墙卡示意图；
[0036]图11为本实用新型外罩示意图；
[0037]图12为本实用新型稳定架示意图；
[0038]图13为本实用新型外罩和稳定架连接示意图；
[0039]图14为本实用新型压杆II1、套筒V及外筒装置示意图。
[0040]图中各标号:1-手柄I，2-手柄II，3-手柄III，4-压杆I，5-弹簧按钮I，6_套筒I，7-压杆II，8-弹簧按钮II，9-套筒II，10-外筒，11-槽IV，12-支撑装置，13-销I，14-斜杆，15-销II，16-螺栓I，17-螺母I，18-取土器I，19-破土器，20-稳定架，21-外罩，22-螺栓 II，23-螺母 II，24-取土器 II，25-套筒III，26-滑轨 I，27-槽 I，28-槽 II，29-槽III，30-挡片I，31-套筒IV，32-滑轨II，33-锁头，34-环形圈I，35-控制器，36-控制按钮，37-挡片II，38-步进电机，39-电机箱，40-中心轴，41-连接轴I，42-齿轮，43-齿条，44-墙卡I，45-卡墙II，46-连接轴II，47-底板，48-三角架，49-直杆，50-槽V，51-螺栓III，52-螺母III，53-环形圈II，54-环形圈III，55-开关I，56-开关II，57-开关III，58-压杆III，59-套筒V，60-总按钮，61-正向启动按钮，62-反向启动按钮，63-挡片III。
【具体实施方式】
[0041]实施例1:如图1-14所示，一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，包括手柄I 1、手柄II 2、手柄III 3、压杆I 4、弹簧按钮I 5、套筒I 6、压杆II 7、弹簧按钮II 8、套筒II 9、外筒10、槽IV 11、支撑装置12、销I 13、斜杆14、销II 15、螺栓I 16、螺母I 17、取土器I 18、破土器19、稳定架20、外罩21、螺栓II 22、螺母II 23、取土器II 24、套筒III 25、滑轨I 26、槽I 27、槽II 28、槽III 29、挡片I 30、套筒IV 31、滑轨II 32、锁头33、环形圈I 34、控制器35、控制按钮36、挡片II 37、步进电机38、电机箱39、中心轴40、连接轴I 41、齿轮42、齿条43、墙卡I 44、墙卡II 45、连接轴II 46、底板47、三角架48、直杆49、槽V 50、螺栓
III51、螺母III 52、环形圈II 53、环形圈III 54、开关I 55、开关II 56、开关III 57、压杆III 58、套筒V 59、总按钮60、正向启动按钮61、反向启动按钮62、挡片III 63 ;其中手柄I I和外筒10相连且手柄I I设于外筒10最上端，外筒10中部设有槽IV 11，破土器19设于外筒10最底端，手柄II 2和压杆I 4相连，压杆I 4穿过稳定架20上的环形圈III 54与套筒I 6相连，压杆I 4底端设有弹簧按钮I 5，套筒I 6末端通过销I 13和斜杆14相连，斜杆14末端通过销II 15和套筒III 25相连，取土器II 24套于套筒III 25内并通过螺栓II 22、螺母II 23固定，取土器II 24取土及装土部分用挡片II 37隔开；手柄III 3和压杆II 7相连，压杆II 7穿过稳定架20上的环形圈II 53与套筒II 9相连，套筒II 9末端套于套筒VI 31内，套筒VI 31固定于取土器I 18左上方，通过螺栓I 16和螺母I 17固定套筒II 9和套筒IV 31 ;外筒10前后均开槽III 29，槽III 29上端与手柄I I和外筒10的连接处同高，槽III 29下端设于螺栓
I16、螺母I 17以上一定距离处，槽III29两边设有滑轨I 26，滑轨I 26上设有竖直方向的槽II 28及等间距排列的槽I 27，槽III 29以上未贯通外筒10部分设有狭缝，狭缝与槽III 29处于同一竖直平面内，挡片I 30能穿过狭缝后卡在槽II 28内上下移动；支撑装置12上设有滑轨II 32、锁头33及环形圈I 34，销I 13安装在支撑装置12中环形圈I 34以下，套筒
III25及取土器II 24可在滑轨II 32内沿水平方向移动，以实现取土器II 24水平取土操作；步进电机38设于电机箱39内部，开关I 55、开关II 56、开关III57设于电机箱39侧面，电机箱39通过三角架48支撑，三角架48上设有底板47，电机箱39置于底板47上并固定，连接轴I 41和步进电机38中心轴40相连，齿轮42固定在连接轴I 41上，电机箱39底部设有直杆49，直杆49端部及齿条43上、下端均开孔，齿条43穿过直杆49端部孔，墙卡I 44端部卡在外筒10上，墙卡I 44的连杆穿过齿条43下端孔，墙卡II 45的连杆与连接轴II 46相连，连接轴II 46穿过齿条43上端孔，墙卡II 45端部可卡在压杆I 4、压杆II 7及压杆III 58上，压杆III 58和套筒V 59相连。
[0042]所述驱动装置由一对完全相同的步进电机38、齿轮42、齿条43、三角架48组装而成。
[0043]所述齿条43为不完全齿条。
[0044]所述支撑装置12的位置始终在取土器I 18之上。
[0045]所述手柄II 2与压杆I 4、手柄III 3与压杆II 7及外筒10和破土器19之间可拆卸。
[0046]所述挡片I 30高度大于外筒10。
[0047]所述套筒V 59外径与破土器19内径相同且套筒V 59具有一定高度。
[0048]实施例2:—种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，操作时根据取土深度调节好三角架48角度并连接驱动装置及外筒10，取土时首先需完成破土器19破土并将废土取出，此时外筒10内只安装压杆III 58和套筒V 59，同时将挡片I 30从外筒10上端口狭缝中穿下并沿槽II 28滑到槽III 29最低端，避免破土时杂土进入外筒10内，将稳定架20与外罩21相连后分别置于外筒10上端口内外两侧，螺栓III51穿过外罩21侧部及外筒10、压杆III 58上端孔后通过螺母III 52固定，使墙卡I 44、外筒10及齿条43处于连接状态，按下开关I 55再按开关II 56，步进电机38正转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42推动齿条43向下运动，齿条43推动墙卡I 44向下运动，墙卡I 44推动外筒10向下运动，破土器19在外筒10推动作用下完成破土操作，由于破土后需将废土取出，参照外筒10壁上的刻度当破土器19进土一定深度(小于目标采样深度)后关闭开关I 55，取下螺栓III 51、螺母III 52，连接墙卡II 45、压杆III 58及连接轴
II46并断开墙卡I 44和外筒10，按下开关I 55后再按开关III 57，步进电机38反转，连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45拉动压杆III 58向上运动，压杆III 58拉动套筒V59向上运动，当套筒V 59移出外筒10上端口后关闭开关I 55并将所取废土分离，按下开关I 55后再按开关II 56，压杆III 58及套筒V 59在墙卡II 45推动作用下返回原位置，重新通过螺栓III 51、螺母III 52固定外罩21、压杆III 58及外筒10，按下开关I 55后再按开关
II56，步进电机38继续正转，当外筒10再次进入一定深度(小于目标采样深度)后关闭开关I 55重复以上操作取出废土，即在接近目标采样深度一定距离后进行多次重复操作将废土取出，避免取土时因非目标土壤的累积而挤压破坏目标土壤。
[0049]实施例3: —种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，当采样深度处以上土壤全部取出后可进行垂直取土操作:打开螺栓III 51、螺母III52将稳定架20、外罩21及压杆III58和套筒V 59全部拆卸，将压杆II 7、套筒II 9、套筒IV 31、取土器I 18连接后装入外筒10内，连接墙卡I 44和齿条43并断开墙卡II 45和连接轴II 46，安装完成后通过螺栓
III51、螺母III 52将外罩21、压杆II 7及外筒10固定，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38正转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42带动齿条43向下运动，齿条43通过墙卡I 44推动外筒10向下运动，参照外筒10上的刻度，当外筒10进土深度达到要求时关闭开关I 55并取下螺栓III51、螺母III52，断开墙卡I 44与齿条43并连接压杆II 7、墙卡II 45及连接轴II 46，按下开关I 55后再按开关III 57，步进电机38反转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41反转，连接轴I 41带动齿轮42反转，齿轮42拉动齿条43向上运动，齿条43通过连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45拉动压杆II 7向上运动，压杆II 7拉动套筒II 9向上运动，套筒II 9拉动取土器I 18向上运动，当取土器I 18移出外筒10上端口后关闭开关I 55，打开螺栓I 16、螺母I 17将所取土样分离后按下开关I 55再按开关II 56，取土器I 18将返回原位置，重复以上操作即可实现垂向不同深度土壤取样的目的。
[0050]实施例4:一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，当采样深度处以上土壤全部取出后可开始目标深度处的横向取土操作:将压杆I 4、套筒I 6、支撑装置12连接后装入外筒10内，使压杆I 4、墙卡II 45及连接轴II 46处于连接状态，此时无需通过螺栓III 51、螺母III 52固定外筒10及外罩21，按动控制器35上的控制按钮36使锁头33处于关闭状态，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38正转，连接轴II 46通过墙卡II 45推动压杆I 4、套筒I 6及支撑装置12向下运动，参照压杆I 4上的刻度当支撑装置12到达预定采样深度后关闭开关I 55并按动控制按钮36，锁头33将弹出并卡在槽I 27内，支撑装置12固定不动，将挡片I 30沿槽II 28手动拉到支撑装置12以上位置，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38继续正转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41正转，连接轴I 41带动齿轮42正转，齿轮42带动齿条43向下运动，齿条43通过连接轴II 46推动墙卡II 45向下运动，墙卡II 45推动压杆I 4向下运动，压杆I 4推动套筒I 6向下运动，套筒
I6末端通过销I 13推动斜杆14向下运动，斜杆14末端通过销II 15推动套筒III 25沿水平方向运动，套筒III 25连同取土器II 24 一起水平穿过槽III 29进土并取土，取土完成后按下控制按钮36与开关III 57，步进电机38反转，步进电机38中心轴40带动连接轴I 41反转，连接轴I 41带动齿轮42反转，齿轮42拉动齿条43向上运动，齿条43通过连接轴II 46拉动墙卡II 45向上运动，墙卡II 45通过压杆I 4向上拉套筒I 6，套筒I 6通过销I 13拉动斜杆14，斜杆14通过销II 14拉动套筒III 25及取土器II 24水平运动，由于环形圈I 34的直径小于销I 13的直径，在销I 13上移小段距离后支撑装置12将会随套筒I 6—起上移，参照压杆I 4上的刻度，当支撑装置12上升到距离地面一定高度时关闭开关I 55并按动控制按钮36使锁头33弹出卡入槽I 27内，按下开关I 55后再按开关II 56，步进电机38正转，齿轮42通过齿条43带动墙卡II 45向下运动，墙卡II 45推动压杆I 4向下运动，压杆I 4推动套筒I 6向下运动，套筒I 6通过销I 13推动斜杆14向下运动，斜杆14末端通过销II 15推动套筒III 25及取土器II 24沿水平方向运动，当取土器II 24及套筒III 25完全伸出槽III 29后关闭开关I 55，打开螺栓II 22、螺母II 23将所取土样分离即可。
[0051]实施例5: —种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，当取土深度相对较浅，外筒10无需完全进入土壤且槽IV 11处于地面以上时，无需启动驱动装置通过手动即可完成取土器I 18、取土器II 24取土后的出土操作，对于土质较松的土壤可通过手柄I I下压外筒10使破土器19破土，参照外筒10上的刻度当外筒10进土深度达到要求后即可，按动控制按钮36，使锁头33处于关闭状态，通过手柄II 2向上拉压杆I 4，压杆I 4拉动套筒
I6，套筒I 6通过销I 13拉动斜杆14，斜杆14末端通过销II 15拉动套筒III 25及取土器
II24，当销I 13上升到环形圈I 34位置后将被环形圈I 34挡住而不能继续上升，此时取土器II 24及套筒III 25完全进入外筒10内，继续给手柄II 2施加向上的拉力，支撑装置12将在套筒I 6拉力作用下继续上升，当支撑装置12上移到槽IV 11的位置时按动控制按钮36使锁头33弹进槽I 27卡住，支撑装置12将固定不动，若压杆I 4完全伸出外筒10，则需用手按动弹簧按钮I 5并通过手柄II 2下压压杆I 4，使压杆I 4完全套入套筒I 6后继续给套筒I 6施加向下的压力，套筒I 6末端通过销I 13推动斜杆14，斜杆14末端通过销
II15推动套筒III 25及取土器II 24，当取土器II 24完全伸出槽IV 11后停止施加压力，打开螺栓II 22、螺母II 23将已取土壤分离，重新固定螺栓II 22、螺母II 23，当水平方向取土器
II24中的土壤分离后，按动控制按钮36使锁头33关闭，同时用手通过手柄II 2继续向上拉套筒I 6小段距离后按动控制按钮36使锁头33弹出，支撑装置12将在槽IV 11以上位置卡住，避免与垂直方向取土器I 18在槽IV 11处分离土样时发生碰撞，之后通过手柄III 3向上拉压杆II 7，压杆II 7通过套筒II 9拉动取土器I 18向上运动，当取土器I 18运动到槽IV 11位置时，将挡片III 63水平插入槽IV 11底部挡住取土器I 18以防止其下滑，打开螺栓I 16、螺母I 17将取土器I 18内的土壤分离，之后用螺栓I 16、螺母I 17重新固定好取土器I 18，水平及垂直方向所取土样的手动出土及分离过程即可完成。
[0052]上面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:包括手柄I (1)、手柄II (2)、手柄111(3)、压杆I (4)、弹簧按钮I (5)、套筒I (6)、压杆II (7)、弹簧按钮II(8)、套筒II (9)、外筒(10)、槽IV(ll)、支撑装置(12)、销 I (13)、斜杆(14)、销 II (15)、螺栓I (16)、螺母I (17)、取土器I (18)、破土器(19)、稳定架(20)、外罩(21)、螺栓II (22)、螺母 II (23)、取土器 II (24)、套筒 111(25)、滑轨 I (26)、槽 I (27)、槽 II (28)、槽 111(29)、挡片I (30)、套筒IV(31)、滑轨II (32)、锁头(33)、环形圈I (34)、控制器(35)、控制按钮(36)、挡片II (37)、步进电机(38)、电机箱(39)、中心轴(40)、连接轴I (41)、齿轮(42)、齿条(43)、墙卡I (44)、墙卡II (45)、连接轴II (46)、底板(47)、三角架(48)、直杆(49)、槽V(50)、螺栓 111(51)、螺母 111(52)、环形圈 II (53)、环形圈 111(54)、开关 I (55)、开关II (56)、开关111(57)、压杆111(58)、套筒V (59)、总按钮(60)、正向启动按钮(61)、反向启动按钮(62)、挡片III(63);其中手柄I (I)和外筒(10)相连且手柄I (I)设于外筒(10)最上端，夕卜筒(10)中部开有槽IV (11 )，外筒(10)最底端设有破土器(19)，稳定架(20)和外罩(21)相连后分别置于外筒(10)上端口内外两侧，稳定架(20)中心及左侧分别设有环形圈111(54)和环形圈II (53)，外罩(21)侧部开有孔及槽V (50)，螺栓111(51)可穿过外罩(21)侧部及外筒(10)上端孔并通过螺母III(52)固定，手柄I (I)可穿过槽V (50);手柄II (2)和压杆I(4)相连，压杆I (4)穿过稳定架(20)上的环形圈111(54)与套筒I (6)相连，压杆I (4)底端设有弹簧按钮I (5)，套筒I (6)末端通过销I (13)和斜杆(14)相连，斜杆(14)末端通过销II (15)和套筒III(25)相连，取土器II (24)套在套筒III(25)内并通过螺栓II (22)、螺母II (23)固定，靠近螺栓II (22)、螺母II (23)处设有挡片II (37)，挡片II (37)以外部分的取土器II (24)用于水平取土并装土 ；手柄111(3)和压杆II (7)相连，压杆II (7)穿过稳定架(20 )上的环形圈II (53 )与套筒II (9 )相连，压杆II (7 )底端设有弹簧按钮II (8 )，套筒II(9)末端套于套筒VI(31)内，套筒VI(31)固定于取土器I(18)左上方，通过螺栓I (16)、螺母I (17)将套筒II (9)和套筒VI(31)固定；外筒(10)前后均开槽111(29)，槽111(29)上端与手柄I (I)和外筒(10)的连接处同高，槽111(29)下端设于螺栓I (16)、螺母I (17)以上一定距离处，槽III (29)以上未贯通外筒(10)部分设有狭缝，狭缝和槽III (29)处于同一竖直平面内，槽III(29)两边设有滑轨I (26)，滑轨I (26)上设有等间距的槽I (27)及竖直方向的槽II (28)，挡片I (30)能从外筒(10)上端口狭缝穿下并卡在槽II (28)内上下移动；支撑装置(12)上设有滑轨II (32)、锁头(33)及环形圈I (34)，销I (13)安装于支撑装置(12)中环形圈I (34)以下，套筒III(25)及取土器II (24)可在滑轨II (32)内水平移动，以实现水平方向取土 ；步进电机(38)设于电机箱(39)内部，电机箱(39)通过三角架(48)支撑，三角架(48)上设有底板(47)，电机箱(39)置于底板(47)上并固定，开关I (55)、开关II(56)、开关111(57)设于电机箱(39)侧面，开关I (55)和电路图中的总按钮(60)接通，开关II (56)和电路图中的正向启动按钮(61)接通，开关111(57)和电路图中的反向启动按钮(62)接通，连接轴I (41)和步进电机(38)的中心轴(40)相连，齿轮(42)固定在连接轴I(41)上，电机箱(39)底部设有直杆(49)，直杆(49)端部及齿条(43)上、下端均开孔，齿条(43)穿过直杆(49)端部孔，墙卡I (44)端部卡在外筒(10)上，墙卡I (44)的连杆穿过齿条(43)下端孔，墙卡II (45)的连杆与连接轴II (46)相连，连接轴II (46)穿过齿条(43)上端孔，墙卡II (45)端部可卡在压杆I (4)、压杆II (7)及压杆III(58)上，压杆III(58)和套筒V (59)相连。2.根据权利要求1所述的可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:所述外筒(10)为双层空心设置，其外壁及压杆I (4)、压杆II (7)、压杆111(58)上均设有刻度。3.根据权利要求1所述的可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:所述环形圈I (34)的直径小于销I (13)的直径。4.根据权利要求1所述的可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:所述墙卡I (44)能卡住外筒(10)，墙卡II (45)能卡住压杆I (4)、压杆II (7)及压杆III(58)。5.根据权利要求1所述的可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:所述套筒I (6)和套筒II (9)内均设有滑轨且套筒I (6)和套筒II (9)靠近上端口两侧均设有孔，孔径大小和对应压杆底端的弹簧按钮相匹配。6.根据权利要求1所述的可同时获取垂直和水平方向的原状取土装置，其特征在于:所述压杆I (4)、压杆II (7)及压杆111(58)上端均设有若干等间距小孔，孔经大小均和螺栓III(51)、螺母III(52)相匹配。
【文档编号】G01N1-08GK204286848SQ201420699644
【发明者】杨启良, 武振中, 贾维兵, 王亓剑, 赵馀, 李云青 [申请人]昆明理工大学