一种植物根系的夹持机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种植物根系夹持机构，其包括上夹持机构、下夹持机构，上夹持机构包括上固定帽、上夹持部、上滑块基座、上限位滑块、上基座套筒、上限位套筒、导杆、拉力传感器固定螺杆；下夹持机构包括下固定帽、下夹持部、下滑块基座、下限位滑块、下基座套筒、下限位套筒，该夹持机构可以有效克服在夹持植物根系过程中由于恒定夹持力而使被夹持根系脱落或使根系因受力扭转而损伤的情况，避免被夹持根系的脱落和由于侧向挤压力太大对根系造成的机械损伤，并保证植物根系不会因受力而扭转，保证实验过程精确有效。
【专利说明】一种植物根系的夹持机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验夹持机构，尤其涉及一种植物根系抗拉力学特性实验用根系夹持机构。
【背景技术】
[0002]随着对环境问题的深入研究，科研人员开始着重关注各种植物根系抗拉力学特性，越来越多的植物根系抗拉力学特性实验不断开展，由于该实验缺少具有针对性的夹持机构，使根系不能可靠夹持，造成实验数据失效甚至实验失败。本实用新型以国家基金为依托，需要测量竹林地下根茎的抗拉力学特性，本实用新型提供一种夹持力可随根系拉伸过程中拉力变化而变化的夹持机构，且可以有效防止植物根系因受力扭转而损伤。
[0003]夹持机构的设计合理与否在整个抗拉力检测装置中非常关键；首先由于根系与夹具之间的摩擦力大小由夹具对根系侧向挤压力提供，这个侧向挤压力大小在通常设计的夹具中是固定的，然而夹具与每种植物根系的摩擦系数是变化的，植物根系粗细也是不确定的，这样当摩擦力不足以拉断植物根系时必然会导致两种情况:(1)植物根系和夹具之间摩擦力不够，植物根系从夹具之间滑脱，实验失败；(2)人工操作，再次增加对根系的夹紧力度，这样则会增大对根系机械损伤的概率，一旦根系有机械损伤则实验数据不具备参考价值，实验失败。
【发明内容】
[0004]为了克服植物根系抗拉力学特性实验中夹持机构夹持力不理想的不足，本实用新型提供一种植物根系夹持机构，该夹持机构用于植物根系抗拉力学特性实验。
[0005]本实用新型植物根系夹持机构包括上夹持机构1、下夹持机构2，上夹持机构I包括上固定帽3、上夹持部、上滑块基座7、上限位滑块8、上基座套筒10、上限位套筒11，上固定帽3与上基座套筒10螺纹连接，上夹持部安装在上滑块基座7上，上滑块基座7设置在上基座套筒10内，上基座套筒10上带有滑动口 I 17，上限位滑块8安装在上滑块基座7上并穿过上基座套筒10上的滑动口 I 17，上基座套筒10与上限位套筒11通过螺纹连接，上基座套筒10上安装有导杆12，上固定帽3上设置有拉力传感器固定螺杆4 ;下夹持机构2包括下固定帽18、下夹持部、下滑块基座19、下限位滑块20、下基座套筒21、下限位套筒22，下固定帽18与下基座套筒21螺纹连接，下夹持部安装在下滑块基座19上，下滑块基座19设置在下基座套筒21内，下基座套筒21上带有滑动口 II 23，下限位滑块20安装在下滑块基座19上并穿过下基座套筒21上的滑动口 II 23，下基座套筒21与下限位套筒22通过螺纹连接；上夹持机构I和下夹持机构2安装在植物根系抗拉力检测系统的机架上，即上夹持机构I通过拉力传感器固定螺杆4固定植物根系抗拉力检测系统的机架上，下夹持机构2通过下固定帽固定在植物根系抗拉力检测系统机架的底座上，上夹持机构可以在机架的导轨上移动从而调节上下夹持机构之间的垂直距离。
[0006]所述上滑块基座7和下滑块基座19为柱形基座，其内均开有与上夹持部或下夹持部相匹配的滑动槽15，固定孔II 14设置在滑块基座上并贯串滑块基座的上下表面，在滑块基座上设置有4个限位滑块卡口 16，上限位滑块8和下限位滑块20分别通过其上的固定孔1、固定孔II 14安装在限位滑块卡口 16内。
[0007]所述上夹持部和下夹持部均由4块楔形夹块5组成，4块楔形夹块5呈“十”字型分布，楔形夹块5上设置有根系夹持面6和夹块滑动面13，夹块滑动面13呈斜坡状并与上滑块基座或下滑块基座的滑动槽15的上表面相配合。
[0008]植物根系根据该设计的机械原理可以完成整个夹持机构的自适应调整过程，实验中整套装置将逐步增加的向下拉力转化成为随拉伸过程而增加的垂直于根系的夹持力。根据力学关系可知夹持力越大，提供的相应摩擦力也越大，整个夹持机构的夹紧度自适应过程是根据拉力增加而不断增加夹持力的闭环过程。
[0009]本实用新型中的上夹持机构和下夹持机构可以实现夹持力随根系拉伸过程中拉力的变化而变化，有效克服常见的固定夹持机构在夹持植物根系过程中由于恒定夹持力而使被夹持根系脱落或使根系因受力扭转而损伤。
[0010]本实用新型的有益效果是，实验中可使夹持机构对植物根系的夹持力在根系拉伸过程中因拉力的变化而变化，避免被夹持根系的脱落和由于侧向挤压力太大对根系造成的机械损伤，并保证植物根系不会因受力而扭转，使夹持机构方便可靠，保证实验过程精确有效，夹持机构便于装卸、操作简单、灵活可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的夹持机构的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型上夹持机构结构示意图；
[0013]图3是本实用新型的下夹持机构结构示意图；
[0014]图4是本实用新型的楔形夹块结构示意图；
[0015]图5是本实用新型的上滑块基座和下滑块基座结构示意图；
[0016]图6是本实用新型的上限位滑块结构示意图；
[0017]图7是本实用新型的上基座套筒结构示意图；
[0018]图8是本实用新型的上、下限位套筒结构示意图；
[0019]图中:1-上夹持机构；2_下夹持机构；3-上固定帽；4_拉力传感器固定螺杆；5-楔形夹块；6_根系夹持面；7_上滑块基座；8_上限位滑块；9-固定孔I ;10_上基座套筒；11-上限位套筒；12_导杆；13_夹块滑动面；14_固定孔II ;15_滑动槽；16_限位滑块卡口 ； 17-滑动口 I ; 18-下固定帽；19-滑块基座；20_下限位滑块；21_下基座套筒；22_下限位套筒；23-滑动口 II。
【具体实施方式】
[0020]下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
[0021]实施例1:本植物根系夹持机构包括上夹持机构1、下夹持机构2，上夹持机构I包括上固定帽3、上夹持部、上滑块基座7、上限位滑块8、上基座套筒10、上限位套筒11，上固定帽3与上基座套筒10螺纹连接，上夹持部安装在上滑块基座7上，上滑块基座7设置在上基座套筒10内，上基座套筒10上带有滑动口 I 17，上限位滑块8安装在上滑块基座7上并穿过上基座套筒10上的滑动口 I 17，上基座套筒10与上限位套筒11通过螺纹连接，上基座套筒10上还对称安装有导杆12，导杆12用于限制整个夹持机构的运行轨迹，使夹持机构保持水平稳定；上固定帽3上设置有拉力传感器固定螺杆4，上夹持机构I通过拉力传感器固定螺杆4固定在植物根系抗拉力检测系统的机架上，使其平稳的安装在实验设备上；上夹持机构可以通过导杆12在机架的导轨上移动从而调节上下夹持机构之间的垂直距离；下夹持机构2下夹持机构2包括下固定帽18、下夹持部、下滑块基座19、下限位滑块20、下基座套筒21、下限位套筒22，下固定帽18与下基座套筒21螺纹连接，下夹持部安装在下滑块基座19上，下滑块基座19设置在下基座套筒21内，下基座套筒21上带有滑动口
II23，下限位滑块20安装在下滑块基座19上并穿过下基座套筒21上的滑动口 II 23，下基座套筒21与下限位套筒22通过螺纹连接；下夹持机构2通过下固定帽固定在植物根系抗拉力检测系统的机架底座上；
[0022]其中所述上滑块基座7和下滑块基座19为柱形基座，其内均开有与上夹持部或下夹持部相匹配的滑动槽15，其上表面呈斜坡状，且坡度与楔形夹块5的夹块滑动面13相同，可使夹块滑动面13沿滑动槽15的上表面滑动，从而改变4块楔形夹块5的间距，即改变被夹持根系的夹持力；固定孔II 14设置在滑块基座上并贯串滑块基座的上下表面，其内壁设有螺纹且与限位滑块的固定孔I上的螺纹一致，可用于安装固定限位滑块；在滑块基座上设置有4个限位滑块卡口 16，上限位滑块8通过其上的固定孔I 9、固定孔II 14安装在限位滑块卡口 16内，下限位滑块20通过其上的固定孔1、固定孔II安装在限位滑块卡口内；所述上夹持部和下夹持部均由4块楔形夹块5组成，4块楔形夹块5呈“十”字型分布并相互配合共同组成夹持部，楔形夹块5为楔形，楔形夹块5上设置有根系夹持面6和夹块滑动面13，根系夹持面6由柔性材料制成，保证可靠夹持的同时可避免根系的损伤，夹块滑动面13呈斜坡状并与上滑块基座或下滑块基座的滑动槽15的上表面相配合共同设定楔形夹块5的滑动轨迹；所述上限位套筒11或下限位套筒22的上端口无螺纹，而下端口的内壁设有螺纹，且与基座套筒下端口外壁的螺纹配套，在转动限位套筒时可将4块限位滑块同时顶起(见图1一8)。
[0023]安装上夹持机构I时，首先将上滑块基座7嵌套于上基座套筒10内，再将4块上限位滑块8分别安装于限位滑块卡口 16中，并用螺钉固定，接着将4块楔形夹块5分别卡放于滑动槽15内，且其夹块滑动面13与滑动槽15的上表面接触，然后将上基座套筒10的上端口旋转转入上固定帽3的端口，并利用上固定帽3顶端的拉力传感器固定螺杆4将上夹持机构固定，且利用上基座套筒10的导杆12限定夹持机构的运动轨迹，以保证夹持机构的平稳，最后将上限位套筒11按照无螺纹端口在上、有螺纹端口在下的状态，将下端口旋转转入上基座套筒10的下端口 ；下夹持机构的安装同上夹持机构。
[0024]使用上夹持机构I时，将待测根系小心放入由4个楔形夹块5的根系夹持面6所构成的间隙处，并缓慢向上旋转调节上限位套筒11，这样4个楔形夹块将缓慢夹紧，直至根系被合适的力度固定住。根系被拉动过程中，由于摩擦力的作用，被拉根系将会产生向下的力作用在楔形夹块5上，楔形夹块5则将向下的力作用在上滑块基座7上，上滑块基座7受力产生向下运动的趋势，固定于上滑块基座7上的上限位滑块8通过上限位套筒11的反作用力传递给楔形夹块5 —向内的夹持力使根系进一步夹紧。[0025]下夹持机构2用于夹持住待测根系的下端，将待测根系按照上夹持机构I的使用方法夹持好，然后缓慢向下旋转调节下限位套筒22，直至根系被合适的力度固定住。根系被拉动过程中，由于摩擦力的作用，被拉根系产生的向上作用力使下限位滑块20通过下限位套筒22保证根系能够被不断夹紧。
[0026]至此，整个夹持机构的自适应调整过程完成，整套装置将逐步增加的拉力转化成为随拉伸过程而增加的垂直于根系的夹持力。根据力学关系可知夹持力越大，提供的相应摩擦力也越大，整个夹持机构的夹紧度自适应过程是根据拉力增加而不断增加夹持力的闭环过程。
【权利要求】
1.一种植物根系夹持机构，其特征是在于:其包括上夹持机构(I)、下夹持机构(2)，上上夹持机构(I)包括上固定帽(3)、上夹持部、上滑块基座(7)、上限位滑块(8)、上基座套筒(10)、上限位套筒(11)，上固定帽(3)与上基座套筒(10)螺纹连接，上夹持部安装在上滑块基座(7)上，上滑块基座(7)设置在上基座套筒(10)内，上基座套筒(10)上带有滑动口 I(17)，上限位滑块(8)安装在上滑块基座(7)上并穿过上基座套筒(10)上的滑动口 I (17)，上基座套筒(10)与上限位套筒(11)通过螺纹连接，上基座套筒(10)上安装有导杆(12)，上固定帽(3)上设置有拉力传感器固定螺杆(4);下夹持机构(2)包括下固定帽(18)、下夹持部、下滑块基座(19)、下限位滑块(20)、下基座套筒(21)、下限位套筒(22)，下固定帽(18)与下基座套筒(21)螺纹连接，下夹持部安装在下滑块基座(19 )上，下滑块基座(19 )设置在下基座套筒(21)内，下基座套筒(21)上带有滑动口 II，下限位滑块(20)安装在下滑块基座(19)上并穿过下基座套筒(21)上的滑动口 II，下基座套筒(21)与下限位套筒(22)通过螺纹连接；上夹持机构(I)和下夹持机构(2)安装在在植物根系抗拉力检测系统的机架上。
2.根据权利要求1所述植物根系夹持机构，其特征是在于:上滑块基座(7)和下滑块基座(19)为柱形基座，其内均开有与上夹持部或下夹持部相匹配的滑动槽(15)，固定孔II(14)设置在滑块基座上并贯串滑块基座的上下表面，在滑块基座上设置有4个限位滑块卡口(16)，上限位滑块(8)和下限位滑块(20)分别通过其上的固定孔1、固定孔II (14)安装在限位滑块卡口(16)内。
3.根据权利要求1或2所述植物根系夹持机构，其特征是在于:上夹持部和下夹持部均由4块楔形夹块(5 )组成，4块楔形夹块(5 )呈“十”字型分布，楔形夹块(5 )上设置有根系夹持面(6)和夹块滑动面(13)，夹块滑动面(13)呈斜坡状并与上滑块基座或下滑块基座的滑动槽(15)的上表面相配合。
【文档编号】G01N3/04GK203745294SQ201420025127
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】张云伟, 喻勇, 王大龙 申请人:昆明理工大学