一种摇臂式土壤钻机支撑架论文和设计-陈利娟

全文摘要

本实用新型公开了一种摇臂式土壤钻机支撑架，涉及土壤样品采集机械技术领域，本实用新型包括底座，底座上固定竖立有立柱，立柱上从上至下依次设置有连杆一以及与连杆一等长度的连杆二，连杆二的另一端与支架铰接，连杆一以及连杆二在立柱的交接点的连接线垂直于地面，立柱上还设置有能够驱动连杆一向下摆动的驱动机构，驱动机构包括一端设置在立柱内且能够在立柱内上下滑动的伸缩杆，伸缩杆下端设置有能够驱动伸缩杆向上运动的弹簧，伸缩杆上端设置有摇杆，摇杆的一端与伸缩杆铰接，摇杆的另一端与连杆一的中部铰接；本实用新型能够让手持式土壤取样钻机的操作更加方便，且能够保证钻机的钻杆与地面始终保持垂直的优点。

主设计要求

1.一种摇臂式土壤钻机支撑架，包括底座(1)，所述底座(1)上固定竖立有立柱(2)，其特征在于：所述立柱(2)上从上至下依次设置有连杆一(7)以及连杆二(8)，所述连杆一(7)与连杆二(8)长度相等并且相互平行，所述连杆一(7)上设置有支架(9)，所述连杆一(7)的一端与立柱(2)铰接，所述连杆一(7)的另一端与支架(9)铰接，所述连杆二(8)的一端与立柱(2)铰接，所述连杆二(8)的另一端与支架(9)铰接，连杆一(7)以及连杆二(8)在立柱(2)的交接点的连接线垂直于地面，所述立柱(2)上还设置有能够驱动连杆一(7)向下摆动的驱动机构，所述驱动机构包括一端设置在立柱(2)内且能够在立柱(2)内上下滑动的伸缩杆(5)，所述伸缩杆(5)下端设置有能够驱动伸缩杆(5)向上运动的弹簧(4)，所述伸缩杆(5)上端设置有摇杆(6)，摇杆(6)的一端与伸缩杆(5)铰接，摇杆(6)的另一端与连杆一(7)的中部铰接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的摇臂式土壤钻机支撑架，其特征在于：所述立柱(2)内设置有能够在立柱(2)内上下滑动的滑块(3)，所述滑块(3)下端设置有能够驱动滑块(3)往上做复位运动的弹簧(4)，所述伸缩杆(5)的下端与滑块(3)的上端铰接或者固定连接，所述,立柱(2)上还固定设置有能够限制滑块(3)上下运动的定位组件(11)。

3.根据权利要求2所述的摇臂式土壤钻机支撑架，其特征在于：所述立柱(2)设置为圆柱形结构，所述立柱(2)上端面上设置有阶梯孔，所述阶梯孔从上至下依次为与伸缩杆(5)外圆间隙配合的伸缩杆穿过孔(2-2)，以及能够容纳滑块(3)并且能够让滑块(3)在里面上下运动的滑块装配孔(2-1)，伸缩杆穿过孔(2-2)直径小于滑块装配孔(2-1)直径，所述滑块装配孔(2-1)内设置有弹簧(4)，弹簧(4)的一端与滑块(3)的下端面接触，弹簧(4)的另一端与滑块装配孔(2-1)的底面接触。

4.根据权利要求2所述的摇臂式土壤钻机支撑架，其特征在于：所述滑块(3)外壁上设置有多个销孔(3-1)，定位组件(11)包括定位销(11-4)，以及与立柱(2)固定连接且能够限制销孔(3-1)滑出的定位套(11-5)，定位销(11-4)的一端能够伸出定位套(11-5)后与销孔(3-1)进行穿插适配，所述定位销(11-4)上套设有能够推动定位销(11-4)往销孔(3-1)方向移动的预紧弹簧(11-3)，所述定位套(11-5)上固定设置有能够限制定位销(11-4)向左滑出的盖帽(11-2),定位销(11-4)上固定设置有拉环(11-1),定位销(11-4)的左端贯穿盖帽(11-2)后与拉环(11-1)连接。

5.根据权利要求1所述的摇臂式土壤钻机支撑架，其特征在于：所述支架(9)为L型结构，所述支架(9)包括竖板(9-2)，以及固定设置在竖板(9-2)的上端并与竖板(9-2)相垂直的横板(9-1)，所述横板(9-1)的上端面上设置有能够容纳手持式土壤取样钻机(10)上的钻杆的安装槽(9-3)，所述安装槽(9-3)贯穿横板(9-1)，所述安装槽(9-3)的开口方向与竖板(9-2)所在方向相反。

6.根据权利要求3所述的摇臂式土壤钻机支撑架，其特征在于：所述连杆一(7)以及连杆二(8)均与竖板(9-2)铰接，连杆一(7)以及连杆二(8)均在背离横板(9-1)的一侧，所述连杆一(7)与所述竖板(9-2)的交接点设置在靠近横板(9-1)处，而连杆二(8)与竖板(9-2)的交接点设置在远离横板(9-1)处。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤样品采集机械技术领域，更具体的是涉及一种摇臂式土壤钻机支撑架。

背景技术

土壤采样是指采集土壤样品的方法，包括采样的布设和取样技术。采剖面土样，应在剖面观察记载结束后进行。在采样前应先将剖面整修、清理，削去表层的浮土，然后再按层次自上而下逐层从中心典型部位取样。

在了解污染源、污染方式以及污染历史和现状的基础上，全面考虑土壤的类型、成土母质、地形、天然植被或农作物等情况安排采样点。如果田块不大、形状规则，可用对角线法和梅花形法；如田块形状不规则，地形有变化,或面积较大,可用棋盘式法或蛇形法。力求采样点的情况能代表主要的土壤类型及其污染程度；同时要采集未受污染的土壤作为对照。污染物在土壤中的分布，既有因距离污染源的远近而引起的水平差异，还有因时间和其他因素的不同而造成的垂直差异，因而还要根据土壤剖面层次分层采集土样。土壤剖面分层要考虑到各类土壤的发生层次，并考虑土壤不同的机械组成、结构、有机质含量等，选择最有代表性的均匀的层次部位采集土样。有时为了完整地反映污染物在剖面中的分布特点，采取连续采样法。例如表层土以每5厘米为一单元分层，心土和底土以每5或10厘米为一单元分层，进行连续采样。一般先取底层土样，再向上逐层取样。

采集土壤样品的时间和数量，视采集的对象和目的而定。如为测定某种农药残留量，要在当年施用这种农药前采集，或者在作物成熟时、与植物样品同时采集。由于研究目的不同，对土壤样品的采集也有不同的要求。如研究土壤物理性质，要求采取原状土样，即所采土样应保持其自然结构和水分状态。研究土壤水分和农作物产量的关系，要求在各个生长期采集深2～3米处的土壤样品。为研究土壤形态特征，要求采样层次间界线清楚，能观察到各发生层的结构、质地、新生体、地下水位等。研究土壤化学性质用的土样，只要求在特征深度处能采到足够数量(如1～2公斤)的样品，而不必保持原来的形状。

土壤采样器有许多种类。采集农地或荒地表层土壤样品，可用小型铁铲。研究土壤一般物理性质，如土壤容重、孔隙率和持水特性等，可利用环刀。环刀为两端开口的圆筒，下口有刃，圆筒的高度和直径均为5厘米左右。最常用的采样工具是土钻。土钻分手工操作和机械操作两类。手工操作的土钻式样甚多，有采集浅层土样的矮柄土钻,观察1米左右土层内剖面特征的螺丝头土钻，后者进土省力，尤其适用于观察地下水位变化，但采集土样量小。采集供化学分析或不需原状土的物理分析用的土样时，用开口式土钻。采集不破坏土壤结构或形状的原状土样,用套筒式土钻。机械采土钻由马达带动，使钻体进入一定深度的土壤,然后将土柱提上,平放观察，按需要切割采样。土柱直径可以用不同直径的钻体控制,如5厘米、10厘米或更粗。机械钻效率高，可节省人力，但不及手工钻灵活、轻便。

现在使用比较广泛的机械采土钻较多是单人手持式土壤取样钻机，这种手持式土壤取样钻机携带方便并且取样高效，但是由于这种手持式土壤取样钻机的动力部分通常采用汽油机或者采油机来驱动，所以在使用手持式土壤取样钻机的时候主要还是靠人力对手持式土壤取样钻机进行定位以及支撑，并且人工定位其竖直定位的也无法保证，容易让钻杆钻入泥土之后偏离其垂直方向，造成钻杆损坏，这样不利于操作，对于手力较小者估计需要2个以上的人才能完成，因此需要开发一种建议的支撑架来对手持式土壤取样钻机进行辅助性定位，以减轻劳动力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有手持式土壤取样钻机采用手持式固定没有支撑消耗巨大的劳力，给手持式土壤取样钻机的操作带来不方便，且无法保证钻机的钻杆与地面垂直，而伴随钻杆损坏风险等技术问题，本实用新型提供一种摇臂式土壤钻机支撑架。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种摇臂式土壤钻机支撑架，包括底座，所述底座上固定竖立有立柱，所述立柱上从上至下依次设置有连杆一以及连杆二，所述连杆一与连杆二长度相等并且相互平行，所述连杆一上设置有支架，所述连杆一的一端与立柱铰接，所述连杆一的另一端与支架铰接，所述连杆二的一端与立柱铰接，所述连杆二的另一端与支架铰接，连杆一以及连杆二在立柱的交接点的连接线垂直于地面，所述立柱上还设置有能够驱动连杆一向下摆动的驱动机构，所述驱动机构包括一端设置在立柱内且能够在立柱内上下滑动的伸缩杆，所述伸缩杆下端设置有能够驱动伸缩杆向上运动的弹簧，所述伸缩杆上端设置有摇杆，摇杆的一端与伸缩杆铰接，摇杆的另一端与连杆一的中部铰接。

工作原理：将底座固定在地面上，然后将手持式土壤取样钻机的钻杆朝下，钻机体安置在支架上，由于连杆一以及连杆二为构成了双连杆机构，并且设置在连杆一以及连杆二两端的铰接点均为地面垂直，因此支架的运动方向只能够上下运动，并且其运动也在地面垂直方向上，因此人力只需向上抬起支架或者向下放下支架，这样就能够保证土壤取样钻机的钻杆与地面相垂直；同时由于土壤取样钻机大多为汽油机或者采油机驱动，其工作过程中还会有振动，当把土壤取样钻机的机体固定在了支架上以后，还能降低土壤取样钻机的振动幅度，提高整个土壤取样钻机的工作平稳性，由于土壤取样钻机在钻人土壤的时候需要有人力施加向下的力，让土壤取样钻机的钻杆才能钻入泥土里，本实用新型通过弹簧给伸缩杆施加向上的预紧力，伸缩杆将力传递给摇杆,摇杆驱动连杆一向上运动，或摇杆传递向上的力给连杆一，让连杆一的重力方向上向上的分力大于或等于整个土壤取样钻机的重力，这样在让人工操作土壤取样钻机进行钻入工作，这样更加节省力气，让操作更加便捷，高效。

进一步地，所述立柱内设置有能够在立柱内上下滑动的滑块，所述滑块下端设置有能够驱动滑块往上做复位运动的弹簧，所述伸缩杆的下端与滑块的上端铰接或者固定连接，所述,立柱上还固定设置有能够限制滑块上下运动的定位组件。通过在立柱内设置让弹簧提供向上预紧力的滑块，滑块能够通过伸缩杆、以及与伸缩杆连接的摇杆将连杆一抬起，这样当弹簧的弹力能够抵消整个支架以及固定在支架上的土壤取样钻机的重力之后，操作人员只需轻微的力就能够让土壤取样钻机向上抬起以及向下运动，而让土壤取样钻机工作平稳，降低了操作者的操作难度，提高工作效率。

进一步地，所述立柱设置为圆柱形结构，所述立柱上端面上设置有阶梯孔，所述阶梯孔从上至下依次为与伸缩杆外圆间隙配合的伸缩杆穿过孔，以及能够容纳滑块并且能够让滑块在里面上下运动的滑块装配孔，伸缩杆穿过孔直径小于滑块装配孔直径，所述滑块装配孔内设置有弹簧，弹簧的一端与滑块的下端面接触，弹簧的另一端与滑块装配孔的底面接触。

进一步地，所述滑块外壁上设置有多个销孔，定位组件包括定位销，以及与立柱固定连接且能够限制销孔滑出的定位套，定位销的一端能够伸出定位套后与销孔进行穿插适配，所述定位销上套设有能够推动定位销往销孔方向移动的预紧弹簧，所述定位套上固定设置有能够限制定位销向左滑出的盖帽,定位销上固定设置有拉环,定位销的左端贯穿盖帽后与拉环连接。

进一步地，所述支架为L型结构，所述支架包括竖板，以及固定设置在竖板的上端并与竖板相垂直的横板，所述横板的上端面上设置有能够容纳手持式土壤取样钻机上的钻杆的安装槽，所述安装槽贯穿横板，所述安装槽的开口方向与竖板所在方向相反。

进一步地，所述连杆一以及连杆二均与竖板铰接，连杆一以及连杆二均在背离横板的一侧，所述连杆一与所述竖板的交接点设置在靠近横板处，而连杆二与竖板的交接点设置在远离横板处。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过弹簧给伸缩杆施加向上的预紧力，伸缩杆将力传递给摇杆,摇杆驱动连杆一向上运动，或摇杆传递向上的力给连杆一，让连杆一的重力方向上向上的分力大于或等于整个土壤取样钻机的重力，这样在让人工操作土壤取样钻机进行钻入工作，这样更加节省力气，让操作更加便捷，高效。

2、由于土壤取样钻机大多为汽油机或者采油机驱动，其工作过程中还会有振动，当把土壤取样钻机的机体固定在了支架上以后，还能降低土壤取样钻机的振动幅度，提高整个土壤取样钻机的工作平稳性。

3、通过在立柱内设置让弹簧提供向上预紧力的滑块，滑块能够通过伸缩杆、以及与伸缩杆连接的摇杆将连杆一抬起，这样当弹簧的弹力能够抵消整个支架以及固定在支架上的土壤取样钻机的重力之后，操作人员只需轻微的力就能够让土壤取样钻机向上抬起以及向下运动，而让土壤取样钻机工作平稳，降低了操作者的操作难度，提高工作效率。

4、将底座固定在地面上，然后将手持式土壤取样钻机的钻杆朝下，钻机体安置在支架上，由于连杆一以及连杆二为构成了双连杆机构，并且设置在连杆一以及连杆二两端的铰接点均为地面垂直，因此支架的运动方向只能够上下运动，并且其运动也在地面垂直方向上，因此人力只需向上抬起支架或者向下放下支架，这样就能够保证土壤取样钻机的钻杆与地面相垂直。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中滑块结构示意图；

图3是图1中定位组件的装配结构示意图；

图4是图1中立柱的剖视图；

图5是图1中支撑架的立体结构示意图。

附图标记：1.底座，2.立柱，2-1.滑块装配孔，2-2.伸缩杆穿过孔，3.滑块，3-1.销孔，4. 弹簧，5.伸缩杆，6.摇杆，7.连杆一，8.连杆二，9.支架，9-1.横板，9-2.竖板，9-3.安装槽，10. 手持式土壤取样钻机,11-定位组件，11-1.拉环，11-2.盖帽，11-3.预紧弹簧，11-4.定位销，11-5. 定位套。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1到5所示，一种摇臂式土壤钻机支撑架，包括底座1，所述底座1上固定竖立有立柱2，立柱2的底端面与底座1上表面通过螺钉固定连接，立柱2下端设置凸盘，在凸盘上设置螺钉孔，将紧固螺钉穿入螺钉孔并与底座1上的螺纹孔螺纹连接，所述立柱2上从上至下依次设置有连杆一 7以及连杆二8，所述连杆一7与连杆二8长度相等并且相互平行，所述连杆一7上设置有支架9，所述连杆一7的一端与立柱2铰接，所述连杆一7的另一端与支架9铰接，所述连杆二8的一端与立柱2铰接，所述连杆二8的另一端与支架9铰接，连杆一7以及连杆二8在立柱2的交接点的连接线垂直于地面，所述立柱2上还设置有能够驱动连杆一7向下摆动的驱动机构，所述驱动机构包括一端设置在立柱2内且能够在立柱2内上下滑动的伸缩杆5，所述伸缩杆5下端设置有能够驱动伸缩杆5向上运动的弹簧4，所述伸缩杆5上端设置有摇杆6，摇杆6的一端与伸缩杆5铰接，摇杆6的另一端与连杆一7的中部铰接。

优选地，所述连杆一7以及连杆二8均与竖板9-2铰接，连杆一7以及连杆二8均在背离横板 9-1的一侧，所述连杆一7与所述竖板9-2的交接点设置在靠近横板9-1处，而连杆二8与竖板9-2 的交接点设置在远离横板9-1处。

实施例2

如图1到5所示，本实施例提供一种摇臂式土壤钻机支撑架，包括底座1，所述底座1上固定竖立有立柱2，立柱2的底端面与底座1上表面通过螺钉固定连接，立柱2下端设置凸盘，在凸盘上设置螺钉孔，将紧固螺钉穿入螺钉孔并与底座1上的螺纹孔螺纹连接，所述立柱2上从上至下依次设置有连杆一7以及连杆二8，所述连杆一7与连杆二8长度相等并且相互平行，所述连杆一7上设置有支架9，所述连杆一7的一端与立柱2铰接，所述连杆一7的另一端与支架9铰接，所述连杆二8的一端与立柱2铰接，所述连杆二8的另一端与支架9铰接，连杆一7以及连杆二8在立柱2的交接点的连接线垂直于地面。

优选地，所述立柱2内设置有能够在立柱2内上下滑动的滑块3，所述滑块3下端设置有能够驱动滑块3往上做复位运动的弹簧4，所述伸缩杆5的下端与滑块3的上端铰接或者固定连接，所述,立柱2上还固定设置有能够限制滑块3上下运动的定位组件11。通过在立柱内设置让弹簧提供向上预紧力的滑块，滑块能够通过伸缩杆5、以及与伸缩杆5连接的摇杆6将连杆一7抬起，这样当弹簧4的弹力能够抵消整个支架以及固定在支架上的土壤取样钻机的重力之后，操作人员只需轻微的力就能够让土壤取样钻机向上抬起以及向下运动，而让土壤取样钻机工作平稳，降低了操作者的操作难度，提高工作效率。

优选地，所述立柱2设置为圆柱形结构，所述立柱2上端面上设置有阶梯孔，所述阶梯孔从上至下依次为与伸缩杆5外圆间隙配合的伸缩杆穿过孔2-2，以及能够容纳滑块3并且能够让滑块3 在里面上下运动的滑块装配孔2-1，伸缩杆穿过孔2-2直径小于滑块装配孔2-1直径，所述滑块装配孔2-1内设置有弹簧4，弹簧4的一端与滑块3的下端面接触，弹簧4的另一端与滑块装配孔2-1 的底面接触。

优选地，所述滑块3外壁上设置有多个销孔3-1，定位组件11包括定位销11-4，以及与立柱 2固定连接且能够限制销孔3-1滑出的定位套11-5，定位销11-4的一端能够伸出定位套11-5后与销孔3-1进行穿插适配，所述定位销11-4上套设有能够推动定位销11-4往销孔3-1方向移动的预紧弹簧11-3，所述定位套11-5上固定设置有能够限制定位销11-4向左滑出的盖帽11-2,定位销 11-4上固定设置有拉环11-1,定位销11-4的左端贯穿盖帽11-2后与拉环11-1连接。

实施例3

优选地，所述支架9为L型结构，所述支架9包括竖板9-2，以及固定设置在竖板9-2的上端并与竖板9-2相垂直的横板9-1，所述横板9-1的上端面上设置有能够容纳手持式土壤取样钻机10 上的钻杆的安装槽9-3，所述安装槽9-3贯穿横板9-1，所述安装槽9-3的开口方向与竖板9-2所在方向相反。

优选地，所述连杆一以及连杆二均与竖板铰接，连杆一以及连杆二均在背离横板的一侧，所述连杆一与所述竖板的交接点设置在靠近横板处，而连杆二与竖板的交接点设置在远离横板处。

设计图

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