本发明专利技术公开了一种用于测量土壤承压和剪切特性的测量仪，该土壤测量仪包括有测量杆组件、驱动组件、传感组件、第一扶手、第二扶手、三角支架和测量压板；测量压板安装在测量杆组件的推杆下端，第一扶手和第二扶手对称安装在三角支架的角架座上。在电机的驱动下使得滚珠丝杠在主动齿轮、从动齿轮和承压剪切接头的配合下分别实现直线运动和旋转运动，可进行松软土壤的承压特性、剪切特性和圆锥指数的试验测量。
A measuring instrument for measuring soil pressure and shear characteristics
The invention discloses a measuring instrument for measuring soil pressure and shear characteristics of soil, the measuring instrument comprises a measuring rod component, driving component, sensor module, the first second handrail, handrail, tripod and measuring plate; measuring press plate is arranged on the lower end of the rod to push the measuring rod assembly, first and second symmetrically installed handrails handrails in the corner of the triangle bracket frame seat. The motor driven ball screw with the driving gear and the driven gear and bearing shear joints respectively achieve linear motion and rotary motion, the test can be measured with soft soil bearing properties, shear properties and cone index.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量土壤的测量仪器，更特别地说，是指一种适用于测量松软土 壤承压和剪切特性的测量仪。
技术介绍
在1997年9月第4卷《青海科技》中公开了“草原土壤与农田土壤承压特性比较”。 该文献讲到“草原土壤的承压强度试验，则是采用草原土壤力学参数综合测试仪进行的，其 原理如图1所示”。该图1介绍了草原土壤力学参数综合测试仪包括有镉镍电池组、信号处 理转换器、PC-1500计算机、机械测试装置、传感器(力传感器、角度传感器、扭矩传感器和 线位移传感器)和打印机。2009年5月第40卷第5期《农业机械学报》中公开了 “滚珠丝杠传动的土壤圆锥 指数仪设计”。该文献说明测量系统包括有机械结构、电动机、传感器、以及测量与控制单元。车辆在进行设计时，地面通过性是其一项重要指标。一般来说，土壤的可行驶性受 车重、行走机构类型、发动机功率、传动型式及地隙等因素的影响。只要土壤的圆锥指数等 于或大于车辆圆锥指数，车辆就能在这种土壤上行驶。国内外学者都非常重视土壤机械物理性质的测定，并提出了多种测定方法。目前， 在地面机器系统研究中所使用的土壤参数约有10组之多，其中圆锥指数CI(C0neIndex) 作为土壤机械强度(或土壤承载能力)的一个综合参数已为世界上许多国家所采用。依 ASAE (Americna Societyof Agricultural Engineers，即美国农业工程师协会)标准，圆锥 指数可定义为圆锥在贯入土壤过程中圆锥头上单位底面积所受到的土壤阻力，单位为N/ m2 (或kgf/cm2，或lb/in2)。根据测得的有关土壤的CI值，可采用一些经验或半经验公式计 算车辆下陷量、运动阻力、切线牵引力和农机具阻力，为判断车辆在松软土壤上的通过性及 为在各种土壤上行驶作业的车辆、农机具的研究和设计提供依据。
技术实现思路
为了改进现有土壤特性测量仪器只针对土壤某一种特性进行测量，不能在一次测 量中获得多信息的缺陷，本专利技术提供一种能够测量土壤承压和剪切特性的测量仪机械结 构，该测量仪机械结构部分通过滚珠丝杠、丝杠螺母、承压剪切接头、外套筒、内套筒的配合 下分别实现直线运动和旋转运动，进而使安装在推杆下端的测量压板与土壤接触便可进行 松软土壤的承压特性、剪切特性和圆锥指数的试验测量。本专利技术的一种测量土壤承压和剪切特性的测量仪，该测量仪包括有测量杆组件 (1)、驱动组件O)、传感组件(3)、第一扶手0)、第二扶手(5)、三角支架(6)和测量压板 (7)；传感组件C3)包括有扭矩传感器(301)、压力传感器(302)、位移传感器(303)；测量压 板(7)安装在测量杆组件(1)的推杆(10 下端，第一扶手(4)和第二扶手( 对称安装 在三角支架(6)的角架座(61)上；测量杆组件(1)包括有外套筒(101)、内套筒(102)、推杆(103)、连接套(104)、套 接件(105)和连接板(106)；外套筒(101)的外缘上对称设有A纵向滑道(101A)、B纵向滑道(101B)；内套筒(102)的外缘上对称设有C纵向滑道(102A)、D纵向滑道(102B)；推杆(103)的上端为连接头(103A)，推杆(103)的下端设有销孔(103B)；连接板(106)的一端开有通孔(106A)，该通孔(106A)用于放置位移传感器(303) 下端的凸圆柱；连接板(106)的另一端开有U形开口(106B)，该U形开口(106B)用于推杆 (103)的连接头(103A)穿过；外套筒(101)的下端外部套接有连接套(104)，外套筒(101)的上端与承压剪切接 头(208)连接，外套筒(101)内套有内套筒(102)；内套筒(10 的上端与丝杠螺母(207)连接，丝杠螺母(207)套接在滚珠丝杠 (206)上，内套筒(102)的下端通过套接件(10 与推杆(10 的连接头(103A)连接；推杆(103)的连接头(103)通过套接件(105)与内套筒(102)的下端连接，推杆 (103)下端的销孔(103B)通过与销钉的配合实现将测量压板(7)安装在推杆(103)的下 端；驱动组件( 包括有电机(201)、主动齿轮(20 、从动齿轮(20 、电机壳(204)、 电机盖005)、滚珠丝杠006)、丝杠螺母007)、承压剪切接头008)、单向推力球轴承(209)、深沟球轴承(210)、推力球轴承(211)；承压剪切接头Q08)的外缘对称设有A凸耳Q08A)、B凸耳Q08B)，承压剪切接 头(208)的中心开有花键孔(208C)，花键孔Q08C)内用于安装从动齿轮(20 的花键齿轮 (203B)；从动齿轮Q03)的齿轮缘Q03A)上设有与主动齿轮(20 啮合的多个齿牙，从动 齿轮O03)的轴承柱Q03C)的端部为花键齿轮O03B)；从动齿轮Q03)的轴承柱Q03C) 上安装有单向推力球轴承009)，花键齿轮Q03B)安装在承压剪切接头O08)的花键孔 (208C)内；电机盖Q05)上设有轴承孔Q05A)，该轴承孔Q05A)用于放置深沟球轴承(210)；电机壳Q04)分为机壳上体(204A)和机壳下体(204B)，机壳下体Q04B)的侧面 设有纵向滑道(204C)，纵向滑道Q04C)用于安装位移传感器(303)；机壳上体041)的中心是C空腔Q04K)，C空腔Q04K)的内壁对称设有支撑连接 柱(204J)，通过支撑连接柱Q04J)实现电机盖(20 与电机壳Q04)的机壳上体(204A)安装在一起；机壳下体(204B)的内部对称设有A空腔(204D)和B空腔(204E)，A空腔(204D) 用于放置滚珠丝杠006)，B空腔Q04E)用于放置电机O01)；电机O01)的壳体通过螺 钉与螺纹孔044)的配合固定在B空腔Q04E)端部；电机O01)的输出轴上连接有主动 齿轮002)，主动齿轮(20 与从动齿轮(20 啮合；滚珠丝杠Q06)的上端顺次穿过丝杠 螺母007)、承压剪切接头008)、单向推力球轴承009)、从动齿轮(20 后与深沟球轴承 (210)连接；A空腔Q04D)的上端为沉头孔(204F)，沉头孔Q04F)的底部对称设有A卡槽 (204G)和B卡槽Q04H)，A卡槽Q04G)用于放置承压剪切接头O08)的A凸耳Q08A)，B卡槽Q04H)用于放置承压剪切接头O08)的B凸耳Q08B)；在电机(201)驱动下主动齿轮(20 转动，进而使从动齿轮(20 转动，由于从动 齿轮(20 上的花键齿轮Q03B)与承压剪切接头(208)连接，在从动齿轮Q03)的转动条 件下滚珠丝杠(206)被带动旋转；由于丝杠螺母O07)与内套筒(10 固连，在滚珠丝杠 (206)的运动下，通过丝杠螺母(207)使得内套筒(10 与外套筒(101)运动，该运动传递 给推杆(103)；当承压剪切接头(208)上的A凸耳Q08A)、B凸耳Q08B)卡在电机壳Q04)的沉 头孔O04F)的A卡槽Q04G)、B卡槽Q04H)里时，内套筒(102)作上下运动，实现承压特性测量；当承压剪切接头(208)上的A凸耳Q08A)、B凸耳Q08B)脱离电机壳Q04)的沉 头孔(204F)上的A卡槽(204G)、B卡槽(204H)时，内套筒(102)与外套筒(101)相对于电 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于测量土壤承压和剪切特性的测量仪，其特征在于：该测量仪包括有测量杆组件（１）、驱动组件（２）、传感组件（３）、第一扶手（４）、第二扶手（５）、三角支架（６）和测量压板（７）；传感组件（３）包括有扭矩传感器（３０１）、压力传感器（３０２）、位移传感器（３０３）；测量压板（７）安装在测量杆组件（１）的推杆（１０３）下端，第一扶手（４）和第二扶手（５）对称安装在三角支架（６）的角架座（６１）上；测量杆组件（１）包括有外套筒（１０１）、内套筒（１０２）、推杆（１０３）、连接套（１０４）、套接件（１０５）和连接板（１０６）；外套筒（１０１）的外缘上对称设有Ａ纵向滑道（１０１Ａ）、Ｂ纵向滑道（１０１Ｂ）；内套筒（１０２）的外缘上对称设有Ｃ纵向滑道（１０２Ａ）、Ｄ纵向滑道（１０２Ｂ）；推杆（１０３）的上端为连接头（１０３Ａ），推杆（１０３）的下端设有销孔（１０３Ｂ）；连接板（１０６）的一端开有通孔（１０６Ａ），该通孔（１０６Ａ）用于放置位移传感器（３０３）下端的凸圆柱；连接板（１０６）的另一端开有Ｕ形开口（１０６Ｂ），该Ｕ形开口（１０６Ｂ）用于推杆（１０３）的连接头（１０３Ａ）穿过；外套筒（１０１）的下端外部套接有连接套（１０４），外套筒（１０１）的上端与承压剪切接头（２０８）连接，外套筒（１０１）内套有内套筒（１０２）；内套筒（１０２）的上端与丝杠螺母（２０７）连接，丝杠螺母（２０７）套接在滚珠丝杠（２０６）上，内套筒（１０２）的下端通过套接件（１０５）与推杆（１０３）的连接头（１０３Ａ）连接；推杆（１０３）的连接头（１０３）通过套接件（１０５）与内套筒（１０２）的下端连接，推杆（１０３）下端的销孔（１０３Ｂ）通过与销钉的配合实现将测量压板（７）安装在推杆（１０３）的下端；驱动组件（２）包括有电机（２０１）、主动齿轮（２０２）、从动齿轮（２０３）、电机壳（２０４）、电机盖（２０５）、滚珠丝杠（２０６）、丝杠螺母（２０７）、承压剪切接头（２０８）、单向推力球轴承（２０９）、深沟球轴承（２１０）、推力球轴承（２１１）；承压剪切接头（２０８）的外缘对称设有Ａ凸耳（２０８Ａ）、Ｂ凸耳（２０８Ｂ），承压剪切接头（２０８）的中心开有花键孔（２０８Ｃ），花键孔（２０８Ｃ）内用于安装从动齿轮（２０３）的花键齿轮（２０３Ｂ）；从动齿轮（２０３）的齿轮缘（２０３Ａ）上设有与主动齿轮（２０２）啮合的多个齿牙，从动齿轮（２０３）的轴承柱（２０３Ｃ）的端部为花键齿轮（２０３Ｂ）；从动齿轮（２０３）的轴承柱（２０３Ｃ）上安装有单向推力球轴承（２０９），花键齿轮（２０３Ｂ）安装在承压剪切接头（２０８）的花键孔（２０８Ｃ）内；电机盖（２０５）上设有轴承孔（２０５Ａ），该轴承孔（２０５Ａ）用于放置深沟球轴承（２１０）；电机壳（２０４）分为机壳上体（２０４Ａ）和机壳下体（２０４Ｂ），机壳下体（２０４Ｂ）的侧面设有纵向滑道（２０４Ｃ），纵向滑道（２０４Ｃ）用于安装位移传感器（３０３）；机壳上体（２４１）的中心是Ｃ空腔（２０４Ｋ），Ｃ空腔（２０４Ｋ）的内壁对称设有支撑连接柱（２０４Ｊ），通过支撑连接柱（２０４Ｊ）实现电机盖（２０５）与电机壳（２０４）的机壳上体（２０４Ａ）安装在一起；机壳下体（２０４Ｂ）的内部对称设有Ａ空腔（２０４Ｄ）和Ｂ空腔（２０４Ｅ），Ａ空腔（２０４Ｄ）用于放置滚珠丝杠（２０６），Ｂ空腔（２０４Ｅ）用于放置电机（２０１）；电机（２０１）的壳体通过螺钉与螺纹孔（２４４）的配合固定在Ｂ空腔（２０４Ｅ）端部；电机（２０１）的输出轴上连接有主动齿轮（２０２），主动齿轮（２０２）与从动齿轮（２０３）啮合；滚珠丝杠（２０６）的上端顺次穿过丝杠螺母（２０７）、承压剪切接头（２０８）、单向推力球轴承（２０９）、从动齿轮（２０３）后与深沟球轴承（２１０）连接；Ａ空腔（２０４Ｄ）的上端为沉头孔（２０４Ｆ），沉头孔（２０４Ｆ）的底部对称设有Ａ卡槽（２０４Ｇ）和Ｂ卡槽（２０４Ｈ），Ａ卡槽（２０４Ｇ）用于放置承压剪切接头（２０８）的Ａ凸耳（２０８Ａ），Ｂ卡槽（２０４Ｈ）用于放置承压剪切接头（２０８）的Ｂ凸耳（２０８Ｂ）；在电机（２０１）驱动下主动齿轮（２０２）转动，进而使从动齿轮（２０３）转动，由于从动齿轮（２０３）上的花键齿轮（２０３Ｂ）与承压剪切接头（２０８）连接，在从动齿轮（２０３）的转动条件下滚珠丝杠（２０６）被带动旋转；由于丝杠螺母（２０７）与内套筒（１０２）固连，在滚珠丝杠（２０６）的运动下，通过丝杠螺母（２０７）使得内套筒（１０２）与外套筒（１０１）运动，该运动传递给推杆（１０３）；当承压剪切接头（２０８）上的Ａ凸耳（２０８Ａ）、Ｂ凸耳（２０８Ｂ）卡在电机壳（２０４）的沉头孔（２０４Ｆ）的Ａ卡槽（２０４Ｇ）、Ｂ卡槽（２０４Ｈ）里时，内套筒（１０２）作上下运动，...
【技术特征摘要】
1. 一种用于测量土壤承压和剪切特性的测量仪，其特征在于该测量仪包括有测量杆 组件(1)、驱动组件( 、传感组件( 、第一扶手(4)、第二扶手( 、三角支架(6)和测量压 板(7)；传感组件C3)包括有扭矩传感器(301)、压力传感器(30 、位移传感器(303)；测量 压板(7)安装在测量杆组件(1)的推杆(10 下端，第一扶手(4)和第二扶手( 对称安 装在三角支架(6)的角架座(61)上；测量杆组件(1)包括有外套筒(101)、内套筒(102)、推杆(103)、连接套(104)、套接件 (105)和连接板(106)；外套筒(101)的外缘上对称设有A纵向滑道(101A)、B纵向滑道(101B)； 内套筒(102)的外缘上对称设有C纵向滑道(102A)、D纵向滑道(102B)； 推杆(103)的上端为连接头(103A)，推杆(103)的下端设有销孔(103B)； 连接板(106)的一端开有通孔(106A)，该通孔(106A)用于放置位移传感器(30 下端 的凸圆柱；连接板(106)的另一端开有U形开口(106B)，该U形开口(106B)用于推杆(103) 的连接头(103A)穿过；外套筒(101)的下端外部套接有连接套(104)，外套筒(101)的上端与承压剪切接头 (208)连接，外套筒(101)内套有内套筒(102)；内套筒(102)的上端与丝杠螺母(207)连接，丝杠螺母(207)套接在滚珠丝杠(206) 上，内套筒(102)的下端通过套接件(105)与推杆(103)的连接头(103A)连接；推杆(103)的连接头(103)通过套接件(105)与内套筒(102)的下端连接，推杆(103) 下端的销孔(103B)通过与销钉的配合实现将测量压板(7)安装在推杆(103)的下端；驱动组件( 包括有电机(201)、主动齿轮(20 、从动齿轮(20 、电机壳(204)、电机 盖(20 、滚珠丝杠(206)、丝杠螺母(207)、承压剪切接头(208)、单向推力球轴承(209)、深 沟球轴承010)、推力球轴承011)；承压剪切接头O08)的外缘对称设有A凸耳Q08A)、B凸耳(208Β)，承压剪切接头 (208)的中心开有花键孔(208C)，花键孔Q08C)内用于安装从动齿轮Ο03)的花键齿轮 (203Β)；从动齿轮Ο03)的齿轮缘Q03A)上设有与主动齿轮(20 啮合的多个齿牙，从动齿轮 (203)的轴承柱Q03C)的端部为花键齿轮O03B)；从动齿轮Q03)的轴承柱Q03C)上安 装有单向推力球轴承009)，花键齿轮Q03B)安装在承压剪切接头(208)的花键孔Q08C) 内；电机盖(20 上设有轴承孔(205A)，该轴承孔Q05A)用于放置深沟球轴承QlO)； 电机壳(204)分为机壳上体(204A)和机壳下体(204B)，机壳下体Q04B)的侧面设有 纵向滑道(204C)，纵向滑道Q04C)用于安装位移传感器(303)；机壳上体041)的中心是C空腔Q04K)，C空腔Q04K)的内壁对称设有支撑连接柱 (204J)，通过支撑连接柱Q04J)实现电机盖(20 与电机壳(204)的机壳上体(204A)安 装在一起；机壳下体O04B)的内部对称设有A空腔Q04D)和B空腔Q04E)，A空腔Q04D)用于放 置滚珠丝杠O06)，B空腔Q04E)用...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔莹，徐国艳，唐晓峰，李萌，高峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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