[实用新型]一种改进的土壤分层取样装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种改进的土壤分层取样装置，具体地说是改进取样装置插板的尺寸和结构，来缓解插板入土尖端应力集中问题并提高插板的强度和刚度。

背景技术

在当今这个提倡建立“资源节约型”和“环境友好型”的社会进程中，精准农业成为了当今社会发展的新潮流，为现代化农业发展提供了技术支持和精良装备。其中，土壤的采样、收集和测量工作就成为了精准农业发展的重要组成部分，其采样的好坏程度直接影响到测量结果的准确性。以大兴安岭生态功能区的土壤为研究对象，在土壤整理工作中对土壤进行实地取样。鉴于现有的土壤取样设备不能将不同土层的土壤进行分开取样，试在一种土壤分层取样装置的基础上进行优化设计，改进插板的尺寸和结构，进而推动取样工作优质、高效的完成。为土壤采集装备提供精准保障，为精准农业发展奠定良好的基础。

发明内容

本实用新型的目的在于：

为了解决现有的土壤分层取样装置插板在取样过程中，入土尖端常出现应力集中的问题，直接导致插板尖端的磨损及折断，影响插板的使用寿命。设计一种改进的土壤分层取样装置，包括取样桶、隔板腔、隔板滑道、插板，所述隔板包括：提拉板和n个金属片，其中n为正整数，取样桶的内壁上设有n对隔板滑道，n个金属片分别嵌入n对隔板滑道，n个金属片分别能够沿n对隔板滑道滑动，插板为主体渐窄的结构，其特征是：插板入土端为等腰梯形结构，梯形上底宽为100mm。在满足插板使用强度和刚度的前提下，对插板结构进行优化和改进，以满足插板的使用要求，减少其维护、运行成本，提高其使用寿命。

附图说明

图1是现有的土壤分层取样装置内部结构图，图1中1为提拉板，2为隔板腔，3为取样桶，4为隔板滑道，5为n个金属片，6为插板；

图2是改进插板结构后的土壤分层取样装置内部结构图，图2中6为插板。

具体实施方式

一种改进的土壤分层取样装置，包括取样桶、隔板腔、隔板滑道、插板，所述隔板包括：提拉板和n个金属片，其中n为正整数，取样桶的内壁上设有n对隔板滑道，n个金属片分别嵌入n对隔板滑道，n个金属片分别能够沿n对隔板滑道滑动，插板为主体渐窄的结构，其特征是：插板入土端为等腰梯形结构，梯形上底宽为100mm。在图1中，由于土壤分层取样装置插板6的入土尖端A处应力和变形最大，刚度最低，是需要进行结构改进的部分。因此，在原插板材料Q235和厚度5mm不变的基础上改进其尺寸和结构，如图2所示。在图2中，将插板6由等腰三角形结构改为等腰梯形结构，入土尖端BC尺寸增加到100mm。

在ProE软件中对取样装置进行三维模型的建立，再导入有限元分析软件ANSYS，对改进后的土壤分层取样装置进行网格划分，施加位移约束与载荷进行求解计算，得到改进后分层取样装置插板与现有插板的有限元分析结果对照表，如表1所示。

表1改进后的插板与现有插板的有限元分析结果对照表

由表1可以看出，改进后的插板所受最大应力为0.12Mpa，比现有插板所受最大应力0.15Mpa减小0.03Mpa。由于插板材料Q235的许用应力，显然，故改进后的Q235材料分层取样装置插板满足强度使用要求。同时，改进结构后的插板最大变形量为0.371×10^-4m，较现有插板最大变形量减小0.237×10^-4m，且改进后插板其最大变形和最大应力均没有出现在插板前端B和C处。因此，改进结构后的效果显著，最大应力和最大变形均有所减小，增加了插板的使用寿命。

采用此种方法改进插板结构后的分层取样装置，能够满足强度储备和高刚度的要求，且加工、制造方便，减少了维护、运行成本，优化效果良好。综合考虑各方面因素，建议实际应用时采用改进后插板替换现有装置插板。这一优化提议，为土壤分层取样装置的设计及应用奠定了良好的理论基础，对取样装置的优化问题提供了合理的规划和一手资料，对于提高精准农业的实用性和可靠性等技术指标具有十分重要的现实意义。