[发明专利]一种草甸植被根系取样及表土剥离装置

权利要求书

1.一种草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：包括底部为敞口的外桶和设置在外桶内部的取样桶，外桶底部安装有竖直向下的定位柱和向外侧延伸且尾端上翘的护沿，外桶外壁设置有伸缩架，伸缩架上安装有万向轮，取样桶顶部轴接有纵向设置的取样电机，取样电机带动取样桶在外桶内转动，为切割草甸和分离根系携带的土壤提供动力，取样电机外壁固接有滑动升降筒，滑动升降筒从外桶的顶部穿出并在滑动升降筒的顶端连接控制台，滑动升降筒外部套设复位弹簧，复位弹簧的上端和下端分别抵接至控制台和外桶的上表面，滑动升降筒由至少三个竖直设置的面板拼合而成；取样桶包括上部的烘干分离区和下部的取样区；所述外桶包括两个半桶，两个半桶之间通过锁扣固定连接；外桶内壁设置土壤收集盒；

所述取样桶的内壁在同一水平面上削薄形成安装槽，并在安装槽内通过铰接轴铰接有翻转装置，铰接轴位于烘干分离区与取样区的分界线，翻转装置沿取样桶的内壁呈均匀圆周排布，翻转装置包括连接在铰接轴上的闭合板和拉力板，闭合板和拉力板之间的夹角为90°-135°，拉力板的背面连接有钢丝，钢丝穿出烘干分离区的侧壁并通过取样桶外壁上的定滑轮变向后连接至翻转驱动器，铰接轴上轴接从动齿轮，从动齿轮由翻转驱动器驱动；取样区的侧壁底端为切割刀片；

所述烘干分离区的侧壁均匀开设漏孔，烘干分离区配设烘干系统，烘干系统为烘干分离区输送干热气流，使土壤失去水分变得松散，最终在取样桶的旋转离心力作用下从漏孔甩出。

2.根据权利要求1所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述烘干系统包括风机、风道和设置在风道内的电热丝，风道连通至烘干分离区。

3.根据权利要求2所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述风道的出风口开设在取样桶内壁且高于漏孔，出风口排出干热气流的方向与水平面的夹角为0°-90°，出风口排出干热气流的方向与出风口所在位置的烘干分离区侧壁的夹角为0°-90°。

4.根据权利要求1所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述闭合板和拉力板分别位于铰接轴的下方和上方，闭合板为倒三角形，拉力板为三角形或长条形或倒T形。

5.根据权利要求4所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述从动齿轮的轴心到钢丝与拉力板连接点的距离等于从动齿轮的轴心到烘干分离区的侧壁上钢丝穿出点的距离；所述翻转驱动器嵌设在所述取样桶的侧壁上，翻转驱动器包括用于卷动钢丝的卷轮、与从动齿轮啮合连接的驱动齿轮，卷轮和驱动齿轮分别由牵引电机和辅助电机驱动，牵引电机和辅助电机均为变频电机且由变频控制器控制，牵引电机和辅助电机的转动方向相反，牵引电机和辅助电机的工作过程满足公式(1)如下

式中，R为从动齿轮的轴心到钢丝与拉力板连接点的距离，也是从动齿轮的轴心到烘干分离区的侧壁上钢丝穿出点的距离；r₁是从动齿轮的半径；r₂是驱动齿轮的半径；r₃是卷轮的半径；ω₁是牵引电机的转动角速度；ω₂是辅助电机的转动角速度；α是拉力板与取样桶内壁切面的夹角，该切面是铰接轴位置对应的取样桶内壁切面；通过变频控制器调节牵引电机和辅助电机的转动角速度，来控制钢丝对拉力板的拉动翻转速度与从动齿轮对铰接轴的转动速度同步运行。

6.根据权利要求4所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述翻转驱动器嵌设在所述取样区的侧壁上，翻转驱动器包括用于卷动钢丝的卷轮、与从动齿轮啮合连接的转接齿轮以及用于驱动转接齿轮转动的驱动齿轮，所述卷轮和驱动齿轮由同一个驱动电机驱动，卷轮和驱动齿轮依线性排列的方式安装在该驱动电机的驱动轴上；转接齿轮为空心齿轮，转接齿轮的内圈和外圈分别为棘齿和直齿，转接齿轮内部套接副齿轮，副齿轮上安装有棘爪，棘爪与棘齿配合，驱动齿轮与副齿轮啮合，棘爪由拨叉控制从而切换与棘齿的结合或分离状态；通过转接齿轮，使翻转装置向上翻转时仅由钢丝牵引，翻转装置向下翻转时仅由从动齿轮带动。