[发明专利]土壤粘附力测量仪

说明书

本发明属于地面机械中的一种小型测量仪器。

地面机械，无论是以土壤为工作介质的各种陆用车辆，还是以土壤为工作对象的各种农业机具与土方工程机械，都会不同程度地受到土壤的粘附，轻者增大阻力，增加能耗，影响作业质量，降低生产率，重者无法行走或作业。为研究和开发地面机械降阻减粘的技术，如何有效地测量各种土壤条件下粘附力的大小是一个关键问题。

现有的各种土壤粘附力测量仪，无论室内固定式，还是室外便携式，主要是由测盘，加载装置和测力元件组成，测盘均采用整体式，它仅能测量土壤外附力小于内聚力条件下的粘附力。由江苏工学院研制、南京土壤仪器厂生产的SF-1型水田土壤外附力/内聚力测量仪，就是采用整体式测盘，虽然可更换不同材料的测盘，但在土壤外附力大于内聚力的条件下，由于测盘粘附，测不出真实的土壤粘附力。而在外附力大于内聚力的土壤条件下，正是地面机械降阻减粘研究具有实际意义的主要研究内容，现有的这种土壤粘附力测量仪还存在无随遇调节装置，加载不稳定等缺点。苏联新西伯利亚电子技术学院申请的发明证书“测定复盖层粘附强度装置”（351125号，Kπ.G01N3/08    1970）。公布了一种组合测盘装置，其结构是放置在垫块1和柱销3端面上的薄片上有一孔，该机由锥孔段和圆孔段构成，圆柱孔端转朝柱销，其技术关键是薄片上设有圆柱孔，目的是为防止破坏薄片与柱销之间的表面接合。同时可防止复盖物进入薄片下方及柱销侧面与垫块孔之间的间隙中。该种结构的组合测盘试图彻底解决柱销表面与复盖物的粘附问题以提高测量精度，但其主要存在以下几个问题：一是复盖物由薄片的锥面压入圆柱孔段内，必然要在圆柱孔周边受到摩擦效应的影响，从而使此处复盖物的密度小于中心部位，导致此处复盖物抗拉强度降低，因此，在柱销与圆柱孔内复盖物接触表面的圆周上仍有可能存在粘附问题，而影响测量精度，特别是对于外附力远大于内聚力的被测物，粘附问题不可避免;二是此种结构当对复盖物加压时，复盖物中的水份难免要进入薄片与柱销顶部的间隙中产生吸附力，使脱开柱销的拉力不仅仅要克服复盖物的粘附力还有克服附加的吸附力，导致所测粘附力不真实。三是复盖物的测量只能取样在室内完成，而不能室外现场测试。

本发明的目的，是要克服现有土壤粘附力测量仪中存在的上述缺点，提供一种在保证受压时测盘与土壤接触界面状态基本不变的条件下，能有效地测量各种土壤条件（包括外附力大于内聚力）下的粘附力;同时使加载连续稳定，并能随遇调整测盘的倾斜度，以保证其与被测土壤表面平行的新型土壤粘附力测量仪。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：土壤粘附力测量仪，主要是由测头，加载装置和测力元件组成，测头采用组合式测盘，其特征是：在加载状态下，外测盘（4）套装在内测盘（5）上，并按一定锥度装配，用组合压板（22）对正，通过锁紧机构将外测盘（4）和内测盘（5）固定为一整体，两测盘与土壤接触的整体表面为一平面，卸载时，松开锁紧机构，两侧盘分离，仅内测盘（5）提起，外测盘（4）不动，加载装置主要由气缸体（14），活塞（13）和活塞导杆（17）组成，活塞（13）将气缸体（14）的内腔分为上下两腔，其内分别装有气缸上腔气囊（11）和气缸下腔气整（10），在气缸上腔气囊（11）和气缸下腔气囊（10）上分别设有进排气（12）、（15），活塞导杆（17）上装有随遇导向调节机构，它是活动球导套（16）和与其球头端动配合装配的支承台（7），以及限制两者位置的锁紧压板（8）所组成，组合式测盘装在固定套（19）上，固定套（19）与活塞导杆（17）固定，其间装有拉压传感器（18），支承台（7）上设有支架杆（6）。

以上所说的组合式测盘的外测盘（4）为具有内外侧锥面的环形锥体，内测盘（5）为与外测盘（4）内侧锥面相配合的锥体。

以上所说的随遇导向调节机构上的活动球导套（16）可绕支承台（17）上的球窝中心自由活动，活塞导杆（17）可在活动球导套（16）内自由滑动。