專(zhuān)利名稱(chēng)：土槽試驗(yàn)中的土壤整備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土槽試驗(yàn)，具體涉及一種土槽試驗(yàn)中的土壤整備裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)探月計(jì)劃的發(fā)展，月球車(chē)的研制成為整個(gè)探月計(jì)劃的關(guān)鍵。 到目前為止，國(guó)內(nèi)已有幾家科研單位分別研制出了自己的月球車(chē)。月球 車(chē)本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，為保證它在月面的正常行駛，必須在地面對(duì) 其移動(dòng)系統(tǒng)性能加以驗(yàn)證，以考察月球車(chē)工作的可靠性。其中移動(dòng)子系 統(tǒng)包括懸架和車(chē)輪，對(duì)月球車(chē)車(chē)輪性能的測(cè)試主要通過(guò)室內(nèi)土槽試驗(yàn)來(lái) 完成。在土槽試驗(yàn)中，土壤整備技術(shù)一直以來(lái)都是試驗(yàn)人員需要攻克的 難點(diǎn)，如何保證每次的試驗(yàn)條件，即土壤的一致性、均勻性等直接關(guān)系 到試驗(yàn)結(jié)果的可信度。
雖然早在第二次世界大戰(zhàn)之前就已經(jīng)有室內(nèi)土槽試驗(yàn)的報(bào)道，但室 內(nèi)土槽試驗(yàn)真正用于農(nóng)業(yè)機(jī)械和地面車(chē)輛系統(tǒng)中并形成較為完善的理論
體系，是在第二次世界大戰(zhàn)之后。根據(jù)80年代中期統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)全世界土 槽總數(shù)超過(guò)90個(gè)，大約60%是專(zhuān)門(mén)用于耕作方面的研究，其余則用于 進(jìn)行輪子牽引方面的研究。大約有一半是采用控制載荷法。
在國(guó)內(nèi)，室內(nèi)土槽試驗(yàn)時(shí)隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化以及地面車(chē)輛系統(tǒng)的 發(fā)展而建立起來(lái)的。早在50年代，我國(guó)洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所就建成了第一條土槽。至80年代中期，當(dāng)時(shí)全國(guó)高等院校及科研單位擁有的土槽數(shù)超過(guò)10個(gè)，其中一半是水田土槽。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，我國(guó)在地面車(chē)輛系統(tǒng)力學(xué)研究領(lǐng)域取得了大量研究成果。但是目前仍沒(méi)有一套比較成熟的 土壤整備裝置，能在進(jìn)行月球車(chē)土槽試驗(yàn)中保證每次的土壤的一致性和 均勻性。
本實(shí)用新型的內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種土壤整備裝置，該裝置能通過(guò)控制 噴嘴高度、土壤流量、壓實(shí)裝置高度來(lái)控制土壤的密實(shí)度，將試驗(yàn)用土 重新噴灑到土槽中。
本實(shí)用新型的目的可由以下技術(shù)方案完成的
一種土槽試驗(yàn)中的土壤整備裝置，包括備土容器、緩沖管、噴嘴、 壓板，其中備土容器經(jīng)緩沖管與噴嘴相連接，噴嘴的前后兩側(cè)設(shè)置邊緣 上翹的壓板。
其中所述裝置進(jìn)一步包括連接裝置，將土壤整備裝置和土槽試驗(yàn)系 統(tǒng)臺(tái)車(chē)上的車(chē)架相連，且其高度可調(diào)節(jié)。該連接裝置優(yōu)選采用螺釘螺母 連接件、或者比較復(fù)雜的齒輪齒條方式，使得整個(gè)裝置相對(duì)土槽在垂直 方向上可以調(diào)節(jié)高度。
其中，所述備土容器口的形狀為圓形、矩形、正方形或其它的幾何 形狀并向底部收攏；所述緩沖管傾斜設(shè)置，其傾角要保證土壤在噴嘴入口處的水平速度近似為零，優(yōu)選《0.01m/s。
其中，噴嘴寬度與土槽試驗(yàn)中土槽內(nèi)壁的寬度相同，并向土壤出口 處收攏，且其長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，并保持出口處與土壤表面高度一致。可在 噴嘴入口處加裝網(wǎng)狀隔板，以保證土壤流的均勻性。
其中，壓板的高度也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型的土壤整備裝置可通過(guò)連接裝置連接到土槽試驗(yàn)系統(tǒng) 中，形成一套新的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)控制噴嘴高度、土壤流量、壓實(shí)裝置 高度來(lái)控制土壤的密實(shí)度，將試驗(yàn)用土重新噴灑到土槽中，并能有效地 證每次的土壤的一致性和均勻性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖。
其中，1、 土槽；2、鐵軌；3、車(chē)輪；4、橫向平移驅(qū)動(dòng)；5、縱向平 移驅(qū)動(dòng)；6、標(biāo)準(zhǔn)重量塊；7、車(chē)架。
圖2為本實(shí)用新型的土壤整備裝置示意圖。
其中，8、備土容器；9、緩沖管；10、噴嘴；11、壓板。 圖3為包含本實(shí)用新型土槽整備裝置的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。 其中，12、 土槽；13、鐵軌；14、本實(shí)用新型的土槽整備裝置；15、 橫向平移驅(qū)動(dòng)；16、縱向平移驅(qū)動(dòng)；17、車(chē)架。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明
參照附圖1，附圖1示意了現(xiàn)有技術(shù)中的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)，整個(gè)土槽試 驗(yàn)系統(tǒng)一般包括土槽、底座、臺(tái)車(chē)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，土壤處理系統(tǒng)，土 壤試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)組成。具體包括土槽l、鐵軌2、車(chē)輪3、橫向平移驅(qū)動(dòng)4、縱向平移驅(qū)動(dòng)5、標(biāo)準(zhǔn)重量塊6、車(chē)架7。 土槽為臺(tái)式，在土槽l長(zhǎng)邊 立墻上鋪設(shè)兩條與土槽等長(zhǎng)的鐵軌2。在試驗(yàn)開(kāi)始前，將土壤整備裝置固 定在測(cè)試車(chē)上，通過(guò)噴嘴將試驗(yàn)用土分層噴灑于土槽中。土壤部分準(zhǔn)備 好后，換車(chē)輪3于測(cè)試車(chē)上，開(kāi)始試驗(yàn)。整個(gè)測(cè)試車(chē)通過(guò)基礎(chǔ)車(chē)架兩側(cè)
的軸承在鐵軌上平移。橫移車(chē)架可沿基礎(chǔ)車(chē)架上的橫梁作橫向移動(dòng)，橫
向移動(dòng)是由安裝于基礎(chǔ)車(chē)架一側(cè)的橫向平移驅(qū)動(dòng)4裝置實(shí)現(xiàn)的。車(chē)輪3 用鋼絲繩索與橫移車(chē)架7 —端的標(biāo)準(zhǔn)重量塊6相連。其縱向調(diào)整可通過(guò) 縱向平移驅(qū)動(dòng)5加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)塊6的多少與大小實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪3 垂直向不同大小的載荷加載，模擬月球重力狀態(tài)。力的測(cè)量通過(guò)傳感器 (未示出)實(shí)現(xiàn)，扭矩由扭矩傳感器(未示出)獲得，沉陷量可由位移 傳感器(未示出)測(cè)得，速度轉(zhuǎn)速等由電機(jī)的編碼器(未示出)輸出。
圖2是本實(shí)用新型的土壤整備裝置示意圖。該土槽試驗(yàn)中的土壤整 備裝置，包括備土容器8、緩沖管9、噴嘴10、壓板11，其中備土容 器8經(jīng)緩沖管9與噴嘴10相連接，噴嘴10的前后兩側(cè)設(shè)置邊緣上翹的 壓板ll。典型地，備土容器口為矩形，并上大下小，并緩沖管方向收攏， 備土容器用于容納土壤，土壤進(jìn)入與備土容器相連并傾斜設(shè)置的緩沖管 中，然后再經(jīng)由緩沖管進(jìn)入噴嘴中，緩沖管的傾角不能太大，要保證土 壤在噴嘴入口處的水平速度近似為零。噴嘴的寬度與土槽試驗(yàn)中土槽內(nèi) 壁的寬度要盡量保持相同，并向土壤出口處收攏，且其長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)， 并保持出口處與土壤表面高度一致?？稍趪娮烊肟谔幖友b網(wǎng)狀隔板，以 保證土壤流的均勻性。該裝置進(jìn)一步可包括連接裝置，將土壤整備裝置 和土槽試驗(yàn)系統(tǒng)臺(tái)車(chē)上的車(chē)架相連，且其高度可調(diào)節(jié)。該連接裝置可以 是機(jī)械領(lǐng)域公知的任何固定連接方式，優(yōu)選采用螺釘螺母連接件、或者 比較復(fù)雜的齒輪、齒條方式，使得整個(gè)裝置相對(duì)土槽在垂直方向上可以 調(diào)節(jié)高度。而且，相應(yīng)地，壓板的高度也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的 試驗(yàn)需要，鋪置出不同密實(shí)度的土壤層。
以上以矩形口的備土容器口為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但是對(duì) 本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，其它形狀的備土容器口，例如圓形、矩 形、正方形或不規(guī)則形狀都可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
圖3示意了包含本實(shí)用新型土槽整備裝置的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。 與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)相類(lèi)似，該土槽試驗(yàn)系統(tǒng)包括土槽12、鐵軌13、本實(shí)用新型的土槽整備裝置14、橫向平移驅(qū)動(dòng)15、縱 向平移驅(qū)動(dòng)16、車(chē)架17。該系統(tǒng)的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)類(lèi)似， 只是本實(shí)用新型的土壤整備裝置的噴嘴長(zhǎng)度可調(diào)，可以以此控制土壤的 落差，從而得到下落時(shí)的不同沖量。另外根據(jù)試驗(yàn)條件限制，使土壤以 某一速度下落，作用于土槽表面的壓力使得土層具有試驗(yàn)需要的孔隙比。 如果土壤本身的沖量無(wú)法達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，那么就借助于噴嘴兩側(cè) 的壓板，對(duì)土層輕輕壓實(shí)，同時(shí)壓板的高度也可調(diào)節(jié)，這樣可以控制最 終的壓實(shí)效果。本實(shí)用新型的土壤整備裝置通過(guò)連接裝置固定在車(chē)架上， 即可與車(chē)輪一樣調(diào)節(jié)高度，每噴灑一層，都將高度調(diào)節(jié)一次，使得噴嘴口始終保持與土壤表面的無(wú)壓力接觸。此外，每次試驗(yàn)前都保證噴嘴中 的土壤具有相同的沖量，壓板也保持相同的高度。分層鋪設(shè)，即可得到 相同條件的試驗(yàn)土層。
盡管上文對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但 是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行 各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵 蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種土槽試驗(yàn)中的土壤整備裝置，包括備土容器(8)、緩沖管(9)、噴嘴(10)、壓板(11)，其特征在于，備土容器(8)經(jīng)緩沖管(9)與噴嘴(10)相連接，噴嘴(10)的前后兩側(cè)設(shè)置有邊緣上翹的壓板(11)。
2、 如權(quán)利要求1所述的土壤整備裝置，其特征在于，所述備土 容器口的形狀為圓形、矩形、正方形或其它的幾何形狀并向底部收攏。
3、 如權(quán)利要求1所述的土壤整備裝置，其特征在于，所述緩沖 管傾斜設(shè)置，其傾角要保證土壤在噴嘴入口處的水平速度《0.01m/s。
4、 如權(quán)利要求1所述的土壤整備裝置，其特征在于，所述噴嘴 的寬度與土槽試驗(yàn)中土槽內(nèi)壁的寬度相同，并向土壤出口處收攏。
5、 如權(quán)利要求4所述的土壤整備裝置，其特征在于，所述噴嘴 的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，并保持出口處與土壤表面髙度一致。
6、 如權(quán)利要求1所述的土壤整備裝置，其特征在于，在噴嘴入 口處設(shè)置網(wǎng)狀隔板，保證土壤流的均勻性。
7、 如權(quán)利要求1所述的土壤整備裝置，其特征在于，所述壓板 的高度能進(jìn)行調(diào)節(jié)。
8、 如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的土壤整備裝置，其特征在于， 還包括連接裝置，將土壤整備裝置和土槽試驗(yàn)系統(tǒng)臺(tái)車(chē)上的車(chē)架相 連，且其高度可調(diào)節(jié)。
9、 如權(quán)利要求8所述的土壤整備裝置，其特征在于，該連接裝 置采用嫘釘嫘母連接件、或者齒輪齒條方式，使得整個(gè)裝置相對(duì)土槽在垂直方向上可以調(diào)節(jié)高度。
10、 一種土槽試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括權(quán)利要求1-9任一 項(xiàng)所述的土壤整備裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種土壤整備裝置，包括備土容器、緩沖管、噴嘴、壓板，其中備土容器經(jīng)緩沖管與噴嘴相連接，噴嘴的前后兩側(cè)設(shè)置邊緣上翹的壓板。該裝置可以通過(guò)連接裝置連接到現(xiàn)有土壤試驗(yàn)系統(tǒng)的車(chē)架上，以能通過(guò)控制噴嘴高度、土壤流量、壓實(shí)裝置高度來(lái)控制土壤的密實(shí)度，將試驗(yàn)用土重新噴灑到土槽中。
文檔編號(hào)G01M17/007GK201181256SQ20072030497
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者馮咬齊, 向樹(shù)紅, 杜曉舟, 樊世超 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所