CN102901661B - 一种土壤碾压筛分装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤碾压筛分装置，包括传动装置、碾压机构、筛分***和工作台四部分。传动装置的动力由碾压电动机提供，动力经带传动机构驱动转盘转动，再由连杆带动行程倍增机构放大碾压行程并实现滑块的水平往复运动，碾压滚筒在碾压时可随土壤表面高低不平沿滑块的滑槽上下***，尽量保证了运动的平稳性；碾压机构通过碾压槽内碾压滚筒的水平往复运动实现碾压待破碎的土壤，既保证了滚筒运动行程尽量大又实现了土壤的柔性碾压；筛分***对满足破碎要求的土壤进行自动、低噪声、无尘分选。

Description

一种土壤碾压筛分装置

技术领域

本发明属于岩土测试技术领域，涉及一种土壤碾压筛分装置。

背景技术

近代土力学从1923年K.Terzaghi提出有效应力原理以来，获得了长足的发展。1963年，Roscoe针对重塑粘土提出了著名的剑桥模型则将土力学的研究推向了新的高潮，同时也开启了现代土力学研究的大门。土具有独特的物质、结构组成，土的粒径级配对其物理力学特性影响很大。虽然目前已经设计了各种形式的土壤破碎装置，但是绝大部分是针对农业耕地地表土壤进行破碎或是对工业用土的粉碎，少数研究实验室用土的粉碎装置多为刚性旋转击打破碎与刚性碾压破碎，这些仪器在碎土过程中完全破坏了土壤的粒径级配和土壤的天然组成，所以得到的物理力学指标与天然土相差较大。

目前，绝大部分实验室为了减小对天然土粒径级配的破坏，大多采用橡胶锤、木锤，或者橡胶碾、木碾等工具进行碎土。这些方法相对于刚性旋转击打破碎与刚性碾压破碎来说，可以大幅度减小对天然土粒径级配的破坏，但是仍然存在一些缺陷：1）自动化程度很低，基本依靠人工作业；2）灰尘多，噪音大，损害人体健康。

在岩土测试领域，针对上述问题研制一种新型土壤碾压装置，尽量减小重塑土与天然土粒径级配的差别，这一问题急需攻克。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种土壤碾压筛分装置，通过滚筒水平碾压土壤，并对碾压破碎后的土壤进行自动筛分，尽量减小了重塑土的粒径级配与天然土的差别，可按需要筛分出不同规格的土壤。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种土壤碾压筛分装置，包括碾压电动机，碾压电动机通过带传动机构驱动转盘转动，转盘通过连杆与齿轮相连接，齿轮设置在固定于工作台的齿条上，同时与滑块上的齿条相啮合，滑块上另设有滑槽，碾压滚筒的转轴设置在滑槽中，碾压滚筒可在碾压槽内沿槽面水平往复运动；碾压槽上还开设有与设在其下方的布袋相连通的开口，在碾压槽与布袋之间还设有可活动的阻挡板；布袋的出口与分选筛相连通，分选筛内设有两级筛网，每级筛网均设有土壤筛分出口，分选筛还通过弹簧与筛分电动机相连接。

所述碾压电动机对转盘的驱动为：碾压电动机驱动主动轮后，经皮带带动从动轮转动，从动轮通过转动轴与转盘相连接，从动轮转动后驱动转盘转动。

所述的碾压电动机还通过电缆与固定在工作台上的控制器相连接。

所述的滑块为倒“T”形，包括与齿轮连接的横向固定端和设有滑槽的纵向支撑端。

阻挡板的下方设有滚轮，滑块在齿轮的带动下沿滚轮作水平往复运动。

所述碾压滚筒的转轴与滑块的滑槽平面接触，碾压滚筒的转轴在碾压时可随土壤表面高低不平沿滑槽上下***。

所述的碾压滚筒上还设有砝码，增减砝码的重量调节碾压滚筒的破碎作用力的大小。

碾压滚筒由橡胶或类橡胶材料制备，碾压滚筒可在碾压槽内竖直上下、水平左右自由移动。

所述的碾压槽为凹槽式工作面，被碾压的土壤在重力作用下自动集聚在凹陷处，与布袋相连通的开口开设在凹陷处的最下方。

所述的分选筛内的筛网包括上级筛网和下级筛网，下级筛网的网眼小于上级筛网的网眼；筛网的筛面呈锥面型布置，待筛选的土壤在重力作用下沿锥面落下。

筛分电动机启动后，产生的纵向和横向振动使安装在分选筛底部的弹簧发生变形，形成激振，提高土壤的筛分效率。

所述的工作台为设有桌面的钢制方框形结构，齿轮、齿条、碾压滚筒和碾压槽设置在玻璃罩内，驱动转盘、玻璃罩设置在桌面上方，碾压电动机、布袋、分选筛和筛分电动机设置在桌面下方。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的土壤碾压筛分装置，尽量减小了重塑土的粒径级配与天然土的差别，可分为传动装置、碾压机构、筛分***和工作台四部分。传动装置的动力由碾压电动机提供，动力经传送后驱动转盘转动，再由连杆带动行程倍增机构放大碾压行程并实现滑块的水平往复运动，尽量保证了运动平稳；碾压机构通过碾压槽内碾压滚筒的水平往复运动实现土壤破碎，碾压待破碎的土壤，既保证了滚筒运动行程大，又实现了土壤的柔性碾压；筛分***对满足破碎要求的土壤进行自动、低噪声、无尘分选。

本发明提供的土壤碾压筛分装置，土壤的破碎和筛分动作均由电动机驱动相应机构完成的，仪器运转平稳、高效；由齿轮、齿条、滑块、滚轮构成的行程倍增机构和曲柄连杆机构实现碾压滚筒的水平往复运动，并由行程倍增机构增大碾压滚筒的碾压作用范围，由于采用齿轮和齿条传动，相互之间无滑动，运动平稳，既使碾压滚筒运动行程尽量大，又进一步减小了转盘的尺寸，使仪器整体尺寸紧凑。

本发明提供的土壤碾压筛分装置，将碾压滚筒轴与滑块之间的线接触传动转换为面接触传动，可有效改善碾压滚筒轴的受力状况，凹槽式碾压槽可避免土壤在碾压过程中向两边淤积，形成碾压死角；碾压滚筒采用类橡胶材料制备，碾压滚筒水平往复运动时，可在竖直方向上***，实现碾压滚筒对土壤的柔性碾压，避免破坏土壤粒径级配；滚筒碾压作用力大小还可通过砝码调节，碾压作用力大小调整方便。

本发明提供的土壤碾压筛分装置，筛分***具有上下两层结构的分选筛，可对土壤进行自动、低噪声、无尘分选。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

其中，1-碾压电动机；2-主动轮；3-皮带；4-电缆；5-控制器；6-从动轮；7-转盘；8-连杆；9-玻璃罩；10-转轴；11-碾压滚筒；12-碾压槽；13-滚轮；14-滑块；15-齿轮；16-齿条；17-支架；18-分选筛；19-筛分电动机；20-布袋；21-阻挡板；22-砝码；23-销轴；24-支承；25-转动轴。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1、图2，一种土壤碾压筛分装置，其特征在于，

包括碾压电动机1，碾压电动机1通过带传动机构驱动转盘7转动，转盘7通过连杆8与齿轮15相连接，齿轮15设置在固定于工作台的齿条16上，同时与滑块14底端的齿条相啮合，滑块14上还设有滑槽，碾压滚筒11的转轴10的设置在滑槽中，碾压滚筒11可在碾压槽12内沿槽面水平往复运动；碾压槽12上还开有与设置在其下方的布袋20相连通的开口，在碾压槽12与布袋20之间还设有可活动的阻挡板21；布袋20的出口与分选筛18相连通，分选筛18内设有两级筛网，每个筛网层均设有土壤筛分出口，分选筛18还通过弹簧与筛分电动机19相连接。

具体的，将土壤碾压筛分装置按照传动装置、碾压机构、筛分***和工作台四部分构成来进行描述。

传动装置由碾压电动机1、带传动机构、转盘7和行程倍增机构组成，实现从碾压电动机周转运动输出到滑块水平往复运动的转换。

碾压机构由滑块、碾压滚筒、砝码、碾压槽组成，砝码和碾压滚筒自身重量可提供竖直方向的作用力，而碾压滚筒则可在碾压槽内竖直上下、水平左右***，实现土壤的柔性碾压破碎。

传动装置的动力由碾压电动机提供，动力经皮带、从动轮输出，驱动转动轴和转动轴上固定安装的转盘转动，再由连杆带动行程倍增机构放大碾压行程并实现滑块的水平往复运动。

碾压电动机1对转盘7的驱动为（也即带传动机构的驱动）：碾压电动机1驱动主动轮2后，经皮带3带动从动轮6转动，从动轮6通过转动轴25与转盘7相连接，从动轮6转动后驱动转盘7转动。

碾压电动机1还通过电缆4与固定在工作台上的控制器5相连接。

行程倍增机构由滚轮13、滑块14、齿轮15和齿条16四部分构成，该机构因采用齿轮齿条传动，相互之间无滑动，运动平稳，既使碾压滚筒11运动行程尽量大，又进一步减小了仪器中转盘7的尺寸；其中，齿条16固定在工作台上，滑块14为倒“T”形，包括与齿轮15固定连接的横向固定端和设有滑槽的纵向支撑端，其底端设有齿条，可在齿轮14的带动下沿滚轮13作水平直线运动。

碾压滚筒11的转轴10与滑块14的滑槽平面接触，碾压滚筒11的转轴10在碾压时可随土壤表面高低不平沿滑槽上下***。

阻挡板21的下方设有滚轮13，滑块14在齿轮15的带动下沿滚轮13作水平往复运动。

进一步的，碾压滚筒11上还设有砝码22，增减砝码22的重量可调节碾压滚筒11的破碎作用力的大小。

碾压滚筒11由橡胶或类橡胶材料制备，碾压滚筒11可在碾压槽12内竖直上下、水平左右自由移动。

所述的碾压槽12为凹槽式工作面，被碾压的土壤在重力作用下自动集聚在凹陷处，与布袋20相连通的开口开设在凹陷处的最下方。

筛分***由布袋、分选筛、筛分电动机组成，分选筛具有上下两层结构，筛分电动机启动后，产生的纵向和横向振动使安装在分选筛底部的弹簧发生变形，形成激振，可对破碎后的土壤进行低噪声、无尘自动筛分；

分选筛18内的筛网包括上级筛网和下级筛网，下级筛网的网眼小于上级筛网的网眼；筛网的筛面呈锥面型布置，待筛选的土壤在重力作用下沿锥面落下；

筛分电动机19启动后，产生的纵向和横向振动使安装在分选筛底部的弹簧发生变形，形成激振，提高土壤的筛分效率。

工作台为钢制方框形结构，桌面上半部分留空以安装传动装置、碾压机构，下半部分安装筛分***。

所述的工作台为设有桌面的钢制方框形结构，齿轮15、齿条16、碾压滚筒11和碾压槽12设置在玻璃罩9内，驱动转盘7、玻璃罩9设置在桌面上方，碾压电动机1、布袋20、分选筛18和筛分电动机19设置在桌面下方。

碾压机构通过碾压槽内碾压滚筒的水平往复运动实现土壤破碎，破碎作用力大小可由砝码重量进行调节；筛分***对满足破碎要求的土壤进行低噪声、无尘分选。传动装置、碾压机构、筛分***三部分通过螺栓连接安装于工作台。

土壤碾压筛分装置的工作过程如下：

将阻挡板21置于关闭阻挡位置，打开碾压槽上方的玻璃罩9，倒入待破碎的土壤，调整好碾压滚筒11上所加载的砝码22重量，盖好玻璃罩9后打开碾压电动机电源并观察土壤碾压破碎情况。当满足土壤破碎要求时，关闭碾压电动机电源；打开筛分电动机19电源，启动分选筛，抽出阻挡板21，碾压破碎后的土壤会顺着布袋20落入分选筛18内，由其筛分成两种规格的土壤。

在碾压破碎土壤时，碾压滚筒11的转轴10因土壤表面高低不平可沿滑块14的滑槽上下自由移动，实现土壤柔性破碎；滑块14与碾压滚筒11的转轴10采用面接触形式，可有效改善碾压滚筒11及其转轴10的受力性能和运行平稳度。

凹式设计的碾压槽12工作面使被碾压的土壤可在重力作用下自动集聚，避免形成碾压死角，有利于碾压滚筒的碾压作业，无需手动摊铺土壤；土壤碾压破碎后，抽出阻挡板21，土壤可自动落入分选筛18，实现自动卸料。

所述土壤碾压筛分装置在进行土壤碾压筛分的操作过程如下：

（1）将阻挡板置于关闭阻挡位置，打开碾压槽上方的玻璃罩，在碾压槽内倒入待破碎的土壤，调整好碾压滚筒上所加载的砝码重量，盖好玻璃罩；

（2）打开碾压电动机，开始碾压破碎土壤；

（3）透过玻璃罩观察土壤碾压破碎情况，满足土壤破碎要求后，关闭碾压电动机；

（4）开启筛分电动机；

（5）抽出阻挡板，破碎后的土壤从碾压槽下方卸料口经布袋流入分选筛，由分选筛自动将土壤筛分成两种规格；

（6）筛分完成后，关闭筛分电动机。

本发明提供的土壤碾压筛分装置，尽量减小了重塑土的粒径级配与天然土的差别，保证了运动平稳；碾压机构通过碾压槽内碾压滚筒的水平往复运动实现土壤破碎，碾压待破碎的土壤，既保证了滚筒运动行程大，又实现了土壤的柔性碾压；筛分***对满足破碎要求的土壤进行自动、低噪声、无尘分选。

Claims (9)

1.一种土壤碾压筛分装置，其特征在于，包括碾压电动机（1），碾压电动机（1）通过带传动机构驱动转盘（7）转动，转盘（7）通过连杆（8）与齿轮（15）相连接，齿轮（15）设置在固定于工作台的齿条（16）上，同时与滑块（14）上的齿条相啮合，滑块（14）上还设有滑槽，碾压滚筒（11）的转轴（10）设置在滑槽中，碾压滚筒（11）可在碾压槽（12）内沿槽面水平往复运动；碾压槽（12）上还开设有与设在其下方的布袋（20）相连通的开口，在碾压槽（12）与布袋（20）之间还设有可活动的阻挡板（21）；布袋（20）的出口与分选筛（18）相连通，分选筛（18）内设有两级筛网，每级筛网均设有土壤筛分出口，分选筛（18）还通过弹簧与筛分电动机（19）相连接；

所述的滑块（14）为倒“T”形，包括与齿轮（15）连接的横向固定端和设有滑槽的纵向支撑端。

2.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，碾压电动机（1）对转盘（7）的驱动为：碾压电动机（1）驱动主动轮（2）后，经皮带（3）带动从动轮（6）转动，从动轮（6）通过转动轴（25）与转盘（7）相连接，从动轮（6）转动后驱动转盘（7）转动。

3.如权利要求1或2所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，所述的碾压电动机（1）还通过电缆（4）与固定在工作台上的控制器（5）相连接。

4.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，阻挡板（21）的下方设有滚轮（13），滑块（14）在齿轮（15）的带动下沿滚轮（13）作水平往复运动。

5.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，碾压滚筒（11）的转轴（10）与滑块（14）的滑槽平面接触，碾压滚筒（11）的转轴（10）在碾压时可随土壤表面高低不平沿滑槽上下***。

6.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，所述的碾压滚筒（11）上还设有砝码（22），增减砝码（22）的重量可调节碾压滚筒（11）的破碎作用力的大小；

碾压滚筒（11）由橡胶或类橡胶材料制备，碾压滚筒（11）可在碾压槽（12）内竖直上下、水平左右自由移动。

7.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，所述的碾压槽（12）为凹槽式工作面，被碾压的土壤在重力作用下自动集聚在凹陷处，与布袋（20）相连通的开口开设在凹陷处的最下方。

8.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，所述的分选筛（18）内的筛网包括上级筛网和下级筛网，下级筛网的网眼小于上级筛网的网眼；筛网的筛面呈锥面型布置，待筛选的土壤在重力作用下沿锥面落下；

筛分电动机（19）启动后，产生的纵向和横向振动使安装在分选筛底部的弹簧发生变形，形成激振，提高土壤的筛分效率。

9.如权利要求1所述的土壤碾压筛分装置，其特征在于，所述的工作台为设有桌面的钢制方框形结构，齿轮（15）、齿条（16）、碾压滚筒（11）和碾压槽（12）设置在玻璃罩（9）内，驱动转盘（7）、玻璃罩（9）设置在桌面上方，碾压电动机（1）、布袋（20）、分选筛（18）和筛分电动机（19）设置在桌面下方。

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