устройство для непрерывного измерения твердости почвы

Формула изобретения

Устройство для непрерывного измерения твердости почвы, содержащее корпус, закрепленный на стойке, плунжер, установленный поперечно стойке в корпусе, наконечник, выполненный на переднем конце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен на корпусе и опирается на задний торец плунжера, отличающееся тем, что плунжер размещен в корпусе целиком, причем перед наконечником установлена закрепленная на корпусе эластичная мембрана, при этом в корпусе выполнен ряд плунжеров, расположенных друг над другом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в сельском хозяйстве для исследования физико-механических свойств почвы, в частности твердости почвы.

Известны устройства для измерения физико-механических свойств почвы, таких как твердость и плотность в пахотном слое, действующие на принципе вдавливания наконечников в исследуемый образец почвы и регистрации прикладываемого, при вдавливании, усилия. Например, известно устройство для динамического определения твердости почвы, содержащее вертикально установленные и подпружиненные плунжеры с наконечниками, потенциометрические датчики, установленные на подвижной каретке, раму и гидроцилиндр, обеспечивающий одновременное вертикальное вдавливание в почву нескольких плунжеров [1].

Известное устройство не приспособлено для горизонтального непрерывного определения твердости почвы.

Известно устройство для горизонтального непрерывного определения твердости почвы, состоящее из стойки с выдвижным ножевидным деформатором, который к раме орудия крепится шарнирно, потенциометрического датчика линейного перемещения, установленного на раме на специальной платформе, и движка датчика, соединенного гибким тросом со стойкой [2].

Недостатком данного устройства является низкая достоверность измерения вследствие погрешностей, вызываемых высокими силами трения почвы относительно боковых поверхностей ножевидного деформатора.

Также недостатком данного устройства является невозможность дифференцированного, т.е. послойного, определения твердости почвы по толщине ее пахотного горизонта, так как ножевидный деформатор, проходя через пахотный слой почвы, фиксирует общее усилие, необходимое для прорезания пласта почвы, т.е. не определяет твердость в отдельных горизонтах пахотного слоя.

Наиболее близким по сходным признакам к предлагаемому устройству является известное устройство для оценки агрегатного состава почвы, способного также производить непрерывное измерение твердости почвы, содержащее корпус, закрепленный на стойке (измерительном щупе) плунжер, установленный поперечно стойке в корпусе и размещенный в последнем задним концом, наконечник, выполненный на переднем конце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен на корпусе и опирается на задний торец плунжера [3].

Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов измерения вследствие того, что при рабочем движении установки почва обрушивается на плунжер и зажимает его, в результате чего возникают дополнительные силы трения, создающие существенную нагрузку на плунжер, что искажает достоверность оценки твердости почвы.

Кроме того, недостатком является высокая вероятность изгиба или поломки плунжера, т.к. при движении в почве он непрерывно сталкивается с крупными почвенными агрегатами (глыбами, камнями и т.д.) и, как следствие этого, испытывает значительные боковые нагрузки.

Недостатком известного устройства является и то, что оно конструктивно не способно измерять свойства почвы сразу в нескольких горизонтах, и в результате не отражает полной картины распределения этих свойств по всей толщине пахотного горизонта.

Задача изобретения: повышение достоверности измерения, надежности работы устройства и возможности дифференцированного (послойного) определения твердости почвы.

Задача изобретения решается следующей совокупностью признаков предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство, как и известное, содержит корпус, закрепленный на стойке, плунжер, установленный поперечно стойке в корпусе, наконечник, выполненный на переднем конце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен на корпусе и опирается на задний торец плунжера. В отличие от известного, в предлагаемом устройстве плунжер размещен в корпусе целиком, причем перед наконечником установлена эластичная мембрана, закрепленная на корпусе, а в последнем размещен ряд плунжеров, расположенных друг над другом, количество которых соответствует количеству измеряемых горизонтов почвы.

Такая совокупность признаков предлагаемого устройства решает поставленную изобретением задачу:

- повышает достоверность оценки твердости почвы, т.к. размещение плунжеров целиком внутри корпуса и их защита эластичной мембраной исключает трение плунжеров относительно почвы;

- повышает надежность устройства, т.к. размещенные в корпусе плунжеры не испытывают вредных боковых нагрузок;

- обеспечивает измерение твердости почвы одновременно в нескольких горизонтах пахотного слоя, т.к. размещение плунжеров внутри корпуса целиком исключает, кроме прочего, вредное взаимное влияние плунжеров друг на друга через уплотненный слой почвы, предотвращая искажение результатов измерений и при поэтажном размещении плунжеров, принятом в предлагаемом устройстве.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для непрерывного измерения твердости почвы, общий вид, на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство для непрерывного измерения твердости почвы содержит стойку 1, закрепленный на ней корпус 2 и плунжер 3, целиком размещенный в корпусе и установленный в последнем посредством втулки 4. На плунжере 3 надет наконечник 5, контактирующий с эластичной мембраной 6, закрепленной на корпусе 2 посредством передней крышки 7. На корпусе 2 закреплена верхним концом упругая пластина 8, опирающаяся нижним концом на задний торец плунжера 3, при этом на упругой пластине зафиксированы тензометрические датчики 9. Задняя крышка 10, закрепленная на корпусе 2, защищает полость корпуса от проникновения почвы и влаги.

Устройство работает следующим образом.

При рабочем движении стойки 1, заглубленной в слой почвы, уплотненная корпусом 2 почва воздействует через мембрану 6 на наконечник 5 и далее через плунжер 3 - на упругую пластину 8, вызывая ее изгиб, величина которого будет ответна степени твердости почвы. Величина изгиба пластины 8 регистрируется тензометрическими датчиками 9, формирующими выходной сигнал для построения картины распределения твердости почвы по ее площади и горизонтам.

Литература

1. Св. на полезн. модель RU 17622 U1, G01N 3/42, 2000.

2. Авт. св. RU 2064673 C1, G01N 33/24, 1992.

3. Авт. св. СССР 1146569, G01N 1/20, 1983 (прототип).