УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ПОЧВЫ

Полезная модель относится к инструментам для измерения физических свойств почв, в частности для определения твердости почвы.
Известен твердомер Ревякина [1], вследствие простоты и надежности он получил наибольшее распространение и постепенно вытеснил другие приборы на советском, а впоследствии и на постсоветском пространстве. Частью рабочего прибора являются сменный наконечник, навинченный на нижний конец телескопической штанги, который через пружину связан с нажимной рукояткой. Деформация пружины через систему тяг и рычагов передается на пружинную скобу и формирует карандашом диаграмму на бумажной ленте.
2
Недостатком данного устройства является сложность перевода результатов замера из кодированного значения в натуральное (кг/см), а также точность полученных результатов замеров.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения твердости почвы, включающее верхние и нижние опорные пластины с закрепленными между ними направляющими штангами с подвижной пластиной, съемной пластиной для бумаги и телескопической штангой со сменным наконечником, с пружиной, кареткой, пишущим механизмом, рукояткой и фиксирующим винтом, причем между горизонтальной тягой и пружинной скобой пишущего механизма дополнительно выполнен поворотный узел, состоящий из корпуса с рычагом, малой цилиндрической пружины, оси с шайбой и гайками, а на направляющих штангах с одной стороны под верхней опорной пластиной закреплен стопорный узел, выполненный из цилиндрических зажимов с болтами и отверстием по центру под фиксирующий винт, а с другой над нижним краем базовой пластины хомутом закреплен пружинный зажим с нажимными скобами, внутри которого в центре нижнего цилиндрического отворота базовой пластины установлен диск с лыской, прилегающий к направляющей штанге [2].
Наличие большого количества шарнирных соединений в совокупности со способом снятия показаний (на съемной пластине для бумаг карандаш отчерчивает кривую, затем производят ее замер и при помощи тарировочного коэффициента (индивидуального для каждого твердомера), определяют среднее значение твердости) не позволяет с достаточной точность производить замеры твердости почвы.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в разработке технического решения, позволяющего с высокой точностью производить замер твердости почвы в полевых условиях.
Сущность: уменьшение количества подвижных сопряжений элементов в механизмах устройства, а также автоматизированный способ получения результатов замеров в натуральных величинах способствует высокой точности определения твердости почвы.
Технический результат полезной модели заключается в повышение точности результатов при измерении твердости почвы.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения твердости почвы, включает направляющие штанги 1 с основанием 2 и подвижную пластину 3, верхнюю опорную пластину 4, стопорный узел 5, штангу 6 со сменным наконечником 7, рукояткой 8, пластину 9, причем между штангой 6 и пружиной 10 расположена подвижная прижимная пластина 11, на боковой поверхности которой имеется выступ в форме цилиндра 12, а на пластине 9 выполнена сквозная прорезь 13 для свободного перемещения выступа в вертикальном направлении при деформации пружины 10, выступ 12 подвижной прижимной пластины 11 кинематически связан со штоком 14 потенциометрического датчика линейного перемещения 15, причем выходной сигнал с датчика 15 через преобразователь 16 поступает на дисплейный модуль 17.
Предлагаемое устройство для измерения твердости почвы поясняется технологической схемой, представленной на фиг. 1 «Общий вид», фиг. 2 «Вид спереди при работе» и фиг 3 «Вид сбоку при работе».
Устройство для измерения твердости почвы, включает:
1 - направляющие штанги;
2 - основание;
3 - подвижную пластину;
4 - верхнюю опорную пластину;
5 - стопорный узел;
6 - штангу;
7 - сменный наконечник;
8 - рукоятку;
9 - пластину;
10 - пружину;
11 - подвижную прижимную пластину;
12 - выступ в форме цилиндра;
13 - сквозную прорезь;
14 - шток потенциометрический датчик линейного перемещения;
15 - потенциометрический датчик линейного перемещения;
16 - преобразователь;
17 - дисплейный модуль.
Устройство работает следующим образом. В заданном месте ставят твердомер основанием 2 на почву в вертикальном положении. Придерживая устройство за верхнюю опорную пластину 4, давят на рукоятку 8. Усилие передается на подвижную пластину 3, которая перемещаясь по направляющим штангам 1, воздействует на штангу 6. Штанга 6 воздействует на подвижную прижимную пластину 11 и пружину 10. Сжимаясь, пружина 10 вдавливает сменный наконечник 7 в почву (например, на глубину dx (фиг. 1)).
2
При перемещении подвижной прижимной пластины 11 вниз (при давлении на рукоятку 8) выступ 12 тянет за собой шток 14 потенциометрического датчика линейного перемещения 15. Сигнал с датчика 15 поступает на преобразователь 16, и после перевода в кг/см выводится на дисплейный модуль 17.
После снятия нагрузки с рукоятки 8, пружина 10 разжимается, а наконечник 7 возвращается в первоначальное положение (фиг. 3). При этом результаты сохраняются на дисплейном модуле 17 (пиковое значение) до следующего замера или выключения устройства.
При измерении твердости на сильно уплотненной или ссохшейся почве к рукоятке 8 твердомера прикладывают большие усилия для заглубления наконечника. На твердомер возрастают скручивающие нагрузки, которые расшатывают узлы крепления направляющих штанг 1 с верхней опорной пластиной 4 и основанием 2. Для увеличения общей жесткости конструкции под верхней опорной пластиной 4 твердомера установлен стопорный узел 5. Кроме этого, стопорный узел 5 ограничивает вертикальные перемещения штанг 6, что исключает выпадение наконечника 7 из центрального отверстия основания 2.
Предлагаемое устройство предназначено для определения твердости почвы в полевых условиях.
Список литературы
1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - 141 с.
2. Патент №2717169 С1 Российская Федерация, МПК G01N 3/40. Устройство для измерения твердости почвы: №2019118685: заявл. 14.06.2019: опубл. 18.03.2020 / В.А. Вытовтов, А.В. Прущик, Ю.П. Сухановский, С.А. Тарасов; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Курский федеральный аграрный научный центр».