土壤取样用高频声波钻机

557 编辑：中冶有色技术网来源：溧阳市东南机械有限公司

2024-01-24 13:11:50

权利要求书： 1.一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，包括：主控机盒（100）、取样钻头（200）和破碎摆动组件（300），所述主控机盒（100）的底面固定安装有若干支撑腿（110）且支撑腿（110）的表面设有伸缩驱动杆（111），所述支撑腿（110）的底端设有驱动轮（120），所述主控机盒（100）的内部固定安装有减速电机（130）和主控板（140），所述主控板（140）的端部电性连接有遥控天线（141）和摄像头（142），所述取样钻头（200）的底面固定安装有高频声波钻头（210）；

所述破碎摆动组件（300）包括固定轴座（310）、驱动主轴（320）、偏转舵机（330）、偏转套座（340）和传动端座（350），所述偏转舵机（330）的数量为若干并呈圆周分布于固定轴座（310）的外周，所述偏转舵机（330）的表面活动连接有联动杆（331），所述联动杆（331）的另一端与偏转套座（340）的表面活动连接，所述驱动主轴（320）的顶端与减速电机（130）的输出端固定连接，所述驱动主轴（320）的表面固定套接有球头座（342），所述偏转套座（340）的内部设有活动套接于球头座（342）外侧的球套轴承（341），所述传动端座（350）的顶面与偏转套座（340）的底面转动套接，所述偏转套座（340）的底面设有连轴套（343），所述连轴套（343）的两端分别与驱动主轴（320）的底端和传动端座（350）的内侧固定连接，所述传动端座（350）的内侧设有固定套接于连轴套（343）外侧的内环套（351），所述取样钻头（200）可拆卸套接于传动端座（350）的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述支撑腿（110）的数量为三个或四个且呈圆周方向分布于取样钻头（200）的外周固定于主控机盒（100）的底面，所述支撑腿（110）为可伸缩杆结构，所述伸缩驱动杆（111）为电动伸缩杆结构。

3.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述主控板（140）为MCU控制器结构，所述遥控天线（141）的端部电性连接由集成于主控板（140）内部的无线信号收发模块，所述摄像头（142）的输出端电性连接有集成于主控板（140）内部的图像回传模块，所述主控机盒（100）的内部设有独立电源。

4.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述取样钻头（200）为空心筒体结构且取样钻头（200）的外周设有采集旋叶（220），所述采集旋叶（220）的一端设有开设于取样钻头（200）表面的高频声波钻头（210），所述采集旋叶（220）呈螺旋状结构。

5.根据权利要求4所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述采集旋叶（220）由上至下叶片面积逐渐增大，所述采集旋叶（220）的表面边缘设有切削刃。

6.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述固定轴座（310）固定安装于主控机盒（100）的底面，所述偏转舵机（330）的输出端与固定轴座（310）的表面固定连接，所述联动杆（331）的一端与偏转舵机（330）的表面球头连接，所述偏转舵机（330）为伺服舵机结构。

7.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述球套轴承（341）固定套接于偏转套座（340）的内侧，所述偏转套座（340）的外侧设有若干与偏转舵机（330）一一对应的连接耳，所述连接耳的表面与偏转舵机（330）的底端球头连接。

8.根据权利要求1所述的一种土壤取样用高频声波钻机，其特征在于，所述传动端座（350）的顶面与偏转套座（340）的底面滑动抵接，所述连轴套（343）为万向连轴套结构。

说明书：一种土壤取样用高频声波钻机技术领域[0001] 本发明涉及土壤取样技术领域，具体为一种土壤取样用高频声波钻机。背景技术[0002] 目前，公知的用于取样钻探领域的钻机有传统的机械传动钻机和全液压钻机。机械传动钻机主要由卷扬、立轴(或转盘)、变速箱、换向箱、离合器和动力机等组成。动力机产生的动力通过皮带传递到变速箱和换向箱，通过伞齿轮传递到立轴(或通过万向节传递到转盘)，从而实现回转运动，带动主动钻杆回转，通过钻杆传递扭矩到孔底的钻头，实现钻井过程。上述这种机械传动钻机存在如下缺点：操作人员劳动强度大、搬迁困难、噪音大、故障率高。[0003] 目前公知的全液压钻机主要由液压动力头、桅杆、给进油缸、主副卷扬、动力机、底盘等组成。通过液压操纵阀控制油路实现动力头的回转和进给，最大的优点是大大减轻了操作人员的劳动强度，如果配备了履带底盘或轮式底盘，也减少了搬迁的难度。但这种钻机存在最大的问题就是体积大，重量大，在狭窄地形处采样不便。且现有的取样钻机大多体型庞大难于运输，在野外勘测的时候存在着机动性差、续航能力弱、故障发生时难于排查以及一些特殊地形无法到达等问题，给取样工作带来极大的不便。另外在市场上也有一些便携式取样钻探，然而其在未使用时需要高度拆解，在使用时组装起来十分麻烦。[0004] 有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种土壤取样用高频声波钻机，来解决目前存在的体积大、破碎效果难以保证的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。发明内容[0005] 本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。[0006] 为此，本发明所采用的技术方案为：一种土壤取样用高频声波钻机，包括：主控机盒、取样钻头和破碎摆动组件，所述主控机盒的底面固定安装有若干支撑腿且支撑腿的表面设有伸缩驱动杆，所述支撑腿的底端设有驱动轮，所述主控机盒的内部固定安装有减速电机和主控板，所述主控板的端部电性连接有遥控天线和摄像头，所述取样钻头的底面固定安装有高频声波钻头；所述破碎摆动组件包括固定轴座、驱动主轴、偏转舵机、偏转套座和传动端座，所述偏转舵机的数量为若干并呈圆周分布于固定轴座的外周，所述偏转舵机的表面活动连接有联动杆，所述联动杆的另一端与偏转套座的表面活动连接，所述驱动主轴的顶端与减速电机的输出端固定连接，所述驱动主轴的表面固定套接有球头座，所述偏转套座的内部设有活动套接于球头座外侧的球套轴承，所述传动端座的顶面与偏转套座的底面转动套接，所述偏转套座的底面设有连轴套，所述连轴套的两端分别与驱动主轴的底端和传动端座的内侧固定连接，所述传动端座的内侧设有固定套接于连轴套外侧的内环套，所述取样钻头可拆卸套接于传动端座的外侧。

[0007] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑腿的数量为三个或四个且呈圆周方向分布于取样钻头的外周固定于主控机盒的底面，所述支撑腿为可伸缩杆结构，所述伸缩驱动杆为电动伸缩杆结构本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主控板为MCU控制器结构，所述遥控天线的端部电性连接由集成于主控板内部的无线信号收发模块，所述摄像头的输出端电性连接有集成于主控板内部的图像回传模块，所述主控机盒的内部设有独立电源。

[0008] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述取样钻头为空心筒体结构且取样钻头的外周设有采集旋叶，所述采集旋叶的一端设有开设于取样钻头表面的高频声波钻头，所述采集旋叶呈螺旋状结构。[0009] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述采集旋叶由上至下叶片面积逐渐增大，所述采集旋叶的表面边缘设有切削刃。[0010] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定轴座固定安装于主控机盒的底面，所述偏转舵机的输出端与固定轴座的表面固定连接，所述联动杆的一端与偏转舵机的表面球头连接，所述偏转舵机为伺服舵机结构。[0011] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述球套轴承固定套接于偏转套座的内侧，所述偏转套座的外侧设有若干与偏转舵机一一对应的连接耳，所述连接耳的表面与偏转舵机的底端球头连接。[0012] 本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述传动端座的顶面与偏转套座的底面滑动抵接，所述连轴套为万向连轴套结构。[0013] 本发明所取得的有益效果为：1.本发明中，通过采用新型钻头结构，利用取样钻头底面加装的高频声波钻头对硬质土层等结构进行高频声波破碎处理，采用声波破碎的方式能钻穿卵石，漂石和硬地层，由于高频振动，高频声波钻头周围的一层土会发生液化，并形成较软的薄层，以破碎较硬的地层，噪音低对周边环境损害低，提高钻孔取样工作效率。

[0014] 2.本发明中，通过在取样钻头端部加装破碎摆动组件结构，利用偏转舵机驱动偏转套座和传动端座偏摆从而调节取样钻头的倾斜对向，改变高频声波钻头的声波作用方向，对土层进行大面积声波破碎处理，从而使取样钻头的旋进操作平顺顺畅，提高采样工作效率。[0015] 3.本发明中，采用双模式取样工作结构，分别在较软地层利用减速电机直接驱动取样钻头配合支撑腿的升降作用进行土样旋挖，以及在硬质地表层表面通过偏转舵机驱动取样钻头进行倾斜转动对取样钻头下方作用面通过高频声波钻头进行高频声波破碎后进行再进行土样旋挖，从而适用于不同土层结构，提高该取样钻机的实用性。附图说明[0016] 图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；图2为本发明一个实施例的取样钻头和破碎摆动组件安装结构示意图；

图3为本发明一个实施例的主控机盒内部分解结构示意图；

图4为本发明一个实施例的破碎摆动组件结构示意图；

图5为本发明一个实施例的取样钻头结构示意图；

图6为本发明一个实施例的固定轴座表面结构示意图；

图7为本发明一个实施例的破碎摆动组件分解结构示意图；

图8为本发明一个实施例的支撑腿结构示意图。

[0017] 附图标记：100、主控机盒；110、支撑腿；120、驱动轮；130、减速电机；140、主控板；111、伸缩驱动杆；141、遥控天线；142、摄像头；

200、取样钻头；210、高频声波钻头；220、采集旋叶；201、入料口；

300、破碎摆动组件；310、固定轴座；320、驱动主轴；330、偏转舵机；340、偏转套座；

350、传动端座；331、联动杆；341、球套轴承；342、球头座；343、连轴套；351、内环套。

具体实施方式[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0019] 下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种土壤取样用高频声波钻机。[0020] 结合图1?图8所示，本发明提供的一种土壤取样用高频声波钻机，包括：主控机盒100、取样钻头200和破碎摆动组件300，主控机盒100的底面固定安装有若干支撑腿110且支撑腿110的表面设有伸缩驱动杆111，支撑腿110的底端设有驱动轮120，主控机盒100的内部固定安装有减速电机130和主控板140，主控板140的端部电性连接有遥控天线141和摄像头

142，取样钻头200的底面固定安装有高频声波钻头210；

破碎摆动组件300包括固定轴座310、驱动主轴320、偏转舵机330、偏转套座340和传动端座350，偏转舵机330的数量为若干并呈圆周分布于固定轴座310的外周，偏转舵机

330的表面活动连接有联动杆331，联动杆331的另一端与偏转套座340的表面活动连接，驱动主轴320的顶端与减速电机130的输出端固定连接，驱动主轴320的表面固定套接有球头座342，偏转套座340的内部设有活动套接于球头座342外侧的球套轴承341，传动端座350的顶面与偏转套座340的底面转动套接，偏转套座340的底面设有连轴套343，连轴套343的两端分别与驱动主轴320的底端和传动端座350的内侧固定连接，传动端座350的内侧设有固定套接于连轴套343外侧的内环套351，取样钻头200可拆卸套接于传动端座350的外侧。

[0021] 在该实施例中，支撑腿110的数量为三个或四个且呈圆周方向分布于取样钻头200的外周固定于主控机盒100的底面，支撑腿110为可伸缩杆结构，伸缩驱动杆111为电动伸缩杆结构具体的，利用支撑腿110和伸缩驱动杆111的伸缩控制主控机盒100高度从而使取样钻头200贴近地面并深入土层进行自动采样，利用支撑腿110和驱动轮120进行支撑实现该钻机的移动操作。

[0022] 在该实施例中，主控板140为MCU控制器结构，遥控天线141的端部电性连接由集成于主控板140内部的无线信号收发模块，摄像头142的输出端电性连接有集成于主控板140内部的图像回传模块，主控机盒100的内部设有独立电源。[0023] 具体的，由主控板140根据遥控天线141接收控制信号进行远程遥控操作，一体化钻机车身结构体积小巧，根据摄像头142的回传图像控制，便于在各种危险地质区域进行远程操控作业，降低人员操作危险性。[0024] 在该实施例中，取样钻头200为空心筒体结构且取样钻头200的外周设有采集旋叶220，采集旋叶220的一端设有开设于取样钻头200表面的高频声波钻头210，采集旋叶220呈螺旋状结构。

[0025] 进一步的，采集旋叶220由上至下叶片面积逐渐增大，采集旋叶220的表面边缘设有切削刃。[0026] 具体的，利用取样钻头200的旋转动作在土层表面进行旋进，使取样土壤沿采集旋叶220表面导入取样钻头200的内部，进行采样土壤收集。[0027] 在该实施例中，固定轴座310固定安装于主控机盒100的底面，偏转舵机330的输出端与固定轴座310的表面固定连接，联动杆331的一端与偏转舵机330的表面球头连接，偏转舵机330为伺服舵机结构。[0028] 具体的，利用偏转舵机330偏转运动，在输出端固定下其表面进行偏转运动从而牵引联动杆331运动，利用联动杆331牵拉偏转套座340和传动端座350倾斜运动。[0029] 在该实施例中，球套轴承341固定套接于偏转套座340的内侧，偏转套座340的外侧设有若干与偏转舵机330一一对应的连接耳，连接耳的表面与偏转舵机330的底端球头连接。[0030] 进一步的，传动端座350的顶面与偏转套座340的底面滑动抵接，连轴套343为万向连轴套结构。[0031] 具体的，通过球套轴承341在球头座342表面的偏转运动实现偏转套座340的灵活运动，可通过联动杆331的牵拉使偏转套座340进行任意角度倾斜，由连轴套343实现倾斜后驱动主轴320与传动端座350的传动连接，实现取样钻头200倾斜姿态下的旋转运动，在硬质地表层表面通过偏转舵机驱动取样钻头进行倾斜转动对取样钻头下方作用面通过高频声波钻头进行高频声波破碎后进行再进行土样旋挖，以降低对硬质土层的旋挖阻力。[0032] 本发明的工作原理及使用流程：在该土壤取样用高频声波钻机工作中，首先通过遥控操作控制驱动轮120移动至指定采样地点，控制伸缩驱动杆111的伸缩调节支撑腿110的长度，从而控制主控机盒100的高度改变高频声波钻头210底端与地面表面间距，使高频声波钻头210与地面接触，通过高频声波钻头210的高频声波破碎地面表层结构，并逐渐通过伸缩驱动杆111收缩降低主控机盒100高度使高频声波钻头210深入地面；根据地层结构进行判断土层软硬度，在较软土层表面直接通过减速电机130驱动取样钻头200整体旋转运动进行土层旋挖取样；

在面对硬质土层时，需要对地面大范围破碎以便于整个取样钻头200可以深入土层，通过各个偏转舵机330偏转驱动，带动偏转套座340在球头座342表面进行偏转，从而带动底端传动端座350和取样钻头200进行偏转，从而使取样钻头200倾斜，并在伸缩驱动杆

111的高度控制下对地面进行圆周周边区域的高频声波破碎，改变高频声波钻头的声波作用方向，对土层进行大面积声波破碎处理，从而使取样钻头的旋进操作平顺顺畅，提高采样工作效率，在破碎完成后可通过减速电机130带动驱动主轴320旋转运动，由连轴套343连接驱动主轴320和传动端座350进行传动，进而带动取样钻头200进行旋转，在取样钻头200和采集旋叶220的旋转作用下采集旋叶220旋进地面，使取样土壤沿采集旋叶220表面移动通过入料口201进入取样钻头200内部进行收集，在采集旋叶220与地层土壤旋进作用时柔性支撑腿110可自然弯曲以降低设备高度使取样钻头200深入土层，在伸缩驱动杆111的伸展下进行取样钻头200提升采用竖直向上的力直接作用于土样，使土层内部位于采集旋叶220表面的土料与地层土壤进行竖直剪切分离，提高采样工作效率。

[0033] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。