本发明专利技术公开了一种草甸植被根系取样及表土剥离装置，包括底部为敞口的外桶和设置在外桶内部的取样桶，外桶底部安装有竖直向下的定位柱和向外侧延伸的护沿，外桶外壁设置有伸缩架，伸缩架上安装有万向轮，取样桶顶部轴接有纵向设置的取样电机，取样电机外壁固接有滑动升降筒，滑动升降筒从外桶的顶部穿出并在顶端连接控制台；取样桶包括上部的烘干分离区和下部的取样区。本发明专利技术用于牧区草原植被根系研究工作，能够完整获取样地植株根系，而且根据试验需求能够快速烘干并分离根系表层土壤，为牧区草甸植被生态学及生态修复植株选育研究提供便利，为牧区抗旱减灾、农牧业可持续发展提供重要研究资料，自动化程度高，获取速度快。获取速度快。获取速度快。
【技术实现步骤摘要】
一种草甸植被根系取样及表土剥离装置
[0001]本专利技术涉及一种草甸植被根系取样及表土剥离装置。
技术介绍
[0002]根系作为大气、土壤、植株间物质循环过程的重要环节，具有吸收土壤水分和肥料、抵抗自然灾害等重要功能，亦是生态系统结构功能的重要组成部分。植被根系的深浅、形态及生物量等参数受物种类型及水文气候条件等多方面影响，尤其与土壤含水量密切相关，而土壤含水量又是表征农牧业干旱的重要指标，气候变暖水患灾害频发背景下，探究植被根系生态学及其与干旱、碳循环等关系具有重要意义。但因根系生长于地下，根系分支复杂，原位完整采样的研究手段一直存在困难，使得研究结果与实际情况存在偏差。
技术实现思路
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种草甸植被根系取样及表土剥离装置。
[0005](二)技术方案
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种草甸植被根系取样及表土剥离装置，包括底部为敞口的外桶和设置在外桶内部的取样桶，外桶底部安装有竖直向下的定位柱和向外侧延伸且尾端上翘的护沿，外桶外壁设置有伸缩架，伸缩架上安装有万向轮，取样桶顶部轴接有纵向设置的取样电机，取样电机外壁固接有滑动升降筒，滑动升降筒从外桶的顶部穿出并在滑动升降筒的顶端连接控制台，滑动升降筒外部套设复位弹簧，复位弹簧的上端和下端分别抵接至控制台和外桶的上表面，滑动升降筒由至少三个竖直设置的面板拼合而成；取样桶包括上部的烘干分离区和下部的取样区；所述外桶包括两个半桶，两个半桶之间通过锁扣固定连接；外桶内壁设置土壤收集盒。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述烘干分离区的侧壁均匀开设漏孔，烘干分离区配设烘干系统，烘干系统包括风机、风道和设置在风道内的电热丝，风道连通至烘干分离区。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述风道的出风口开设在取样桶内壁且高于漏孔，出风口排出干热气流的方向与水平面的夹角为0
°‑
90
°
，出风口排出干热气流的方向与出风口所在位置的烘干分离区侧壁的夹角为0
°‑
90
°
。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述取样桶的内壁在同一水平面上削薄形成安装槽，并在安装槽内通过铰接轴铰接有翻转装置，铰接轴位于烘干分离区与取样区的分界线，翻转装置沿取样桶的内壁呈均匀圆周排布，翻转装置包括连接在铰接轴上的闭合板和拉力板，闭合板和拉力板之间的夹角为90
°‑
135
°
，拉力板的背面连接有钢丝，钢丝穿出烘干分离区的侧壁并通过取样桶外壁上的定滑轮变向后连接至翻转驱动器，铰接轴上轴接从动齿轮，从动齿轮由翻转驱动器驱动；取样区的侧壁底端为切割刀片。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述闭合板和拉力板分别位于铰接轴的下方和上方，闭合板为倒三角形，拉力板为三角形或长条形或倒T形。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述从动齿轮的轴心到钢丝与拉力板连接点的距离等于从动齿轮的轴心到烘干分离区的侧壁上钢丝穿出点的距离；所述翻转驱动器嵌设在所述取样桶的侧壁上，翻转驱动器包括用于卷动钢丝的卷轮、与从动齿轮啮合连接的驱动齿轮，卷轮和驱动齿轮分别由牵引电机和辅助电机驱动，牵引电机和辅助电机均为变频电机且由变频控制器控制，牵引电机和辅助电机的转动方向相反，牵引电机和辅助电机的工作过程满足公式(1)如下
[0012][0013]式中，R为从动齿轮的轴心到钢丝与拉力板连接点的距离，也是从动齿轮的轴心到烘干分离区的侧壁上钢丝穿出点的距离；r1是从动齿轮的半径；r2是驱动齿轮的半径；r3是卷轮的半径；ω1是牵引电机的转动角速度；ω2是辅助电机的转动角速度；α是拉力板与取样桶内壁切面的夹角，该切面是铰接轴位置对应的取样桶内壁切面；通过变频控制器调节牵引电机和辅助电机的转动角速度，来控制钢丝对拉力板的拉动翻转速度与从动齿轮对铰接轴的转动速度同步运行。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述翻转驱动器嵌设在所述取样区的侧壁上，翻转驱动器包括用于卷动钢丝的卷轮、与从动齿轮啮合连接的转接齿轮以及用于驱动转接齿轮转动的驱动齿轮，所述卷轮和驱动齿轮由同一个驱动电机驱动，卷轮和驱动齿轮依线性排列的方式安装在该驱动电机的驱动轴上；转接齿轮为空心齿轮，转接齿轮的内圈和外圈分别为棘齿和直齿，转接齿轮内部套接副齿轮，副齿轮上安装有棘爪，棘爪与棘齿配合，驱动齿轮与副齿轮啮合，棘爪由拨叉控制从而切换与棘齿的结合或分离状态；通过转接齿轮，使翻转装置向上翻转时仅由钢丝牵引，翻转装置向下翻转时仅由从动齿轮带动。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述闭合板与拉力板的背面均连接有钢丝，翻转驱动器包括活动设置在取样桶外围的升降环和用于控制升降环升降的升降机构，该升降环水平布置，升降机构包括固定在取样桶外壁的安装座以及至少三个设置在安装座上并与升降环连接的电动推杆；闭合板与拉力板背面的钢丝穿出取样桶侧壁并通过弹性张紧轮变向后固定连接至升降环；通过升降环的升降来牵引钢丝，使各翻转装置同步翻转。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述切割刀片为双排锯齿形或单排锯齿且相邻锯齿向相反方向偏斜的结构。切割刀片的特殊构造能够防止样地土壤粘在切割刀片上，影响切割效率。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述土壤收集盒边缘配设挂钩，外桶内壁开设挂槽，挂钩包括平板，平板的末端向上伸出挂板，挂钩为L形，挂槽包括横槽和竖槽，横槽下表面为弧形，挂板卡在竖槽内。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案，土壤收集盒也可以为环形，土壤收集盒通过螺纹连接在外桶的内壁。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，土壤收集盒的位置低于铰接轴的高度。
[0020](三)有益效果
[0021]本专利技术用于牧区草原植被根系研究工作，能够完整获取样地植株根系，而且根据
试验需求能够快速烘干并分离根系表层土壤，为牧区草甸植被生态学及生态修复植株选育研究提供便利，为牧区抗旱减灾、农牧业可持续发展提供重要研究资料，自动化程度高，获取速度快。
[0022]本专利技术的翻转驱动器能够避免对翻转装置的阻挡，而且通过钢丝与拉力板能够加大力臂，进而加大力矩，为翻转装置提供足够大的翻转力，提高了本专利技术单次采样量的上限。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的纵剖结构图；
[0025]图2为本专利技术第一种具体实施例中翻转装置的立体图；
[0026]图3为本专利技术第二种具体实施例中翻转装置的立体图；
[0027]图4为本专利技术第三种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：包括底部为敞口的外桶和设置在外桶内部的取样桶，外桶底部安装有竖直向下的定位柱和向外侧延伸且尾端上翘的护沿，外桶外壁设置有伸缩架，伸缩架上安装有万向轮，取样桶顶部轴接有纵向设置的取样电机，取样电机外壁固接有滑动升降筒，滑动升降筒从外桶的顶部穿出并在滑动升降筒的顶端连接控制台，滑动升降筒外部套设复位弹簧，复位弹簧的上端和下端分别抵接至控制台和外桶的上表面，滑动升降筒由至少三个竖直设置的面板拼合而成；取样桶包括上部的烘干分离区和下部的取样区；所述外桶包括两个半桶，两个半桶之间通过锁扣固定连接；外桶内壁设置土壤收集盒。2.根据权利要求1所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述烘干分离区的侧壁均匀开设漏孔，烘干分离区配设烘干系统，烘干系统包括风机、风道和设置在风道内的电热丝，风道连通至烘干分离区。3.根据权利要求2所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述风道的出风口开设在取样桶内壁且高于漏孔，出风口排出干热气流的方向与水平面的夹角为0
°‑
90
°
，出风口排出干热气流的方向与出风口所在位置的烘干分离区侧壁的夹角为0
°‑
90
°
。4.根据权利要求1所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述取样桶的内壁在同一水平面上削薄形成安装槽，并在安装槽内通过铰接轴铰接有翻转装置，铰接轴位于烘干分离区与取样区的分界线，翻转装置沿取样桶的内壁呈均匀圆周排布，翻转装置包括连接在铰接轴上的闭合板和拉力板，闭合板和拉力板之间的夹角为90
°‑
135
°
，拉力板的背面连接有钢丝，钢丝穿出烘干分离区的侧壁并通过取样桶外壁上的定滑轮变向后连接至翻转驱动器，铰接轴上轴接从动齿轮，从动齿轮由翻转驱动器驱动；取样区的侧壁底端为切割刀片。5.根据权利要求4所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述闭合板和拉力板分别位于铰接轴的下方和上方，闭合板为倒三角形，拉力板为三角形或长条形或倒T形。6.根据权利要求5所述的草甸植被根系取样及表土剥离装置，其特征在于：所述从动齿轮的轴心到钢丝与拉力板连接点的距离等于从动齿轮的轴心到烘干分离区的侧壁上钢丝穿出点的距离；所述翻转驱动器嵌设在所述取样桶的侧壁上，翻转驱动器包括用于卷动钢丝的卷轮、...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵水霞，陈晓俊，周泉成，李玮，尹航，王文君，吴英杰，全强，徐冰，郭建英，王健，李锦荣，刘铁军，刘艳萍，张伟杰，孙立新，赵谦，
申请(专利权)人：水利部牧区水利科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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