林業(yè)用多功能土壤采集裝置研究

趙瑩 周曉萌 周旭昌

摘 要：基于林業(yè)發(fā)展要求，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上研究開發(fā)更多新型設(shè)備。以土壤采集為目的，對多功能土壤采集裝置進(jìn)行功能分析，提高各基礎(chǔ)功能的實(shí)際操作性。通過對土壤的有效采集，及對采集樣品的分析，分析林業(yè)種植地區(qū)土壤構(gòu)成、肥力狀況以及林木生長狀況等，并基于分析結(jié)果來后續(xù)改善措施進(jìn)行優(yōu)化，爭取不斷促進(jìn)我國林業(yè)的發(fā)展。本文對林業(yè)用多功能土壤采集裝置進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：林業(yè)；土壤采集；裝置研究

中圖分類號：S778 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160333167

1 林業(yè)多功能土壤采集裝置結(jié)構(gòu)分析

林業(yè)用多功能土壤采集裝置的研究，要求其主要具有采集筒、把手、伸縮刀、照明裝置等。其中采集筒為空心圓柱狀，并設(shè)置有2只把手，便于土壤采集時(shí)操作。可將把手分別設(shè)在所述采集筒上端兩側(cè)，且把手為空心圓柱狀，并且遠(yuǎn)離采集筒的一端內(nèi)壁上成型有第1內(nèi)螺紋。另外，伸縮刀包括刀殼、刀體，可將刀殼設(shè)計(jì)為空心圓柱狀，對刀殼一端設(shè)計(jì)第3開口，且在刀殼遠(yuǎn)離第3開口的一側(cè)外壁上成型有第1外螺紋；刀殼側(cè)壁上沿其長度方向設(shè)有滑槽，所述滑槽靠近第3開口一側(cè)設(shè)置卡槽。刀體頭部設(shè)計(jì)為刀尖狀，而刀體尾部的一側(cè)面安裝有卡塊，且卡塊插設(shè)在滑槽內(nèi)。因?yàn)榱謽I(yè)種植環(huán)境的特殊性，為提高土壤采集有效性，可以對采集裝置安裝照明裝置，包括設(shè)在采集筒上端的照明燈、開關(guān)、電源。按照此類設(shè)計(jì)方案，對林業(yè)土壤采集裝置進(jìn)行初步研究，可以基本上滿足本采集土壤、照明、修剪枝葉等功能需求。

2 林業(yè)用土壤采集裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 泵源系統(tǒng)

選擇用型號為CBN-E3的齒輪泵，其額定排量為20mL/r，額定工作壓力為16Mpa，系統(tǒng)動(dòng)力為12P柴油機(jī)，工作流量為40～60L/min[1]。

2.2 液壓沖擊器

液壓沖擊器運(yùn)行時(shí)主要將壓力油液作為工作介質(zhì)，通過運(yùn)行可以將壓力能轉(zhuǎn)換為活塞動(dòng)能，利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。對于液壓沖擊器來說，其輸入?yún)?shù)為壓力油液工作壓力與流量，而輸出參數(shù)為活塞沖擊能與運(yùn)動(dòng)頻率。可以選擇用YC70液壓沖擊器，其工作壓力為9～10Mpa，工作流量25～32L/min。

3 采集過程

3.1 啟動(dòng)階段

在采集裝置啟動(dòng)階段，液壓系統(tǒng)內(nèi)高壓截止閥處于打開狀態(tài)，在裝置順利啟動(dòng)后保證工作油回到油箱內(nèi)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在空載狀態(tài)下運(yùn)行。待到達(dá)土壤采集區(qū)域后，將裝置車挺穩(wěn)后拉起手剎，確保車輛固定不動(dòng)。

3.2 采樣階段

在裝置正式進(jìn)行采樣時(shí)，需要將截止閥關(guān)閉，使得液壓油可以通過減壓閥進(jìn)入到多路換向閥內(nèi)。將換向閥開啟，支撐油缸向外伸出，確保其支撐架垂直于地面后停止操作。對支腿油缸進(jìn)行操作，使其設(shè)備下圓盤與地面穩(wěn)定接觸，對其施加一定的壓力后將其微微抬離起后停止操作[2]。對升降油缸進(jìn)行操作時(shí)，需要將其上升到頂點(diǎn)位置固定，并安裝土壤采樣管。一切準(zhǔn)備就緒后，增大發(fā)動(dòng)機(jī)油門，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，對采樣管進(jìn)行操作使其能夠快速移動(dòng)到地面并保持穩(wěn)定。將高壓截止閥打開，確保液壓沖擊器能夠正常動(dòng)作。還需要對高壓截止閥動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)實(shí)際需要對升降油缸與液壓沖擊器速度進(jìn)行調(diào)整，提高土壤采集效率。

3.3 采樣結(jié)束

當(dāng)采樣達(dá)到規(guī)定深度后，依次關(guān)閉截止閥、升降缸，在液壓沖擊器停止工作后，通過升降油缸將采樣管從土壤內(nèi)拔出，取下采樣管后將液壓沖擊器降到下止點(diǎn)，并收起支腿油缸與支撐油缸。打開高壓截止閥，使得液壓油直接回到油箱，完成采樣工作。

4 結(jié)束語

多功能土壤采集裝置的研究，從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)著手，基于林業(yè)土壤采集需求，提高各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性與實(shí)用性。利用液壓控制系統(tǒng)，提高土壤采集過程中各結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)行的有效性，提高樣品采集綜合效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張凱，劉成良.車載液壓振動(dòng)式土壤采集裝置研究[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（04）：297-301.

作者簡介：趙瑩（1986-），女，大專，吉林省汪清縣人，汪清縣林業(yè)局職能人員，林業(yè)助理工程師，主要從事林業(yè)營林生產(chǎn)工作；通信作者；周旭昌（1965-），男，大專，吉林省琿春市人，汪清縣林業(yè)局職能人員，正高級工程師，主要從事森林培育、森林經(jīng)理及林木育種研究。