一種植物根系的夾持機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種植物根系夾持機(jī)構(gòu)，其包括上夾持機(jī)構(gòu)、下夾持機(jī)構(gòu)，上夾持機(jī)構(gòu)包括上固定帽、上夾持部、上滑塊基座、上限位滑塊、上基座套筒、上限位套筒、導(dǎo)桿、拉力傳感器固定螺桿；下夾持機(jī)構(gòu)包括下固定帽、下夾持部、下滑塊基座、下限位滑塊、下基座套筒、下限位套筒，該夾持機(jī)構(gòu)可以有效克服在夾持植物根系過程中由于恒定夾持力而使被夾持根系脫落或使根系因受力扭轉(zhuǎn)而損傷的情況，避免被夾持根系的脫落和由于側(cè)向擠壓力太大對根系造成的機(jī)械損傷，并保證植物根系不會因受力而扭轉(zhuǎn)，保證實(shí)驗(yàn)過程精確有效。
【專利說明】一種植物根系的夾持機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)夾持機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種植物根系抗拉力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)用根系夾持機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對環(huán)境問題的深入研究，科研人員開始著重關(guān)注各種植物根系抗拉力學(xué)特性，越來越多的植物根系抗拉力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)不斷開展，由于該實(shí)驗(yàn)缺少具有針對性的夾持機(jī)構(gòu)，使根系不能可靠夾持，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失效甚至實(shí)驗(yàn)失敗。本實(shí)用新型以國家基金為依托，需要測量竹林地下根莖的抗拉力學(xué)特性，本實(shí)用新型提供一種夾持力可隨根系拉伸過程中拉力變化而變化的夾持機(jī)構(gòu)，且可以有效防止植物根系因受力扭轉(zhuǎn)而損傷。
[0003]夾持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理與否在整個抗拉力檢測裝置中非常關(guān)鍵；首先由于根系與夾具之間的摩擦力大小由夾具對根系側(cè)向擠壓力提供，這個側(cè)向擠壓力大小在通常設(shè)計(jì)的夾具中是固定的，然而夾具與每種植物根系的摩擦系數(shù)是變化的，植物根系粗細(xì)也是不確定的，這樣當(dāng)摩擦力不足以拉斷植物根系時必然會導(dǎo)致兩種情況:(1)植物根系和夾具之間摩擦力不夠，植物根系從夾具之間滑脫，實(shí)驗(yàn)失??；(2)人工操作，再次增加對根系的夾緊力度，這樣則會增大對根系機(jī)械損傷的概率，一旦根系有機(jī)械損傷則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不具備參考價值，實(shí)驗(yàn)失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服植物根系抗拉力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)中夾持機(jī)構(gòu)夾持力不理想的不足，本實(shí)用新型提供一種植物根系夾持機(jī)構(gòu)，該夾持機(jī)構(gòu)用于植物根系抗拉力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)。
[0005]本實(shí)用新型植物根系夾持機(jī)構(gòu)包括上夾持機(jī)構(gòu)1、下夾持機(jī)構(gòu)2，上夾持機(jī)構(gòu)I包括上固定帽3、上夾持部、上滑塊基座7、上限位滑塊8、上基座套筒10、上限位套筒11，上固定帽3與上基座套筒10螺紋連接，上夾持部安裝在上滑塊基座7上，上滑塊基座7設(shè)置在上基座套筒10內(nèi)，上基座套筒10上帶有滑動口 I 17，上限位滑塊8安裝在上滑塊基座7上并穿過上基座套筒10上的滑動口 I 17，上基座套筒10與上限位套筒11通過螺紋連接，上基座套筒10上安裝有導(dǎo)桿12，上固定帽3上設(shè)置有拉力傳感器固定螺桿4 ;下夾持機(jī)構(gòu)2包括下固定帽18、下夾持部、下滑塊基座19、下限位滑塊20、下基座套筒21、下限位套筒22，下固定帽18與下基座套筒21螺紋連接，下夾持部安裝在下滑塊基座19上，下滑塊基座19設(shè)置在下基座套筒21內(nèi)，下基座套筒21上帶有滑動口 II 23，下限位滑塊20安裝在下滑塊基座19上并穿過下基座套筒21上的滑動口 II 23，下基座套筒21與下限位套筒22通過螺紋連接；上夾持機(jī)構(gòu)I和下夾持機(jī)構(gòu)2安裝在植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)的機(jī)架上，即上夾持機(jī)構(gòu)I通過拉力傳感器固定螺桿4固定植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)的機(jī)架上，下夾持機(jī)構(gòu)2通過下固定帽固定在植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)機(jī)架的底座上，上夾持機(jī)構(gòu)可以在機(jī)架的導(dǎo)軌上移動從而調(diào)節(jié)上下夾持機(jī)構(gòu)之間的垂直距離。
[0006]所述上滑塊基座7和下滑塊基座19為柱形基座，其內(nèi)均開有與上夾持部或下夾持部相匹配的滑動槽15，固定孔II 14設(shè)置在滑塊基座上并貫串滑塊基座的上下表面，在滑塊基座上設(shè)置有4個限位滑塊卡口 16，上限位滑塊8和下限位滑塊20分別通過其上的固定孔1、固定孔II 14安裝在限位滑塊卡口 16內(nèi)。
[0007]所述上夾持部和下夾持部均由4塊楔形夾塊5組成，4塊楔形夾塊5呈“十”字型分布，楔形夾塊5上設(shè)置有根系夾持面6和夾塊滑動面13，夾塊滑動面13呈斜坡狀并與上滑塊基座或下滑塊基座的滑動槽15的上表面相配合。
[0008]植物根系根據(jù)該設(shè)計(jì)的機(jī)械原理可以完成整個夾持機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)整過程，實(shí)驗(yàn)中整套裝置將逐步增加的向下拉力轉(zhuǎn)化成為隨拉伸過程而增加的垂直于根系的夾持力。根據(jù)力學(xué)關(guān)系可知夾持力越大，提供的相應(yīng)摩擦力也越大，整個夾持機(jī)構(gòu)的夾緊度自適應(yīng)過程是根據(jù)拉力增加而不斷增加夾持力的閉環(huán)過程。
[0009]本實(shí)用新型中的上夾持機(jī)構(gòu)和下夾持機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)夾持力隨根系拉伸過程中拉力的變化而變化，有效克服常見的固定夾持機(jī)構(gòu)在夾持植物根系過程中由于恒定夾持力而使被夾持根系脫落或使根系因受力扭轉(zhuǎn)而損傷。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是，實(shí)驗(yàn)中可使夾持機(jī)構(gòu)對植物根系的夾持力在根系拉伸過程中因拉力的變化而變化，避免被夾持根系的脫落和由于側(cè)向擠壓力太大對根系造成的機(jī)械損傷，并保證植物根系不會因受力而扭轉(zhuǎn)，使夾持機(jī)構(gòu)方便可靠，保證實(shí)驗(yàn)過程精確有效，夾持機(jī)構(gòu)便于裝卸、操作簡單、靈活可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型上夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的下夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型的楔形夾塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是本實(shí)用新型的上滑塊基座和下滑塊基座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是本實(shí)用新型的上限位滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7是本實(shí)用新型的上基座套筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖8是本實(shí)用新型的上、下限位套筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1-上夾持機(jī)構(gòu)；2_下夾持機(jī)構(gòu)；3-上固定帽；4_拉力傳感器固定螺桿；5-楔形夾塊；6_根系夾持面；7_上滑塊基座；8_上限位滑塊；9-固定孔I ;10_上基座套筒；11-上限位套筒；12_導(dǎo)桿；13_夾塊滑動面；14_固定孔II ;15_滑動槽；16_限位滑塊卡口 ； 17-滑動口 I ; 18-下固定帽；19-滑塊基座；20_下限位滑塊；21_下基座套筒；22_下限位套筒；23-滑動口 II。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0021]實(shí)施例1:本植物根系夾持機(jī)構(gòu)包括上夾持機(jī)構(gòu)1、下夾持機(jī)構(gòu)2，上夾持機(jī)構(gòu)I包括上固定帽3、上夾持部、上滑塊基座7、上限位滑塊8、上基座套筒10、上限位套筒11，上固定帽3與上基座套筒10螺紋連接，上夾持部安裝在上滑塊基座7上，上滑塊基座7設(shè)置在上基座套筒10內(nèi)，上基座套筒10上帶有滑動口 I 17，上限位滑塊8安裝在上滑塊基座7上并穿過上基座套筒10上的滑動口 I 17，上基座套筒10與上限位套筒11通過螺紋連接，上基座套筒10上還對稱安裝有導(dǎo)桿12，導(dǎo)桿12用于限制整個夾持機(jī)構(gòu)的運(yùn)行軌跡，使夾持機(jī)構(gòu)保持水平穩(wěn)定；上固定帽3上設(shè)置有拉力傳感器固定螺桿4，上夾持機(jī)構(gòu)I通過拉力傳感器固定螺桿4固定在植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)的機(jī)架上，使其平穩(wěn)的安裝在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上；上夾持機(jī)構(gòu)可以通過導(dǎo)桿12在機(jī)架的導(dǎo)軌上移動從而調(diào)節(jié)上下夾持機(jī)構(gòu)之間的垂直距離；下夾持機(jī)構(gòu)2下夾持機(jī)構(gòu)2包括下固定帽18、下夾持部、下滑塊基座19、下限位滑塊20、下基座套筒21、下限位套筒22，下固定帽18與下基座套筒21螺紋連接，下夾持部安裝在下滑塊基座19上，下滑塊基座19設(shè)置在下基座套筒21內(nèi)，下基座套筒21上帶有滑動口
II23，下限位滑塊20安裝在下滑塊基座19上并穿過下基座套筒21上的滑動口 II 23，下基座套筒21與下限位套筒22通過螺紋連接；下夾持機(jī)構(gòu)2通過下固定帽固定在植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)的機(jī)架底座上；
[0022]其中所述上滑塊基座7和下滑塊基座19為柱形基座，其內(nèi)均開有與上夾持部或下夾持部相匹配的滑動槽15，其上表面呈斜坡狀，且坡度與楔形夾塊5的夾塊滑動面13相同，可使夾塊滑動面13沿滑動槽15的上表面滑動，從而改變4塊楔形夾塊5的間距，即改變被夾持根系的夾持力；固定孔II 14設(shè)置在滑塊基座上并貫串滑塊基座的上下表面，其內(nèi)壁設(shè)有螺紋且與限位滑塊的固定孔I上的螺紋一致，可用于安裝固定限位滑塊；在滑塊基座上設(shè)置有4個限位滑塊卡口 16，上限位滑塊8通過其上的固定孔I 9、固定孔II 14安裝在限位滑塊卡口 16內(nèi)，下限位滑塊20通過其上的固定孔1、固定孔II安裝在限位滑塊卡口內(nèi)；所述上夾持部和下夾持部均由4塊楔形夾塊5組成，4塊楔形夾塊5呈“十”字型分布并相互配合共同組成夾持部，楔形夾塊5為楔形，楔形夾塊5上設(shè)置有根系夾持面6和夾塊滑動面13，根系夾持面6由柔性材料制成，保證可靠夾持的同時可避免根系的損傷，夾塊滑動面13呈斜坡狀并與上滑塊基座或下滑塊基座的滑動槽15的上表面相配合共同設(shè)定楔形夾塊5的滑動軌跡；所述上限位套筒11或下限位套筒22的上端口無螺紋，而下端口的內(nèi)壁設(shè)有螺紋，且與基座套筒下端口外壁的螺紋配套，在轉(zhuǎn)動限位套筒時可將4塊限位滑塊同時頂起(見圖1一8)。
[0023]安裝上夾持機(jī)構(gòu)I時，首先將上滑塊基座7嵌套于上基座套筒10內(nèi)，再將4塊上限位滑塊8分別安裝于限位滑塊卡口 16中，并用螺釘固定，接著將4塊楔形夾塊5分別卡放于滑動槽15內(nèi)，且其夾塊滑動面13與滑動槽15的上表面接觸，然后將上基座套筒10的上端口旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入上固定帽3的端口，并利用上固定帽3頂端的拉力傳感器固定螺桿4將上夾持機(jī)構(gòu)固定，且利用上基座套筒10的導(dǎo)桿12限定夾持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡，以保證夾持機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)，最后將上限位套筒11按照無螺紋端口在上、有螺紋端口在下的狀態(tài)，將下端口旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入上基座套筒10的下端口 ；下夾持機(jī)構(gòu)的安裝同上夾持機(jī)構(gòu)。
[0024]使用上夾持機(jī)構(gòu)I時，將待測根系小心放入由4個楔形夾塊5的根系夾持面6所構(gòu)成的間隙處，并緩慢向上旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)上限位套筒11，這樣4個楔形夾塊將緩慢夾緊，直至根系被合適的力度固定住。根系被拉動過程中，由于摩擦力的作用，被拉根系將會產(chǎn)生向下的力作用在楔形夾塊5上，楔形夾塊5則將向下的力作用在上滑塊基座7上，上滑塊基座7受力產(chǎn)生向下運(yùn)動的趨勢，固定于上滑塊基座7上的上限位滑塊8通過上限位套筒11的反作用力傳遞給楔形夾塊5 —向內(nèi)的夾持力使根系進(jìn)一步夾緊。[0025]下夾持機(jī)構(gòu)2用于夾持住待測根系的下端，將待測根系按照上夾持機(jī)構(gòu)I的使用方法夾持好，然后緩慢向下旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)下限位套筒22，直至根系被合適的力度固定住。根系被拉動過程中，由于摩擦力的作用，被拉根系產(chǎn)生的向上作用力使下限位滑塊20通過下限位套筒22保證根系能夠被不斷夾緊。
[0026]至此，整個夾持機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)整過程完成，整套裝置將逐步增加的拉力轉(zhuǎn)化成為隨拉伸過程而增加的垂直于根系的夾持力。根據(jù)力學(xué)關(guān)系可知夾持力越大，提供的相應(yīng)摩擦力也越大，整個夾持機(jī)構(gòu)的夾緊度自適應(yīng)過程是根據(jù)拉力增加而不斷增加夾持力的閉環(huán)過程。
【權(quán)利要求】
1.一種植物根系夾持機(jī)構(gòu)，其特征是在于:其包括上夾持機(jī)構(gòu)(I)、下夾持機(jī)構(gòu)(2)，上上夾持機(jī)構(gòu)(I)包括上固定帽(3)、上夾持部、上滑塊基座(7)、上限位滑塊(8)、上基座套筒(10)、上限位套筒(11)，上固定帽(3)與上基座套筒(10)螺紋連接，上夾持部安裝在上滑塊基座(7)上，上滑塊基座(7)設(shè)置在上基座套筒(10)內(nèi)，上基座套筒(10)上帶有滑動口 I(17)，上限位滑塊(8)安裝在上滑塊基座(7)上并穿過上基座套筒(10)上的滑動口 I (17)，上基座套筒(10)與上限位套筒(11)通過螺紋連接，上基座套筒(10)上安裝有導(dǎo)桿(12)，上固定帽(3)上設(shè)置有拉力傳感器固定螺桿(4);下夾持機(jī)構(gòu)(2)包括下固定帽(18)、下夾持部、下滑塊基座(19)、下限位滑塊(20)、下基座套筒(21)、下限位套筒(22)，下固定帽(18)與下基座套筒(21)螺紋連接，下夾持部安裝在下滑塊基座(19 )上，下滑塊基座(19 )設(shè)置在下基座套筒(21)內(nèi)，下基座套筒(21)上帶有滑動口 II，下限位滑塊(20)安裝在下滑塊基座(19)上并穿過下基座套筒(21)上的滑動口 II，下基座套筒(21)與下限位套筒(22)通過螺紋連接；上夾持機(jī)構(gòu)(I)和下夾持機(jī)構(gòu)(2)安裝在在植物根系抗拉力檢測系統(tǒng)的機(jī)架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述植物根系夾持機(jī)構(gòu)，其特征是在于:上滑塊基座(7)和下滑塊基座(19)為柱形基座，其內(nèi)均開有與上夾持部或下夾持部相匹配的滑動槽(15)，固定孔II(14)設(shè)置在滑塊基座上并貫串滑塊基座的上下表面，在滑塊基座上設(shè)置有4個限位滑塊卡口(16)，上限位滑塊(8)和下限位滑塊(20)分別通過其上的固定孔1、固定孔II (14)安裝在限位滑塊卡口(16)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述植物根系夾持機(jī)構(gòu)，其特征是在于:上夾持部和下夾持部均由4塊楔形夾塊(5 )組成，4塊楔形夾塊(5 )呈“十”字型分布，楔形夾塊(5 )上設(shè)置有根系夾持面(6)和夾塊滑動面(13)，夾塊滑動面(13)呈斜坡狀并與上滑塊基座或下滑塊基座的滑動槽(15)的上表面相配合。
【文檔編號】G01N3/04GK203745294SQ201420025127
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】張?jiān)苽? 喻勇, 王大龍 申請人:昆明理工大學(xué)