具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-7，一种公路工程路用取土样装置，包括底座1、取样筒2和钻头10，底座1底部四角均固定安装有万向轮，底座1的顶部一侧固定安装有支撑板3，取样筒2底部为开口设置，取样筒2一侧固定安装有套板4，套板4滑动套接在支撑板3的外侧，取样筒2一侧顶部设有出料孔，取样筒2顶部固定安装有电机6并开设有圆形孔，圆形孔内转动安装有圆柱7，圆柱7外侧固定套接有第一绞龙11，圆柱7顶端开设有方形孔8，方形孔8内滑动安装有方形杆9，方形杆9底端设有钻头10，方形杆9顶端固定安装有推板13，电机6输出轴上固定连接有竖轴20，竖轴20上固定安装有第一齿轮18和第一锥齿轮21，圆柱7外侧固定套接有第二齿轮19，第一齿轮18与第二齿轮19相啮合，取样筒2一侧顶部固定安装有固定板34，固定板34一侧开设有横向孔，横向孔内转动安装有横轴14，横轴14上固定安装有凸轮16和第二锥齿轮22，第一锥齿轮21与第二锥齿轮22相啮合，凸轮16与推板13顶部滚动连接，圆柱7上设有扭矩传感器，底座1上设有控制器，所述控制器含有信号接收模块、处理分析模块和控制模块，电机6和扭矩传感器均与控制器连接；通过钻头10的高速转动及凸轮16对钻头10的上下震动对土层进行冲击疏松，降低钻取坚硬土层的难度，并通过扭矩传感器获取圆柱7的扭矩来判断土层或岩层的硬度，当土层或岩层的硬度较大时，则控制电机6反复正反转来带动钻头10上下短距离往复运动，从而提高对坚硬土层或岩层的钻取效率，同时保护钻头10，避免钻头10卡死或损坏。

钻头10的顶部开设有竖向槽40，方形杆9的底端固定安装有连接板41，连接板41滑动安装在竖向槽40内，竖向槽40的两侧内壁上均开设有通孔，通孔内滑动安装有滑板44，两个滑板44相互远离的一侧均固定安装有粉碎锥杆45，两个滑板44相互靠近的一侧均固定安装有梯形板43，连接板41的底部固定安装有两个支架，支架内转动安装有滚轮42，两个滚轮42分别与对应的梯形板43的顶部滚动连接，两个梯形板43相互远离的一侧均固定连接有横向弹簧46，竖向槽40的两侧内壁上均开设有横向槽，两个横向弹簧46相互远离分别与对应的横向槽的一侧内壁固定连接，且竖向槽40的两侧内壁上均固定安装有均固定安装有侧板，侧板顶部固定安装有竖向弹簧47，两个竖向弹簧47的顶端均与连接板41的底部固定连接，连接板41上下震动的同时通过支架带动滚轮42上下震动，滚轮42通过对梯形板43的挤压并在横向弹簧46的作用下带动两个梯形板43横向震动，两个梯形板43分别通过对应的滑板44带动两个粉碎锥杆45进行横向震动，从而在遇到较为坚硬的土层或岩层时，通过钻头10的高速转动和上下震动以及粉碎锥杆45的转动的横向震动对土层进行疏松，降低钻取的难度。

进一步的，取样筒2顶部固定安装有竖板5，横轴14一端固定安装有蜗杆15，竖板5前侧转动安装有第三齿轮25，第三齿轮25前侧固定安装有蜗轮26，蜗轮26与蜗杆15相啮合，支撑板3一侧开设有安装槽，安装槽内固定安装有齿条27，齿条27与第三齿轮25相啮合。

进一步的，横轴14的一端固定安装有第一带轮31，取样筒2的出料孔内部顶部连通有出料筒23，出料筒23内转动安装有连接轴24，连接轴24外侧固定安装有第二绞龙12，连接轴24一端固定安装有第二带轮32，第一带轮31与第二带轮32上传动安装有同一皮带33，出料筒23底部一侧连通有出料管39，横轴14另一端通过电磁离合器49与连接轴48活动连接，电磁离合器49与控制器连接，通过两个绞龙的转动将钻取的土壤运输进入收集框30，从而实现土壤的自动取样，提升的取样工作的效率。

进一步的，推板13底部固定连接有两个压簧17，两个压簧17的一端均与圆柱7顶端固定连接，对推板13进行辅助支撑和复位。

进一步的，取样筒2一侧固定安装有托板29，托板29顶部开设有凹槽，凹槽内放置有收集框30，收集框30设置在出料管39的正下方，且收集框30顶部为开口设置，便于对取样的土壤进行收集存放，托板29一侧开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹安装有螺纹杆36，螺纹杆36一端与收集框30一侧活动抵接，便于对收集框30进行固定。

进一步的，取样筒2顶部固定安装有定位板28，定位板28转动套接在横轴14的外侧，对横轴14进行转动定位。

进一步的，圆柱7外侧固定套接有第一限位圈37和第二限位圈38，第一限位圈37与取样筒2顶部活动抵接，第二限位圈38与取样筒2顶部内壁活动抵接，对圆柱7进行竖向运动限位。

进一步的，固定板34一侧固定安装有横板35，横板35转动套接在竖轴20的外侧，对竖轴20进行转动定位。

本实施例还提供了一种公路工程路用取土样装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：通过底座1底部的万向轮的滚动将设备移动到工作位置；

S2：通过控制器开启电机6，电机6输出轴带动竖轴20转动，通过第一齿轮18和第二齿轮19的啮合传动带动圆柱7转动，圆柱7通过方形孔8与方形杆9的滑动配合带动方形杆9转动，方形杆9通过连接板41带动钻头10转动，同时竖轴20通过第一锥齿轮21和第二锥齿轮22的啮合传动带动横轴14转动，横轴14通过蜗杆15和涡轮26的啮合传动及第三齿轮25和齿条27的啮合传动带动竖板5和取样筒2向下运动，从而使得钻头10转动的同时向下运动对地面进行钻孔并使钻取的土壤进入取样筒2，从而降低了人力控制取样筒2向下造成的人力消耗；

S3：横轴14转动的同时带动凸轮16转动，凸轮16通过与推板13的抵接推动推板13向下运动并使压簧17处于压缩状态，凸轮16继续转动，推板13在压簧17的弹力作用下复位反向滑动，凸轮16持续转动，从而带动推板13和方形杆9上下往复震动，方形杆9通过连接板41和竖向弹簧47带动钻头10进行上下震动，同时连接板41上下震动的同时通过支架带动滚轮42上下震动，滚轮42通过对梯形板43的挤压并在横向弹簧46的作用下带动两个梯形板43横向震动，两个梯形板43分别通过对应的滑板44带动两个粉碎锥杆45进行横向震动，从而在遇到较为坚硬的土层或岩层时，通过钻头10的高速转动和上下震动以及粉碎锥杆45的转动的横向震动对土层进行疏松，降低钻取的难度；

S4：通过扭矩传感器获取圆柱7的扭矩，并通过信号接收模块将扭矩信号传送至控制器，处理分析模块对接收的扭矩信号进行处理并与设定阈值对比分析，当扭矩大于设定阈值时，此时土层或岩层硬度较大使得钻头10难以破开土层或岩层，控制模块驱动电机6反转，使钻头10向上进行短距离移动，随后控制电机6正转，使钻头10再次向下钻动取样，反复驱动电机6正反转，直至扭矩传感器获取的扭矩信号小于设定阈值，提高钻取效率的同时保护钻头10，在控制电机6正反转的同时，对应控制电磁离合器49通电和断电，确保钻头10在攻破坚硬土层或岩层时出料筒23中的土样不会退回至取样筒2中；

S5：取样完成后，通过控制电机6输出轴反转，带动取样筒2向上运动对取样筒2进行复位，通过旋转螺纹杆36带动螺纹杆36向远离收集框30的一侧运动，从而便于拿出收集框30，以便于对其内部收集的土壤进行检测。

本发明的工作原理为：通过电机6依次带动竖轴20、第一齿轮18、第二齿轮19、圆柱7、方形杆9和钻头10转动，同时电机6通过第一锥齿轮21和第二锥齿轮22的啮合传动带动横轴14转动，横轴14通过蜗杆15和涡轮26的啮合传动及第三齿轮25和齿条27的啮合传动带动竖板5和取样筒2向下运动，从而使得钻头10转动的同时向下运动对地面进行钻孔并使钻取的土壤进入取样筒2，从而降低了人力控制取样筒2向下造成的人力消耗；横轴14转动的同时带动凸轮16转动，通过凸轮16与推板13的抵接及压簧17的紧密配合，使得凸轮16带动推板13和方形杆9上下往复震动，方形杆9通过连接板41和竖向弹簧47带动钻头10上下震动，同时通过支架带动滚轮42上下震动，滚轮42通过对梯形板43的挤压并在横向弹簧46的作用下带动两个梯形板43及粉碎锥杆45横向震动，从而在遇到较为坚硬的土层或岩层时，通过钻头10的高速转动和上下震动以及粉碎锥杆45的横向震动对土层进行疏松，降低钻取的难度；然后，

通过扭矩传感器获取圆柱7的扭矩来判断土层或岩层的硬度，当扭矩大于设定阈值时，即土层或岩层的硬度较大时，控制电机6反复正反转来带动钻头10上下短距离往复运动直至扭矩传感器获取的扭矩信号小于设定阈值，从而提高对坚硬土层或岩层的钻取效率，同时保护钻头10，避免钻头10卡死或损坏；取样完成后，控制电机6反转，带动取样筒2向上运动对取样筒2进行复位，从托板29上取下收集框30，以便于对其内部收集的土壤进行检测。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。