一种植物茎秆稳定安全系数测定用装置的制作方法

本实用新型涉及一种植物茎秆稳定安全系数测定用装置。

背景技术：
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植物茎杆受外界刺激及压力会出现弯曲和倒伏，植物茎秆具有一定的抗屈曲和抗倒伏能力，通过观测植物茎秆的抗屈曲和抗倒伏性能可对植物生长及作物高产研究起到重要作用。

风压是植物茎秆受外界影响的常见刺激之一，植物茎秆在风力作用压迫下弯曲、甚至最终断裂，由其弯曲力和断裂力的测定进而可以获得植物茎秆稳定安全系数，这一数值的获得对植物茎秆指标的后续研究工作具有重要意义。然而，植物茎秆的弯曲力和断裂力的测定受植物自身性能的影响，如植物高度、果实分布等等，因此，综合考虑植物自身的特点进行上述指标测定，对最终数据测定的准确性具有指导意义。

在现阶段实验室研究工作中发现，现有仪器设备产品仅能简单测试植物茎秆的断裂力的大小，并没有综合考虑植物高度、叶片果实分布等对植物受到外界机械刺激的影响，测定结果对实验室研究工作的参考价值不高。

技术实现要素：
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本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构设计科学合理、简单实用、操作方便、便于植物茎秆稳定安全系数测定用的装置，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种植物茎秆稳定安全系数测定用装置，包括竖直支撑杆和与竖直支撑杆相对设置的水平拉力装置，在竖直支撑杆和水平拉力装置之间连接一第一水平伸缩杆，在第一水平伸缩杆上方的竖直支撑杆上套设一第一套管和第二套管，第一套管和第二套管均通过紧定螺栓与竖直支撑杆固连，在与第一套管上的紧定螺栓相对的第一套管一侧固连一方形板，在方形板右侧板面上前后滑动设有一第二水平伸缩杆，在第二水平伸缩杆右端固连一量角器，在与第二套管上的紧定螺栓相对的第二套管一侧的前、后部相对设有两连杆，在两连杆右端间固连一弹簧夹。

所述水平拉力装置包括一与第一水平伸缩杆右端固连的竖直伸缩杆，在竖直伸缩杆顶部前侧设有一左右贯通设置的通槽，在通槽内侧壁上固设一弹簧秤；在竖直支撑杆底端设有一底座，在竖直伸缩杆底端设有一滚轮，所述滚轮的底端与底座底端相齐平设置。

所述水平拉力装置包括一与第一水平伸缩杆右端固连的竖直伸缩杆，在竖直伸缩杆顶部设有一左右贯通设置的通孔，在通孔内滑动设有一弹簧秤，在弹簧秤右端固连一连接杆,在竖直伸缩杆顶端固连一倾斜杆,在倾斜杆顶端固设一圆盘，在圆盘的圆心处设置的转轴上设有一转杆，转杆的底端与所述连接杆右端铰接，在转杆的顶端前侧固连一与圆盘盘面相垂直设置的杆把手；在竖直支撑杆底端和竖直伸缩杆底端均设有一底座。

在方形板右侧面上设有一弯折滑道，所述弯折滑道包括上下弯折的前段和后段，弯折滑道的前、后段上、下平行设置，在弯折滑道内滑动卡设一滑块，滑块的外端与第二水平伸缩杆左端固连，第二水平伸缩杆右端与量角器左端固连。

在竖直支撑杆前侧设有一限位条状槽，在第一套管和第二套管内侧对应限位条状槽均设有与所述限位条状槽上、下滑动配合设置的条块。

在竖直支撑杆上设有刻度。

本实用新型的有益效果:

该植物茎秆稳定安全系数测定用装置结构设计科学、合理，可方便夹持、稳固植物茎秆，使用、操作灵活。通过拉力装置的设置，很好的保证了拉力施加过程中的水平稳定性要求。在植物茎秆被拉力装置水平拉动过程中，通过竖直支撑杆上设置的量角器，方便的测定茎秆弯曲角度，由于量角器在方形板上前后可调，在竖直支撑杆上上下可调，方便了具体操作。将拉力装置设计为两种，第一种采用固定弹簧秤并水平移动竖直伸缩杆的方式，通过竖直伸缩杆底端的滚轮，保证了移动的灵活性；第二种采用转杆转动、进而带动弹簧秤在竖直伸缩杆上水平移动，省时省力。通过整个操作过程中植物变化获得的测量数据，便于研究人员获得准确且更具参考价值的植物茎秆稳定安全系数。该植物茎秆稳定安全系数测定用装置结构紧凑，可通过调节第一水平伸缩杆拉近竖直支撑杆和竖直伸缩杆间距，减少了占地面积，适合收纳，携带方便，为研究工作带来了极大的便利，经济实用。

附图说明：

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为图1中方形板右视放大结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

图中，1竖直支撑杆、2第一水平伸缩杆、3第一套管、4第二套管、5紧定螺栓、6方形板、7第二水平伸缩杆、8量角器、9连杆、10弹簧夹、11竖直伸缩杆、12通槽、13弹簧秤、14底座、15滚轮、16通孔、17连接杆、18倾斜杆、19圆盘、20转杆、21杆把手、22弯折滑道，23滑块，24限位条状槽，25条块。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

如附图1-2所示，该植物茎秆稳定安全系数测定用装置包括设有刻度的竖直支撑杆1和与竖直支撑杆相对设置的水平拉力装置，在竖直支撑杆1和水平拉力装置之间连接一第一水平伸缩杆2，在第一水平伸缩杆2上方的竖直支撑杆上套设一第一套管3和第二套管4，第一套管3和第二套管4均通过紧定螺栓5与竖直支撑杆1固连，在与第一套管3上的紧定螺栓相对的第一套管一侧固连一方形板6，在方形板6右侧板面上前后滑动设有一第二水平伸缩杆7，在第二水平伸缩杆7右端固连一量角器8，在与第二套管4上的紧定螺栓相对的第二套管一侧的前、后部相对设有两相对设置的连杆9，在两连杆9右端之间固连一与竖直支撑杆1相对应设置的弹簧夹10。

所述水平拉力装置包括一与第一水平伸缩杆2右端固连的竖直伸缩杆11，在竖直伸缩杆11顶部前侧设有一左右贯通设置的通槽12，在通槽12内侧壁上固设一弹簧秤13；在竖直支撑杆1底端设有一底座14。也可以在竖直伸缩杆11底端设一滚轮15，所述滚轮15的底端与底座14底端相齐平设置。

在方形板6右侧面上设有一弯折滑道22，所述弯折滑道22包括上下弯折的前段和后段，弯折滑道22的前、后段上、下平行设置，在弯折滑道22内滑动卡设一滑块23，滑块23的外端与第二水平伸缩杆7左端固连，第二水平伸缩杆7右端与量角器8左端固连。

在竖直支撑杆1前侧设有一限位条状槽24，在第一套管3和第二套管4内侧对应限位条状槽24均设有与所述限位条状槽上、下滑动配合设置的条块25。第一套管3上的条块设于第一套管的紧定螺栓和方形板之间中部的第一套管内侧壁上，第二套管4上的条块设于第二套管的紧定螺栓和连接弹簧夹一侧的第二套管侧壁之间中部的第二套管内侧壁上。

限位条状槽24和条块25的设置，避免了第一套管和第二套管在竖直支撑杆周向方向的运动，从而保证了植物茎夹持稳固操作过程中的位置，避免其和弹簧秤位置产生前后错位较大不方便勾住植物的麻烦。限位条状槽顶端可设置为开放式，这样第一套管和第二套管可从竖直支撑杆1上取下，方便保养。

工作原理：该装置可以用来测量植物在正常状态下，茎承受的力的大小。此外，植物适应机械刺激的反应可以分为两种：一种是茎变得更硬，一种是变得相对更有弹性。该装置通过最大断裂力和弯曲力的测定，以断裂力和弯曲力的比值(将之称为稳定安全系数)反应植物茎在机械刺激下的变化趋势，测定是变得更硬还是更软。稳定安全系数，即上述比值数值，变小表示有变得更硬的趋势，变大表示变得更软的趋势。这种测定可用于比较同一种植物，不同的处理，其机械强度的变化趋势，或者比较不同植物物种的机械性状差异。

使用时，取植物植株，用弹簧夹10夹住植物最底部，在夹持的过程中，可适当调节第二水平伸缩杆7在方形板6的弯折滑道22的位置，避免夹持的植物上部被量角器8隔挡，通过弹簧夹10夹持稳固植物后，适当调节第二套管4在竖直支撑杆1上的位置，调节好后用紧定螺栓固定，此时，调节第二水平伸缩杆7，通过滑块23在弯折滑道22内的滑动，使量角器8贴合于植物茎的前侧或后侧设置，同时适当调节第一套管3在竖直支撑杆1上的位置，使量角器8的原点尽可能靠近植物茎被弹簧夹10夹持的底端，也用其上的紧定螺栓固定。然后采用拉力装置进行水平力拉植物茎，模拟外部机械刺激，获得植物茎稳定安全系数。

操作要求：模拟风的作用，假设风力全部运用于叶子上，合力作用处于高度中部位置，因此，以植物茎上最低处的叶子位置到植物茎顶部的高度为准，将弹簧秤拉力固定在这一高度的中间进行水平拉动作用观测。

调节竖直伸缩杆11，使弹簧秤13位于植物茎上最低处叶子位置到茎顶这一高度的中部，并勾住该位置的植物茎，适当调节第一水平伸缩杆2，使弹簧秤13自然的钩住植物茎，然后逐渐向右水平拉动弹簧秤13，滚轮15随之移动，植物茎在弹簧秤13的拉力作用下发生弯曲，从量角器8上可以获得弯曲角度的变化，逐渐拉至植物茎断裂，获得最大断裂力，或拉至植物茎弯曲90°停止，获得承受力大小。值得注意的是，此实施例所用的第二水平伸缩杆7采用活动容易的、拉伸摩擦力尽可能小的水平伸缩杆结构(如灵活伸缩的套筒管)，以避免第二水平伸缩杆7的伸缩摩擦对弹簧秤13拉力造成的干扰，此处的第二水平伸缩杆关键起到维持拉力水平的导向作用；滚轮的设置方便实验室模拟时光滑平台上使用，在野外时可不设置滚轮，以减少野外地面不平坦对拉伸力造成的干扰。弯曲力为植物茎弯曲一度的力的大小，通过最大断裂力/承受力与弯曲力的比值即获得茎秆稳定安全系数。

若需要模拟践踏作用，通过调节竖直伸缩杆11，将弹簧秤调节至距离茎下部5-10cm，即弹簧夹夹持部位上方5-10cm，因为走路抬高距离一般为5-10厘米，然后，依照上述方法水平拉动弹簧秤，测断裂力大小。模拟践踏时，弹簧秤一直保持和茎垂直，力在竖直方向向下，断裂的力的大小为测量力乘以cos角度，这里角度为茎与地面夹角。

图中弹簧秤13的钩体是水平向的，方便勾住植物茎，图示钩体式样只是为了方便表达。

实施例2

如附图3所示，该植物茎秆稳定安全系数测定用装置包括设有刻度的竖直支撑杆1和与竖直支撑杆相对设置的水平拉力装置，在竖直支撑杆1和水平拉力装置之间连接一第一水平伸缩杆2，在第一水平伸缩杆2上方的竖直支撑杆上套设一第一套管3和第二套管4，第一套管3和第二套管4均通过紧定螺栓5与竖支撑支撑杆1固连，在与第一套管3上的紧定螺栓相对的第一套管一侧固连一方形板6，在方形板6右侧板面上前后滑动设有一第二水平伸缩杆7，在第二水平伸缩杆7右端固连一量角器8，在与第二套管4上的紧定螺栓相对的第二套管一侧的前、后部相对设有两相对设置的连杆9，在两连杆9右端之间固连一与竖直支撑杆1相对应设置的弹簧夹10。

所述水平拉力装置包括一与第一水平伸缩杆2右端固连的竖直伸缩杆11，在竖直伸缩杆11顶部设有一左右贯通设置的通孔16，在通孔16内水平滑动设有一弹簧秤13，在弹簧秤13右端固连一连接杆17,在竖直伸缩杆11顶端固连一倾斜杆18，在倾斜杆18顶端固设一圆盘19，在圆盘19的圆心处设置的转轴上设有一转杆20，转杆20的底端与所述连接杆17右端铰接，在转杆20的顶端前侧固连一与圆盘盘面相垂直设置的杆把手21；在竖直支撑杆1底端和竖直伸缩杆11底端均设有一底座14。

在方形板6右侧面上设有一弯折滑道22，所述弯折滑道22包括上下弯折的前段和后段，弯折滑道22的前、后段上、下平行设置，在弯折滑道22内滑动卡设一滑块23，滑块23的外端与第二水平伸缩杆7左端固连，第二水平伸缩杆7右端与量角器8左端固连。

在竖直支撑杆1前侧设有一限位条状槽24，在第一套管3和第二套管4内侧对应限位条状槽24均设有与所述限位条状槽上、下滑动配合设置的条块25。第一套管3上的条块设于第一套管的紧定螺栓和方形板之间中部的第一套管内侧壁上，第二套管4上的条块设于第二套管的紧定螺栓和连接弹簧夹一侧的第二套管侧壁之间中部的第二套管内侧壁上。

限位条状槽24和条块25的设置，避免了第一套管和第二套管在竖直支撑杆周向方向的运动，从而保证了植物茎夹持稳固操作过程中的位置，避免其和弹簧秤位置产生前后错位不方便勾住的麻烦。

工作原理同实施例1的工作原理，此处不再详述。

使用时，取植物植株，用弹簧夹10夹住植物最底部，在夹持的过程中，可适当调节第二水平伸缩杆7在方形板6的弯折滑道22的位置，避免夹持的植物上部被量角器8隔挡，通过弹簧夹10夹持稳固植物后，适当调节第二套管4在竖直支撑杆1上的位置，调节好后用紧定螺栓固定，此时，调节第二水平伸缩杆7，通过滑块23在弯折滑道22内的滑动，使量角器8贴合于植物茎的前侧或后侧设置，同时，适当调节第一套管3在竖直支撑杆1上的位置，使量角8器的原点尽可能靠近植物茎被弹簧夹10夹持的底端，也用其上的紧定螺栓固定。然后采用拉力装置进行水平力拉植物茎，模拟外部机械刺激，获得植物茎稳定安全系数。

操作要求是：模拟风的作用，假设风力全部运用于叶子上，合力作用处于高度中部位置，因此，以植物茎上最低处的叶子位置到植物茎顶部的高度为准，将弹簧秤拉力固定在这一高度的中间进行水平拉动作用观测。

调节竖直伸缩杆11，使弹簧秤13位于植物茎上最低处叶子位置到茎顶这一高度的中部，拉长第一水平伸缩杆2，手握杆把手21顺时针转动，使弹簧秤13上固连的连接杆17右端移动至竖直伸缩杆11顶部的通孔16位置处，适当调节第一水平伸缩杆2，使弹簧秤13的秤钩自然的钩住植物茎，通过杆把手21，逆时针缓慢转动转杆20，转杆20拉动弹簧秤13在竖直伸缩杆11的通孔内水平向右拉动植物茎，植物茎在拉力作用下逐渐弯曲，从量角器8上可以获得弯曲角度的变化，逐渐拉至植物茎断裂，获得最大断裂力，或拉至茎弯曲90°，获得承受力大小。此实施例的第二水平伸缩杆7主要起调节竖直支撑杆1和竖直伸缩杆11之间间距的作用，在实际拉伸弹簧秤13过程中，第二水平伸缩杆7不动作。弯曲力为植物茎弯曲一度的力的大小，通过最大断裂力/承受力与弯曲力比值即获得茎秆稳定安全系数。

若需模拟践踏作用，通过调节竖直伸缩杆11，将弹簧秤调节至距离茎下部5-10cm，即弹簧夹夹持部位上方5-10cm，因为走路抬高距离一般为5-10厘米，然后，依照本实施例的上述方法水平拉动弹簧秤，测断裂力大小。模拟践踏时，弹簧秤一直保持和茎垂直，力在竖直方向向下，断裂的力的大小为测量力乘以cos角度，这里角度为茎与地面夹角。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。