ЛОПАТА Российский патент 1995 года по МПК A01B1/02 

Известны лопаты, состоящие из лезвия, черенка.

Однако работа с ними быстро утомляет работающего.

Известны лопаты, содержащие лезвие, черенок, опору, причем опоры выполнены с пространственными шарнирами, телескопическими направляющими для пружины.

Эти лопаты громоздки, сложны.

Цель изобретения повышение производительности труда при одновременном улучшении качества обработки земли, увеличение долговечности лопаты.

Поставленная цель достигается тем, что к продольному широкому лезвию лопаты приделано поперечное лезвие, позволяющее принудительно резать отделяемый кусок земли одновременно на несколько частей. Опорная часть жестко прикреплена к черенку лопаты. Последовательность работы с аналогичными однолезвийными существующими лопатами такая: внедрение лезвия в землю с помощью ноги и рук, отрыв куска земли лопатой, опрокидывание куска. Чтобы улучшить качество обработки земли, нужно разбить крупные куски на части помельче. Для разбивки куска земли делают дополнительную операцию лопатой подъем ее и боковой частью лезвия опускания на кусок с целью разделения на части. Дополнительная операция требует затрат сил и времени. В предлагаемом устройстве происходит одновременная принудительная разрезка куска земли на две части. Отпадает дополнительная операция разбивка куска земли на части. Последовательность операций копки земли будет такова: внедрение лезвий лопаты в землю с помощью ноги и рук, отрыв кусков земли лопатой, опрокидывание кусков с лопаты. Копку земли продолжают, повторяя перечисленные операции заново. Разбивать комки земли боковой поверхностью лопаты нет необходимости из-за ненадобности. В этом проявляются существенные отличия процесса копки земли предлагаемым устройством из-за наличия существенных отличий в устройстве, т. е. наличие поперечного лезвия в лопате. Новизна устройства проявляется также в наличии поперечного лезвия в лопате, можно предположить наличие нескольких дополнительных лезвий. Совмещение в одном инструменте поперечных и продольных лезвий позволяет совместить операции копки и размельчения одновремено в одну операцию. Человек меньше устает и за то же время может больше площади прокопать. Разрез куска земли на несколько частей при одной операции с копкой улучшает качество обработанной земли по сравнению с работой однолезвийной лопатой. Поперечное дополнительное лезвие является еще и ребром жесткости продольного лезвия лопаты. Ребро жесткости увеличивает долговечность лопаты, предохраняет ее от поломки, исходящей от изгибающих сил при отрыве куска земли.

На фиг. 1 изображен общий вид лопаты во внедренном положении; на фиг.2 вид лопаты с оторванным куском земли; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.5 распределение сил отрыва при работе однолезвийной лопатой; на фиг.6 распределение сил и изгибающего момента в многолезвийной лопате.

Лопата состоит из продольного лезвия 1, к которому жестко приделано поперечное лезвие 2 (ребро жесткости). К лопате прикреплен черенок 3. Опорными элементами черенка 3 являются угольник 4, соединяющий черенок 3 с древком 5, тройник 6, соединенный с древком 5. Угольник 4 и древко 5 крепится шурупами 7. Лопата 1, угольник 4, тройник 6 выполнены из легких материалов титанового сплава, алюминия, так что работать с ними не тяжело.

Лопатой работают следующим образом.

Внедряют в землю 8 лопату, собранную как показано на фиг.1, до упора с помощью рук и ноги, при этом тройник 6 упирается в землю 8. Усилием рук нажимают на черенок 3 и часть земли отрывается от основной массы, происходит вращение лопать вокруг нижней точки тройника 6. Руки работают на сжатие и поэтому меньше устают. Оторванная часть земли состоит из нескольких кусков, так как эта часть земли разрезана лезвиями 1 и 2 на несколько кусков, в нашем случае на два. С увеличением количества поперечных лезвий 2 увеличивается усилие резания и чем тверже земля, тем тяжелее ее копать, поэтому предложено количество лезвий два, но не более четырех. Угольник 4 и тройник 6 выполнены из полых труб путем сварки. После отрыва лезвия лопаты от основной массы земли 8 опрокидывают куски земли с лопаты. Для продолжения копки земли операции, например внедрение, отрыв в части земли от основной массы, опрокидывание, повторяют циклически.

Получается качественная копка земли из-за увеличения количества уменьшенных кусков земли. Разрезанная часть земли лезвием 2 и находящаяся на лезвие 1 легко отрывается от основной массы 8 из-за того, что в этой части земли возникает консоль и плечо, способствующее отрыву двух кусков земли на торцовых частях лопаты. Усилие человека, затрачиваемое на отрыв части земли от основной массы, уменьшается в два раза. Q-усилие отрыва целого куска земли при работе однолезвийной лопаты от основной массы плотной земли Q/₂-усилие изгибающее, приложено в месте реза части земли. Усилие Q делится на Q/₂ и изгибающей момент М, ломающий и отрывающий куски земли на торцах лопаты.

Распределение сил отрыва при работе однолезвийной лопаты и распределение сил и изгибающего момента в многолезвийной лопате ощущается в начальном моменте отрыва части земли. Разрезанную часть земли два куска в лопате оторвать от основной массы земли значительно легче. Так как лезвие 2 находится от острого конца лезвия 1 лопаты на расстоянии 40 мм, то сначала в плотный верхний слой почвы входит лезвие 1. Практически все острие лезвия 1 входит в плотный слой земли, затем внедрение лезвия идет легче, так как земля влажнее смачивает лезвие при работе с однолезвийной лопатой. При многолезвийной лопате работа резания лезвия 2 начинается в момент, когда практически сопротивление почвы 8 уменьшается. Общее сопротивление почвы резанию мало увеличивается с увеличением количества лезвий лопаты с одного до двух, т.е. с прибавлением одного поперечного лезвия 2, ширина которого примерно 125 мм. В работу резания включается не вся сразу ширина лезвия 2, а постепенно, так как лопата расположена наклонно к поверхности земли и этот угол наклона уменьшает усилие резания. Усилие резания остается как бы постоянной по величине в процессе всего внедрения многолезвийной лопаты в землю 8. Усилие резания зависит от многих факторов от заточки режущей кромки лезвия, от налипания земли на полотно лопаты, т.е. от материала лезвий 1 и 2 на титан, например земля не налипает, от чистоты обработки обоих полотен лезвий 1 и 2, т.е. на полированную поверхность земля тоже не налипает и усилие резания уменьшается. Устраняя все влияния на усилие резания, можно добиться значительного сокращения усилия резания и тем самым и облегчить работу с многолезвийной лопатой.

Так как предлагаемая лопата уменьшает усилие отрыва части земли от основной массы, то появляется возможность увеличить толщину отрываемой части земли, что увеличивает производительность труда. Участок земли быстрее копается. Дополнительное лезвие 2 присоединено к основному лезвию 1 посредством сплошного двухстороннего шва. Лезвие 2 является как бы ребром жесткости лопаты, увеличивает долговечность, срок службы лопаты. Опорные элементы, соединенные жестко между собой и с черенком 3 посредством шурупов 7, увеличивают срок службы черенка 3, так как рычаг, способствующий ломке черенка, уменьшен на величину, равную расстоянию от лопаты до угольника 4.

Положительный эффект от применения такой лопаты следующий: увеличивается долговечность, срок службы лопаты; увеличивается срок службы черенка лопаты; увеличивается производительность труда из-за увеличения толщины срезанного слоя почвы за один проход в два раза; лопата позволяет за один проход одновременно с копкой земли производить ее размельчение, что способствует улучшению качества обработки; из-за того, что одновременно происходит копка и размельчение земли, отпадает необходимость ее дополнительно размельчать лопатой, человек меньше устает, затрачивается меньше времени на обработку земли, увеличивается дополнительно производительность труда в 1,5 раза; производительность увеличивается в 3 раза.

Использование: лопата для садово-огородных работ. Сущность изобретения: лопата имеет продольное лезвие, черенок и опорные элементы. На продольном лезвии установлено дополнительное поперечное лезвие на расстоянии 40 см от заостренного конца. Это лезвие имеет высоту, равную половине ширины основного лезвия. Опорные элементы жестко соединены между собой и черенком. 6 ил.

ЛОПАТА, включающая продольное лезвие, черенок и опорные элементы, отличающаяся тем, что на лезвии установлено дополнительное поперечное лезвие на расстоянии 40 мм от заостренного конца, имеющее высоту, равную половине ширины основного, а опорные элементы жестко соединены между собой и черенком.