ПЛУГ Российский патент 1999 года по МПК A01B13/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственным орудиям малой механизации, в частности к ручным плугам, и может быть использовано для качественной обработки земли садово-огородных участков при помощи мускульной силы человека.

Широко известны лопаты для обработки почвы, например лопата Дедова, содержащая черенок, установленное под тупым углом к нему лезвие штыка лопаты и регулируемую по длине тягу с рукояткой, ось крепления которой смещена от оси лезвия к его боковой режущей кромке /1/.

Недостатком известной лопаты является необходимость отрыва грунта и подъема лезвия с грунтом для его переворота, что нерационально повышает физическую нагрузку и утомляемость работающего.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является шагающий плуг, содержащий раму и закрепленные на ней стойку с лемешно-отвальной поверхностью и воздействующий на ее тыльную сторону при помощи рычага, размещенного на оси, механизм привода, выполненный в виде закрепленного на раме кривошипа и подпружиненной опорной лыжи, расположенной с тыльной стороны лемешно-отвальной поверхности. При этом рычаг выполнен двуплечим, одно плечо которого посредством поступательной пары и шарнира связано с кривошипом, причем стойка установлена на раме подвижно для перемещения в направлении движения плуга при взаимодействии с другим плечом рычага /2/.

К недостаткам известного плуга относятся его значительная сложность и энергоемкость, обусловленная большой потребляемой мощностью приводного механизма и незначительным снижением тягового сопротивления, что затрудняет его использование в качестве ручного сельхозорудия.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности и производительности плуга за счет оптимизации его формы, привода и процесса пахоты им земли.

Для решения поставленной технической задачи предлагается специальный ручной плуг, выполненный в виде уголкового совка из двух сопряженных бицилиндрических лемешно-отвальных поверхностей со взаимно перпендикулярными образующими, на линии стыка которых параллельно их наибольшей общей хорде закреплен направляющий штырь квадратного сечения, входящий в такую же квадратную обойму, установленную под тупым углом на нижнем торце стойки, выполненной в виде черенка с двумя горизонтальными ручками на его верхнем торце. В нижней части черенка на шарнире с горизонтальной осью закреплен передний конец рычага, выполненный в виде плоской упругой рессоры, на противоположном конце которой установлен уголок грунтовой опоры.

При этом вышеупомянутый шарнир может быть выполнен в виде резинометаллического сайлент-блока из двух коаксиальных трубок различного диаметра и длины, пространство между которыми заполнено упругой резиной.

Для повышения надежности и технологичности передний конец вышеупомянутой рессоры может быть жестко закреплен на нижнем конце черенка, параллельно общей хорде лемешно-отвальных поверхностей.

Для односторонней вспашки грунта одна из лемешно-отвальных поверхностей, расположенная вертикально, может быть выполнена в виде плоской полевой доски.

Для расширения функциональных возможностей направляющий штырь может быть установлен на дополнительном культиваторе, рыхлителе, картофелекопателе и других сельскохозяйственных орудиях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана вертикальная проекция предлагаемого плуга, а на фиг. 2 - его горизонтальная проекция.

Плуг состоит из двух металлических бициклических лемешно-отвальных поверхностей, расположенных вертикально 1 и горизонтально 2 так, что вместе они образуют уголковый совок рабочей части плуга. Каждая из лемешно-отвальных поверхностей 1 и 2 составлена из плавно сопряженных цилиндрических поверхностей противоположной кривизны - лемешной с радиусом R_е и сопряженной с ней под тупым углом - отвальной, у которой центр ее радиуса кривизны O₁ расположен на другой стороне лемешно-отвальной поверхности относительно эпицентра O. На тыльной стороне лини стыка /например сварки/ лемешно-отвальных поверхностей 1 и 2, параллельно их наибольшей общей хорде AB, закреплен направляющий штырь 3 квадратного сечения, плотно входящий в квадратную обойму 4, жестко закрепленную под тупым углом 100-120^o на нижнем торце стойки, выполненной в виде черенка 5 с двумя горизонтальными ручками 6 на его верхнем торце.

Этот черенок 5 упирается в отбортовку 7, являющуюся тыльным ребром жесткости лемешно-отвальных поверхностей. На нижней половине черенка 5 на высоте h от уровня общей хорды AB в точке D установлена горизонтальная ось шарнира 8, закрепленного на переднем конце приводного рычага, выполненного в виде плоской пружинной рессоры 9, на заднем конце которой в точке C установлен уголок грунтовой опоры 10.

При этом наиболее оптимальным является следующее соотношение геометрических размеров плуга:
R_е = 0,5 - 0,9 м, h = 0,2 R_е, l = R_е.

Длина черенка 5 для человека среднего роста составляет 1,5 м, а ширина и длина совкового плуга соответственно 0,2 и 0,4 м.

Поскольку рабочий угол поворота шарнира 8 невелик, то для надежной защиты его от песка и грязи он может быть выполнен в виде резинометаллического сайлент-блока, например от автомобильной подвески, состоящего из двух коаксиальных трубок различного диаметра и длины, пространство между которыми заполнено упругой резиной.

При этом короткая наружная трубка жестко соединяется с черенком 5, а внутренняя - с рессорой 9.

Кроме того, передний конец рессоры 9 вообще может быть жестко закреплен на нижнем конце черенка 5 вместе с обоймой 4, параллельно общей хорде AB, но при этом ее длина l должна быть увеличена вдвое по сравнению с шарнирным вариантом.

Если вспашка грунта производится лишь в одном направлении, то одна из лемешно-отвальных поверхностей 1, расположенная вертикально, может быть выполнена в виде плоской полевой доски, что соответствует увеличению ее радиусов кривизны до бесконечности /Re _→ ∞/.
Вместо совкового плуга при помощи дополнительных направляющих штырей /на чертеже не показаны/ могут быть пристыкованы стандартные сельскохозяйственные орудия, например одноотвальный плуг, культиватор, картофелекопатель и т.п.

Плуг работает следующим образом.

При правой вспашке грунта фиг. 1, 2, черенок 5 за рукоятки 6 наклоняют вперед руками, а правой ногой с силой F заглубляют в грунт уголковую опору 10 и режущую кромку лемешно-отвальных поверхностей 1 и 2 так, чтобы между точками A и C было минимально возможное расстояние, допускаемое поворотом шарнира 8 и изгибом рессоры 9.

Затем, потянув черенок 5 на себя руками и перенося вес тела работающего на правую ногу, т.е. увеличивая давление F на рессору 9, производят подрезание грунта. При этом горизонтальная лемешно-отвальная поверхность 2 движется по траектории наименьшего сопротивления с радиусом R_е относительно эпицентра O'.

Для кинематического обеспечения такой траектории длина l рессоры 9 должна быть переменной, что технически наиболее просто достигается за счет ее упругой деформации соответствующей силой F.

Переступив левой ногой вперед, переносят на нее вес тела работающего, одновременно передвигая черенок 5 от себя вперед и снимая давление F правой ноги на рессору 9. Благодаря этому рессора 9 вытаскивает из грунта уголковую опору 10, подтягивая ее за собой, тогда как режущая кромка остается в точке A, относительно которой движение лемешно-отвальных поверхностей 1 и 2 переворачивает подрезанный грунт.

После этого цикл повторяется, но уже относительно нового эпицентра O. При этом расстояние между эпицентрами O и O' будет равняться шагу вспашки s, определяющего глубину и скорость вспашки грунта.

По окончании правой борозды на границе обрабатываемого участка производят разворот на 180^o, вытаскивают направляющий штырь 3 из обоймы 4 и повернув его на 90^o против часовой стрелки, вставляют обратно в обойму 4. Далее вспашка левой борозды производится также в два приема - /подрезание, отвал/, только на рессоре 9 находится левая нога работающего.

Если одна из лемешно-отвальных поверхностей 1 выполнена плоской, то вспашку производят по периметру участка, постепенно приближаясь к его центру. При этом соединение направляющего штыря 3 с черенком 5 может быть неразъемным, что несколько упрощает изготовление плуга. Однако разъемное соединение и дополнительный набор направляющих штырей, закрепленных на других стандартных сельхозорудиях, например от мотоблоков, значительно расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства и позволяет использовать его в течение всего сезона.

Нетрудно также заметить, что процесс работы предлагаемого плуга является обобщением работы всех известных землеобрабатывающих орудий, как механических роторных и линейно двигающихся плугов, когда R_е возрастает до бесконечности, так и ручных от мотыги до обычной лопаты, когда R_е уменьшается до длины ее штыка, а эпицентр находится на поверхности грунта.

Благодаря этому предлагаемого изобретение может стать наиболее универсальным землеобрабатывающим орудием, так как для его промышленного производства необходимы лишь широко распространенные технологии сварки и слесарной обработки, а также недефицитные комплектующие листового и трубчатого проката, автомобильных рессор и сайлент-блоков.

Источники информации:
1. Лопата Дедова В.Я. Авторское свидетельство СССР, N 1149887, A 01 B 1/02. 1985 г. БИ N 14.

2. Плуг. Авт. свид. СССР, N 1012811, A 01 B 11/00, 1983 г. БИ N 15.

Плуг предназначен для обработки садово-огородных участков при помощи мускульной энергии человека и может быть использован в сельском хозяйстве. Плуг выполнен в виде уголкового совка из двух сопряженных бицилиндрических лемешно-отвальных поверхностей с перпендикулярными образующими. На линии стыка поверхностей параллельно их наибольшей обшей хорде закреплен направляющий штырь квадратного сечения, входящий в аналогичную обойму. Обойма установлена под тупым углом на нижнем торце черенка с двумя горизонтальными рукоятками и шарнирно связанного с плоской пружинной рессорой, оканчивающейся уголковой грунтовой опорой. Такое конструктивное выполнение позволит упростить конструкцию плуга и повысить его надежность и производительность путем оптимизации процесса пахоты им земли. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Плуг, содержащий лемешно-отвальную поверхность и воздействующую на ее тыльную сторону стойку с шарнирно закрепленным подпружиненным рычагом, оканчивающимся грунтовой опорой, отличающийся тем, что он выполнен в виде уголкового совка из двух сопряженных бицилиндрических лемешно-отвальных поверхностей с перпендикулярными образующими, на линии стыка которых параллельно их наибольшей общей хорде закреплен направляющий штырь квадратного сечения, входящий в аналогичного профиля обойму, установленную под тупым углом на нижнем торце стойки, выполненной в виде черенка с двумя горизонтальными ручками на его верхнем торце и горизонтальным шарниром, закрепленным между нижней половиной черенка и передним концом рычага, выполненным в виде плоской пружинной рессоры, на противоположном конце которой установлен уголок грунтовой опоры. 2. Плуг по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутый шарнир выполнен в виде резинометаллического сайлент-блока из двух коаксиальных трубок различного диаметра и длины, пространство между которыми заполнено упругой резиной. 3. Плуг по п. 1, отличающийся тем, что передний конец упругой рессоры жестко закреплен на нижнем конце черенка параллельно общей хорде лемешно-отвальных поверхностей. 4. Плуг по п. 1, отличающийся тем, что одна из лемешно-отвальных поверхностей, расположенная вертикально, выполнена в виде плоской полевой доски. 5. Плуг по п.1, отличающийся тем, что направляющий штырь дополнительно установлен на стандартном культиваторе, рыхлителе, картофелекопателе и других сельскохозяйственных орудиях.