УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКОПКИ Российский патент 2001 года по МПК A01B1/02 A01B1/00 

Изобретение предназначено для работы на средних и мягких почвах в садоводствах.

Существующий способ работы с лопатой состоит из выполнения следующих операций: установка полотна лопаты, заглубление полотна, отрыв пласта, сброс пласта с полотна, а иногда и его дробление. При заглублении лопаты в почву почва работает на сжатие, а при отрыве - на разрыв. Сопротивление почвы на разрыв в 10-20 раз меньше, чем на сжатие. /См. Смирнягин А. Скальпель земледельца. Техника-молодежи. N 5, 1976, с. 27-29/. Поэтому на заглубление полотна используется усилие ноги.

В зависимости от принятой толщины пласта изменяются все характеристики процесса перекопки. Так, например, при уменьшении толщины пласта повышается рыхление почвы, но одновременно увеличивается количество циклов и затраты труда на заглубление полотна лопаты.

Опытным путем установлена оптимальная толщина пласта, равная 65 мм, при которой вес пласта составлял 3,72 кгс, а усилие на отрыв пласта на высоте 1 м от поверхности поля равнялось 4,2 кгс.

Известна лопата/патент RU N 2119732 C1, 6 A 01 B 1/02, 10.11.97 г./, полотно лопаты и тулейка, которой жестко связаны с кронштейном. Нижняя часть кронштейна заточена, что позволяет снизить мышечное усилие при заглублении полотна на 2-4 кгс в каждом цикле благодаря возможности приложения осевого усилия ноги. Однако нога при нажатии на полотно не всегда располагается строго по оси лопаты, что снижает эффективность ее применения. Кроме того, возможна неудобная рабочая поза работающего с такой лопатой /боковые наклоны и приседания/, что ведет к неравномерной загрузке различных групп мышц сгибателей и разгибаталей. /См. Христинин В.И. Держись прямо. Изд-во "Медицина", М. 1985 г. С. 7, 8/. Продолжительное время восприятие неравномерной нагрузки приводит к постоянным или временным болям в области поясницы /так называемый поясничный болевой синдром - ПSC-Low back pain.

Наиболее близким аналогом предложенного устройства по максимальному числу сходных признаков и рабочих поз является устройство для перекопки, содержащее раму, рабочий орган с полотном лопаты, причем рабочий орган содержит две педали и механизм поворота рабочего органа в исходное положение. /См. , например, Пискун Л. Ф. Забудьте о простой лопате, газета "Невское время", N 90, С.Петербург, 20.05.1995/.

Недостатком этого устройства является то, что в процессе работы при нажатии на полотно нога не всегда располагается строго по оси полотна лопаты, что приводит к значительному перекосу рамы и исключает возможность работы одной рукой.

Кроме того, разные радиусы педалей не позволяют выполнить рабочим органом подъем пласта без изменения продольного положения рамы.

В задачу заявленного изобретения входило максимальное выравнивание нагрузки при работе по оси устройства, что позволяет работать двумя ногами и одной рукой.

Существенными признаками изобретения являются:
- на продольной оси полотна лопаты имеется вырез;
- на педалях имеются ограничительные шайбы;
- ближняя к полотну лопаты педаль имеет больший радиус поворота, чем дальняя;
- наличие ограничителя поворота рабочего органа.

Технический результат от использования устройства:
- выравнивание нагрузок на рабочем органе создает важное условие для работы двумя ногами и одной рукой;
- обеспечивается необходимый поворот рабочего органа, отрыв пласта, подъем пласта и сброс пласта верхней частью /дерном/ вниз без изменения позиции рамы;
- принятая разность радиусов между радиусом поворота полотна лопаты и второй педалью определяет возможную толщину пласта перекопки;
- исходное положение рабочего органа фиксируется ограничителем.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для перекопки /вид сбоку/ и эргономическая схема, на которой показано оптимальное положение человека при работе с устройством. /Биомеханика работы стоя/.

На фиг. 2 изображена рама устройства, вид сбоку с ограничителем поворота рабочего органа и ушками для неподвижной оси.

На фиг. 3 - то же, вид спереди.

На фиг. 4 а, б, с, изображен рабочий орган, вид сбоку, и фрагменты полотна лопаты и сечение канавки обода механизма поворота рабочего органа в исходное положение.

На фиг. 5 - то же, вид спереди.

Устройство для перекопки /фиг. 1/ содержит раму 1, рабочий орган 2, соединенные неподвижной осью, и механизм 3 поворота рабочего органа в исходное положение.

Рама 1 /фиг. 2, 3/ трубчатая легкая, C-образной формы замкнутого контура, сверху надета резиновая трубка 4 для руки. Снизу рамы крепятся ушки 5 для размещения неподвижной оси рабочего органа и ограничители поворота рабочего органа. Вертикальные стойки рамы могут иметь телескопическую конструкцию, и высота их может регулироваться в зависимости от антропометрических данных работающего.

Рабочий орган /фиг. 4, 5/ состоит из поворотной оси 7 в виде трубы, в средней части которой она жестко связана с кронштейном 8 в виде полосы, заточенной снизу, кронштейн в свою очередь жестко связан с полотном 9 остроконечной копательной лопаты без тулейки. Сверху полотно лопаты имеет вырез 10 для установки ноги по оси /глубина выреза 8 мм, ширина 115 мм/. Полотно лопаты может быть выполнено из металлизированной пластмассы, что снижает трение особенно на влажных глинистых почвах. /См. Олегов С. Аэродинамика... плуга. Юный техник, N 4 - 1991, с. 22 - 24/. На обеих боковых частях поворотной оси 7 жестко закреплены две щеки 11 в виде кронштейнов для крепления двух педалей 12. На педалях 12 надеты ограничительные шайбы 13 для фиксированного приложения осевой нагрузки. Радиусы педалей разные, первая педаль, находящаяся ближе к полотну 9 и предназначенная для отрыва пласта, имеет больший радиус, чем дальняя, предназначенная для подъема и сброса пласта. С одной стороны щеки 11 жестко закреплен кольцевой обод 14 с канавкой для размещения механизма поворота рабочего органа в исходное положение. Механизм поворота рабочего органа в исходное положение содержит резиновый эспандер 3, который одним концом закреплен в канавке обода 14, а вторым концом закреплен в верхней части рамы 1 на венте 15. Эспандер может быть заменен пружиной кручения.

Процесс работы. Устройство для перекопки устанавливается на краю поля. Вес устройства около 2,5 кгс, что позволяет легко переносить на нужную позицию. Полный рабочий цикл - 5 сек.

Нажимая ногой на вырез полотна 10 и кронштейн 8, заглубляем полотно лопаты в почву. При этом заточенная часть кронштейна 8 надрезает верхний слой пласта, способствуя его дроблению. Одновременно с заглублением полотна 9 поворачиваются и педали 12. Первая педаль принимает острый угол 55^o по отношению к горизонту. Нажимая второй раз на педаль 12 между ограничительными шайбами 13, отрываем пласт от монолита. Несмотря на цикличность процесса возврата полотна лопаты под действием механизма поворота рабочего органа в исходное положение не происходит из-за достаточного коэффициента трения полотна лопаты о грунт. Одновременно вторая педаль 12 принимает острый угол 78^o к горизонту. Нажимая третий раз на педаль 12 между ограничительными шайбами 13, поднимаем пласт до вертикального положения полотна лопаты 9, регулируя рукой продольный угол подъема рамы 1. Оторванный пласт под действием силы тяжести падает вниз и дробится. Освобождая ногу с педали 12, рабочий орган под действием механизма 3 поворота рабочего органа в исходное положение возвращается в исходное положение, упираясь в ограничитель 6 поворота рабочего органа. Затем устройство перемещают рукой на новую позицию для следующего цикла.

Изобретение предназначено для работы на средних и мягких почвах в садоводстве. В устройстве ближняя к полотну лопаты педаль имеет больший радиус поворота, чем дальняя. Полотно лопаты имеет вырез, педали - ограничительные шайбы для установки ноги, а рама - ограничитель поворота рабочего органа. Выравнивание осевой нагрузки на рабочем органе позволит работать двумя ногами и одной рукой, а разный радиус поворота педалей обеспечит выполнение всего цикла (заглубление, отрыв пласта, подъем и сброс пласта) с одной позиции рамы. 5 ил.

Устройство для перекопки, включающее раму и рабочий орган, содержащий поворотные относительно оси полотно лопаты и две педали, и механизм поворота рабочего органа в исходное положение, отличающееся тем, что ближняя к полотну лопаты педаль имеет больший радиус поворота, чем дальняя, при этом полотно лопаты имеет вырез, педали - ограничительные шайбы для установки ноги, а рама - ограничитель поворота рабочего органа.