устройство для копания земли

Формула изобретения

1. Устройство для копания земли, содержащее рычажный механизм и лопату с черенком, отличающееся тем, что оно снабжено рамой, которая выполнена в виде двух шарнирно соединенных между собой верхней и нижней частей, при этом верхняя часть рамы в передней части имеет поперечину для перемещения по ней черенка лопаты, черенок лопаты - кронштейн для ноги, а рычажный механизм установлен на раме.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет регулируемый упор, а рычажный механизм установлен на нижней части рамы в средней ее части и содержит вал, рычаги, ролики и педаль.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что черенок лопаты в месте контакта с поперечиной имеет планку скольжения.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что задняя часть рамы имеет дополнительную поперечину, которая выполнена в виде дуги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к сельскохозяйственному оборудованию и инструменту.

Известно устройство для копания земли, включающее лопату и рычаг, укрепленный на черенке лопаты с тыльной ее стороны (см., например, Мишин А. Для сада и огорода. М.: Московская правда, 1988, с. 4).

Недостатком известной конструкции лопаты является то, что она не может быть использована на рыхлом грунте, т.к. пята рычага погружается в рыхлый грунт и лопата лишается опоры.

Известно устройство для копания земли, включающее лопату и планку, укрепленную к подошве обуви оператора для создания опоры в верхней части полотна лопаты, в месте загиба опорной кромки (см., например, Мишин А. Для сада и огорода. М.: Московская правда, 1988, с. 3, 4).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для копания земли, включающее рычажный механизм и лопату с черенком (см., например, US 3035816 А, кл. А 01 В 1/02, 1962).

Однако при использовании известных конструкций облегчается только одна операция - отрыв грунта от массива, но в целом расход энергии мало уменьшается, т.к. оператор вынужден черенок лопаты опускать низко к земле, делая наклон корпуса, т.к. точка вращения лопаты, опирающейся на планку или на рычажный механизм находится низко - над поверхностью земли. Наклон корпуса оператора связан с дополнительным расходованием мускульной энергии и нагрузкой на позвоночник (поясницу). Отрицательным фактором также является увеличение общей массы лопаты.

Цель изобретения - уменьшение физической нагрузки на оператора при копании земли ручной лопатой.

Достигается это тем, что устройство для копания земли, включающее рычажный механизм и лопату с черенком, содержит раму, которая выполнена в виде двух шарнирно соединенных между собой верхней и нижней частей, при этом верхняя часть рамы в передней части имеет поперечину для перемещения по ней черенка лопаты, черенок лопаты - кронштейн для ноги, а рычажный механизм установлен на раме.

Устройство имеет регулируемый упор, а рычажный механизм установлен на нижней части рамы в средней ее части и содержит вал, рычаги, ролики и педаль, черенок лопаты в месте контакта с поперечиной имеет планку скольжения, а задняя часть рамы имеет дополнительную поперечину, которая выполнена в виде дуги.

На фиг. 1 изображена рама устройства для копания земли, общий вид; на фиг. 2 - имеющая кронштейн и планку скольжения лопата устройства, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 изображено устройство для копания земли при внедрении лопаты в грунт; на фиг.5 - то же, при отрыве грунта от массива; на фиг.6 изображено положение, при котором оператор, нажимая ногой на педаль, подымает лопату с грунтом.

Устройство для копания земли содержит раму в виде двух частей - нижней 1 и верхней 2. Боковины частей рамы изготовлены из деревянных брусьев, но могут быть выполнены из других материалов, например из металлических труб. Длина боковин нижней и верхней частей рамы немногим более 1 м.

Передняя часть нижней 1 части рамы замкнута лежнем 3. Верхняя 2 часть рамы в передней части имеет поперечину 4 в виде прочной, но легкой металлической трубы, концами прикрепленной к боковинам верхней 2 части рамы.

В задней части верхняя и нижняя части рамы соединены шарнирами 5. Поперечная жесткость задней части частей 1, 2 рамы обеспечена установкой дуги 6, прикрепленной к шарнирам 5.

Значение указанных размеров частей рамы и перечисленных деталей диктуется необходимостью создания достаточно просторной рабочей площадки для оператора в межрамном пространстве - порядка 1 м².

Приблизительно посередине, в промежутке нижней и верхней частей рамы на шарнирах 7 подвешен рычажный механизм, который состоит из вала 8, двух рычагов 9 с роликами 10, педали 11 и упора 12.

Упор 12 регулируемый. Он может устанавливаться либо выше, либо ниже, вследствие чего изменяется высота подъема поперечины 4.

В конструкции устройства предусмотрен фиксатор, замыкающий части рамы от самопроизвольного раскрывания при транспортировке, армирующие планки, предохраняющие брусья верхней части рамы от износа в местах контакта с роликами 10 и другие детали, не имеющие принципиального значения, вследствие чего для упрощения они на фигурах не изображены.

Общая масса экспериментального образца устройства составляет 25 кг.

В комплект устройства входит также специально оборудованная лопата. На фиг. 2, 3 изображена эта лопата, которая от обычной полусовковой отличается тем, что на ней сбоку установлен кронштейн 13, а снизу закреплена планка 14 скольжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство рассчитано в основном для перекопки земли в огородах и садах, а также отрывки траншей глубиной 40-45 см при ширине 100 см для укладки биотоплива при создании теплых гряд.

При работе в огородах и садах с рыхлой почвой целесообразно использовать полусовковую лопату с шириной лезвия порядка 225 мм и углом резания по отношению к оси черенка приблизительно в 35-40^o. На целине лопата может быть обычной - штыковой, но также она должна быть оборудована кронштейном 13 и планкой 14 скольжения.

Работа с устройством циклична. Отдельные операции цикла поясняются фиг. 4, 5, 6. Первая операция цикла начинается с установки устройства в начале будущей грядки или траншеи. Такое положение устройства изображено на фиг.4. Оператор, держа лопату в руках, становится в межрамное пространство. (При выполнении последующих операций цикла оператору нет необходимости выходить из межрамного пространства). Затем оператор, нажимая ногой на кронштейн 13, внедряет лопату в грунт. Далее оператор рукой нажимает на верхний конец черенка, опуская его вниз в положение, изображенное на фиг.5. При этом нижний конец черенка опирается на поперечину 4, лежащую на лежне 3, и по аналогии с вагой отрывает призму грунта, которая остается на лопате.

На фиг. 6 изображена наиболее сложная операция, которая заключается в том, что оператор левой ногой нажимает на педаль 11, отклоняя ее вниз до упора 12. При этом рычаги 9 с роликами 10 подымаются вверх, заставляя подыматься часть 2 рамы с поперечиной 4. В результате лопата с грунтом также подымается и оказывается в положении, изображенном на фиг.6. Далее оператор, в зависимости от того перекапывает он землю или роет траншею, сдвигает лопату вперед (при перекопке) либо в сторону (при отрывке траншеи) и, перевернув ее, сбрасывает грунт.

Следует особо отметить, что в продолжение всей описанной операции черенок лопаты должен опираться на поперечину 4 и скользить по ней.

Затем оператор снимает ногу с педали 11, в результате чего все детали рычажного механизма и верхней части рамы возвращаются в исходное положение. В описываемой операции оператор каждое последующее внедрение лопаты делает переставляя ее в поперечном направлении вдоль лежня.

Чтобы начать последующую операцию цикла копания, устройство должно быть отодвинуто от бровки копания приблизительно на 20-25 см. Это выполняется при помощи дуги 6, под которую оператор подводит лопату и как вагой сдвигает устройство. Затем цикл повторяется.

При некотором усложнении конструкции устройства операция (фиг.6) может быть механизирована. Для этой цели, например, достаточно рычажную систему дополнить пневмоцилиндром или другим движителем, питаемым от внешнего источника энергии и включаемым оператором при помощи специального включателя.

Обоснование цели изобретения.

При внедрении лопаты в грунт (фиг.4) оператор прикладывает такое же усилие, как при обычном копании без устройства.

На фиг.5 изображено положение, которое в какой то степени похоже на работу первого аналога. В отличие от него копание с помощью предлагаемого устройства может осуществляться на рыхлой почве, т.к. лопата опирается на лежень, что по сравнению с первым аналогом обеспечивает на несколько порядков большую площадь опоры.

На фиг. 6 изображено положение, при котором оператор, нажимая ногой на педаль 11, подымает лопату с грунтом. В этом случае оператору нет необходимости наклоняться, как это делается при обычном копании, когда на опускание и подъем своего корпуса (приблизительно 35-40 кг) оператор расходует значительное количество мускульной энергии. При работе с устройством оператор ограничивается подъемом ноги для установки ее на педаль 11 с последующим нажатием на нее. Масса ноги в несколько раз меньше корпуса оператора, что и является главным фактором выигрыша в расходовании мускульной энергии оператора.

После того как грунт будет поднят, его надо сбросить с лопаты либо вперед, -либо в сторону. Оператор это делает скольжением черенка по поперечине 4, что значительно легче делать, когда при обычном копании лопату с грунтом приходится держать консольно на весу, напрягаясь и нагружая позвоночник.

Автор заявки изготовил экспериментальный образец "Устройства" и на практике проверил его конструктивную надежность, функциональную оправданность при значительном уменьшении физических нагрузок на оператора при копании земли ручной лопатой.