ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КУЛЬТИВАТОР

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а более конкретно, к ручным механизированным средствам для обработки почвы на мелкоконтурных участках.
Известен электрокультиватор ЭК-1500, содержащий раму, смонтированные на ней электропривод с рабочими органами, рукоятки управления и опорное колесо [1].
Известен также электрокультиватор, содержащий раму на которой смонтирован привод с вертикальным ведущим валом, на котором установлены лезвийные рабочие органы (ножи), рукоятки управления, опорное колесо, причем режущие кромки ножей расположены ниже нижней точки опорного колеса [2].
В конструкции обоих аналогов рабочие инструменты установлены непосредственно на валу электродвигателя, что значительно сужает технические возможности устройств. Имея высокую частоту вращения (1000 об/мин) и небольшой крутящий момент, указанные культиваторы позволяют вести лишь поверхностное рыхление почвы на глубину 3-5 см. Поскольку глубокая (на 15-18 см) обработка почвы (вспашка) требует большого крутящего момента для преодоления сопротивления грунта при частоте вращения рабочих органов 300 об/мин, то выполнять данную операцию эти устройства не могут. Замена же двигателя на более мощный и менее скоростной значительно утяжеляет устройство и на малых оборотах не дает эффекта в борьбе с сорняками при поверхностном рыхлении почвы.
Указанная проблема решена в почвообрабатывающем орудии [3], содержащем раму с опорным колесом и П-образной рукояткой управления, смонтированный на раме привод с вертикальным скоростным валом, который через трансмиссию передает вращение рабочим органам. Трансмиссия представляет собой двухступенчатый редуктор, в котором вращение с вала двигателя через установленную на нем малую шестерню последовательно передается на большую шестерню (первая ступень редуктора), установленную на силовом валу, а с нее на аналогичную вторую с таким же числом зубьев шестерню (вторая ступень редуктора), установленную на втором силовом валу. На концах обоих силовых валов и вала двигателя имеются элементы крепления рабочих органов.
По количеству общих признаков это почвообрабатывающее орудие наиболее близко к предлагаемому и является ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого устройства.
Благодаря наличию трансмиссии, обеспечивающей увеличение крутящего момента на силовых валах до требуемой величины с понижением частоты их вращения, данное устройство позволяет выполнять два основных вида обработки почвы:
поверхностное рыхление на глубину 3-5 см с целью уничтожения сорняков (дернование) со скоростью вращения коротколезвийных рабочих органов (ножей) 1000 об/мин при установке их на вал электродвигателя;
глубокое рыхление (вспашка) на глубину 15-18 см с частотой вращения ножей с удлиненными лезвиями 300 об/мин при установке их на силовых валах редуктора.
В то же время, устройство, выбранное в качестве прототипа, имеет следующие недостатки:
установка электродвигателя на раму в открытом виде, отсутствие его защиты от загрязнения почвой и особенно от попадания атмосферных осадков в виде дождя делает устройство небезопасным в работе, поскольку может привести к короткому замыканию, выходу из строя электродвигателя и поражению током обслуживающего персонала;
исполнение рукоятки управления обычной П-образной формы не обеспечивает эргономические требования, создавая значительные неудобства в процессе эксплуатации, поскольку при вводе в грунт и выводе рабочих органов из грунта человеку приходится постоянно наклоняться, что приводит к быстрой его утомляемости;
выполнение трансмиссии в виде двухступенчатого редуктора с последовательным зацеплением входящих в него шестерен приводит к необходимости удлинения рамы, что увеличивает габариты (длину) культиватора и как следствие, его вес.
К увеличению весовых характеристик приводит также изготовление всех узлов и деталей культиватора из металла.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания легкого по весу, безопасного при эксплуатации с улучшенными эргономическими характеристиками электрокультиватора при сохранении его технологических возможностей.
Технический результат - обеспечение электробезопасности изделия, повышение удобства при эксплуатации, снижение массо-габаритных показателей.
Для достижения этого технического результата известное устройство, содержащее раму, на которой смонтированы опорное колесо, рукоятка управления с двумя продольными штангами и поперечной ручкой на конце и привод рабочих органов, состоящий из электродвигателя и трансмиссии, передающей вращение рабочим органам, дополнительно содержит закрепленный на раме съемный кожух электродвигателя, концевая часть рукоятки выполнена Г-образно загнутой вверх, а трансмиссия выполнена в виде одноступенчатого понижающего частоту вращения зубчатого редуктора с установленной на валу электродвигателя ведущей шестерней, входящей в зацепление одновременно с двумя одинаковыми ведомыми зубчатыми колесами, установленными на выходных валах редуктора, и симметрично расположенными относительно шестерни и продольной оси культиватора, при этом опорное колесо и кожух электродвигателя выполнены из термопластичного материала.
Отличительными признаками заявляемого электрического культиватора от ближайшего аналога, известного по патенту РФ на полезную модель №71850, является наличие закрепленного на раме съемного кожуха электродвигателя, выполнение концевой части рукоятки Г-образно загнутой вверх, а трансмиссии в виде одноступенчатого понижающего частоту вращения зубчатого редуктора с установленной на валу электродвигателя ведущей шестерней, входящей в зацепление одновременно с двумя одинаковыми ведомыми зубчатыми колесами, установленными на выходных валах редуктора, и симметрично расположенными относительно шестерни и продольной оси культиватора, а также выполнение опорного колеса и кожуха электродвигателя из термопластичного материала.
Наличие данных признаков в конструкции электрокультиватора позволило обеспечить достижение указанного выше технического результата, а именно:
наличие кожуха электродвигателя позволило сделать культиватор электробезопасным в процессе эксплуатации за счет исключения попадания влаги и грязи в обмотки статора и ротора двигателя и устранения возможности короткого замыкания, а также за счет ограничения вероятности случайного контакта человека с открытыми токоведущими элементами двигателя;
выполнение рукоятки Г-образно загнутой вверх повысило удобство в эксплуатации изделия, поскольку изгиб рукоятки вверх рассчитан таким образом, что человеку в процессе работы с культиватором нет необходимости наклоняться, манипулирование осуществляется только руками. Следовательно, снижается утомляемость человека за счет улучшения эргономических качеств устройства;
выполнение трансмиссии в виде одноступенчатого зубчатого редуктора, в котором ведущая шестерня передает вращение одновременно на два симметрично установленных относительно нее и продольной оси культиватора зубчатых колеса, позволяет примерно на четверть сократить длину несущей рамы по сравнению с прототипом, в редукторе которого применена двухступенчатая схема с последовательной передачей вращения с одного зубчатого колеса на другое. Как следствие, снижаются габариты культиватора и его вес. К снижению весовых характеристик устройства и повышению его технологичности приводит также изготовление опорного колеса и кожуха электродвигателя из термопластичного материала, такого, например, как полиэтилен низкого давления высокой плотности марки LH-3275. В результате этого вес электрокультиватора снизился до 35 кг, что является существенным фактором в процессе обработки земли.
Предлагаемый электрический культиватор иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-2:
на фиг.1 схематично показан продольный разрез заявляемого устройства в вертикальной плоскости;
на фиг.2 - вид сверху по А-А.
Электрокультиватор содержит раму 1 с опорным колесом 2 из термопластичного материала, и рукояткой управления 3, состоящей из двух продольных штанг 4 и поперечной ручки 5 на конце. Концевая часть рукоятки 3 выполнена Г-образно загнутой вверх. На раме 1 смонтирован привод, включающий вертикально установленный электродвигатель 6 и трансмиссию 7, выполненную в виде одноступенчатого зубчатого редуктора, содержащего установленную на валу 8 электродвигателя 6 ведущую шестерню 9, которая входит в зацепление одновременно с двумя одинаковыми ведомыми зубчатыми колесами 10, неподвижно закрепленными на выходных валах 11 редуктора.
На концах выходных валов 11 редуктора и вала 8 электродвигателя 6 имеются элементы крепления 12 рабочих органов (ножей) 13. Такими элементами могут быть, например, шпоночное соединение, резьбовое соединение (винт-гайка) и другие.
Для обеспечения электробезопасности культиватора, защиты электродвигателя от загрязнения и попадания атмосферных осадков на двигатель устанавливается съемный кожух 14, который как и опорное колесо 2, изготовлен из термопластичного материала и крепится к раме при помощи винтовых соединений.
Электрический культиватор работает следующим образом.
Для обработки задерненной почвы, а также в целях уничтожения мелких сорняков и поверхностного рыхления почвы на пахотных землях на скоростной вал 8 электродвигателя 6 устанавливается коротколезвийный нож (на чертеже не показан) с длиной лезвий 3-5 см. При включении электродвигателя 6 коротколезвийный нож начинает вращаться с частотой вращения двигателя (1000 об/мин). Оператор, манипулируя Г-образной рукояткой 3 при помощи поперечной ручки 5, заглубляет коротколезвийный нож в почву и перемещает культиватор на себя (фиг.1-2 по стрелке). Вращающийся нож рыхлит почву на глубину 3-5 см и измельчает сорняки на мелкие частицы.
Благодаря Г-образному изгибу концевой части рукоятки 3, оператор получает возможность управлять культиватором без наклонов, находясь постоянно вертикальном положении, что значительно снижает его утомляемость.
При переналадке электрокультиватора на глубокую обработку почвы коротколезвийный нож снимается со скоростного вала 8 электродвигателя 6, а на концы выходных валов 11 редуктора при помощи элементов крепления 12 устанавливаются ножи 13 с удлиненными до 15-18 см лезвиями. При включении электродвигателя 6 вращение с его скоростного вала 8 через ведущую шестерню 9, входящую в зацепление одновременно с ведомыми зубчатыми колесами 10, передается на выходные валы 11. При этом крутящий момент на валах 11 возрастает до величины, позволяющей преодолеть сопротивление почвы, а скорость их вращения (следовательно, и скорость вращения ножей 13) уменьшается до 300 об/мин. При заглублении ножей 13 в почву и перемещении культиватора выполняется рыхление почвы на глубину 15-18 см.
Таким образом, введение в конструкцию электрокультиватора вышеуказанных отличительных признаков позволило разработать электробезопасное, уменьшенное по габаритам и весу (до 35 кг) устройство с улучшенными эксплуатационными (эргономическими) характеристиками, сохранив все технологические операции по обработке почвы.
Заявляемый электрокультиватор может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии в серийном производстве на универсальном оборудовании с использованием широкодоступных материалов, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.
Использованные источники
1. Каталог «Средства малой механизации в растениеводстве и животноводстве», М., Информагротех, 1993, с.32
2. Патент РФ №2067795, кл. А01В 33/16, опубл. 20.10.96 г.
3. Патент РФ на полезную модель №71850, кл. А01В 13/02, опубл. 27.03.2008 г.