ЛОПАТА КОПАЛЬНАЯ ОСТРОКОНЕЧНАЯ С ОПОРНЫМ РЫЧАГОМ КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯКОВА
NOTCHING POINTED SPADE WITH SUPPORT LEVER OF DESIGN BY ZEMLYAKOV

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, изготовляющего товары широкого потребления, как для частного сельскохозяйственного подворья фермеров, так и для горожан, использующих сельскохозяйственный инструмент на дачных участках, а более конкретно изобретение относится к устройству садово-огородного инструмента - лопаты копальной остроконечной, так и лопаты копальной прямоугольной способствующей быстрому и с минимальными физическими усилиями вскапыванию больших площадей земли, как под зиму, так и весной.
В технике сельскохозяйственного инструмента известна лопата копальная остроконечная (ЛКО) [1], [2], изготовленная по ТУ 14-579-87-2005, ГОСТ 19596. Эта лопата выполнена из плоско-прогнутого вдоль оси со стороны лицевой части металлического полотна, нижняя часть которого имеет остроугольную режущую кромку, а в верхней части полотна вдоль оси выполнен трубчатый держатель для крепления в нем деревянного черенка. Слева и справа от трубчатого держателя, на полотне, в противоположную от лицевой части полотна выполнены отвороты для постановки ноги.
Недостатком этого известного устройства лопаты является то, что после заглубления полотна лопаты в почву приходится с помощью обеих рук, удерживающих деревянный черенок, поднимать отрезанный от почвы слой, переворачивать его или откидывать вперед и в сторону. Эти операции вскапывания почвы, требуют не только определенных навыков, но и затраты очень больших физических усилий на мышцы спины, рук и ног, что снижает производительность работы такой лопатой.
Известно также устройство - вильчатого культиватора ручного (ВКР-400) [3]. Это устройство имеет металлический черенок, у которого в верхней части имеется симметричная перекладина, имеющая две рукоятки для охвата обеими руками. А к нижней части черенка прикреплен вильчатый из восьми заточенных зубцов копатель почвы. При этом к противоположной от лицевой части вил, к их несущей трубе прикреплен опорный рычаг с двумя опорными площадками.
Недостатками известного устройства является: то, что это устройство очень тяжелое и, пригодно только для работы физически подготовленного мужчины. Кроме того, такой культиватор необходимо перед заглублением зубцов в почву поднять двумя руками над почвой и переместить на новое место. А после заглубления зубцов в почву до упора в опорный рычаг, необходимо приложив усилия двух рук отклонить черенок с усилием на себя, таким образом вывернуть слой почвы; вторым недостатком является то, что почва выворачивается только вперед; третьим недостатком является то, что устройство является громоздким, в сравнении, например с лопатой, и требует определенного места для хранения и перевозки; четвертым недостатком является то, что женщине - дачнице (в основном пенсионеркам) работать таким инвентарем очень тяжело.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип является лопата копальная остроконечная, Ревякинского металлопрокатного завода - «Лопата ЛКО_52103 6011701,315 Деревянный черенок с вильчатой ручкой» [4]. Комплектуется деревянным черенком с пластиковой вильчатой ручкой. Крепление полотна осуществляется саморезами. У вильчатой ручки (поперечной ручки) ось параллельна условной плоскости параллельной лицевой поверхности полотна лопаты.
Недостатком известного устройства лопаты ЛКО_521036011701,315, также как и у [1] является то, что после заглубления полотна лопаты в почву приходится с помощью двух рук, удерживающих деревянный черенок, поднимать отрезанный от почвы слой, переворачивать его или откидывать вперед или в сторону (вправо или влево), что надрывает мышцы спины, рук и ног и, ведет к снижению производительности из-за быстрой усталости.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании копальной лопаты остроконечной, исключающей операцию подъема подкопанного слоя почвы и его переворота в сторону не нагибая спины, повышающей производительность при вскапывании почвы с наименьшей утомляемостью.
Такое техническое решение достигается тем, что лопата копальная остроконечная с опорным рычагом, выполненная из металлического полотна плоско-прогнутого вдоль оси со стороны лицевой поверхности, в нижней части которого выполнена режущая кромка имеющая остроконечную форму, а в верхней части полотна симметрично от его оси по краям выполнены два опорных отворота, левый и правый для постановки ноги, загнутые в сторону задней поверхности полотна, вдоль оси полотна между опорными отворотами выполнен трубчатый, цилиндрический держатель с закрепленным в нем деревянным черенком, при этом, на верхнем конце деревянного черенка установлена поперечная рукоятка, ось которой расположена под прямым углом α относительно условной плоскости параллельной лицевой поверхности полотна лопаты, кроме того, к левому и правому опорным отворотам жестко прикреплен плоский решетчатый опорный рычаг, установленный под прямым углом β относительно задней поверхности полотна лопаты, имеющий ширину равную ширине полотна лопаты, и консольную длину равную величине z и, выполненный из скобообразной металлической дуги, имеющей равные по длине концы, выполненные в виде двух продольных стержней, а средняя часть скобообразной металлической дуги выполнена в виде поперечной стержневой планки, при этом концы продольных стержней жестко прикреплены к левому и правому опорным отворотам полотна со стороны их нижних поверхностей, а в средней части поперечной стержневой планки установлено подвижно плоское кольцо, к боковой поверхности которого жестко прикреплена нижним концом стержневая упорная тяга, верхний конец которой снабжен плоско-вогнутой пластиной имеющей сквозное отверстие через которое установлен крепежный элемент, скрепленный с черенком лопаты, кроме того, к нижним поверхностям левого и правого опорных отворотов полотна лопаты жестко прикреплены передними концами дополнительные стержни, а их задние концы жестко прикреплены к поперечной стержневой планке снизу, причем два из них установлены слева и справа от плоского кольца с минимальным осевым зазором f, а поверх головки крепежного элемента, с полным ее перекрытием, установлено с натягом трубчатое кольцо охватывающее черенок и головку крепежного элемента. Жесткое соединение всех элементов плоского решетчатого опорного рычага между собой и с опорными отворотами полотна лопаты выполнены с помощью электросварки или газовой сварки. Консольная длина плоского решетчатого опорного рычага равная величине z, от задней поверхности полотна лопаты может находится в интервале от 50% до 63%, от длины полотна лопаты.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид лопаты со стороны ее лицевой части. На фиг.2 изображен вид лопаты сбоку, по стрелке А, фиг.1. На фиг.3 изображен вид лопаты по стрелке Б с местными выровами. На фиг.4 изображено крепление элементов опорного рычага к полотну лопаты, вид по стрелке Д с фиг.3. На фиг.5 изображено крепление элементов опорного рычага к черенку лопаты, вид по стрелке Г с фиг.3 На фиг.6 изображено крепление элементов опорного рычага к черенку лопаты, вид по стрелке В с фиг.3. На фиг.7 изображен в увеличенном масштабе выров поясняющий крепление упорной тяги к опорному рычагу, вид по стрелке Е с фиг.3.
Лопата копальная остроконечная с опорным рычагом, выполнена из металлического полотна 1 плоско-прогнутого вдоль оси 2 со стороны лицевой поверхности 3. В нижней части полотна 1 выполнена режущая кромка 4 имеющая остроконечную форму, а в верхней части полотна 1 симметрично от его оси 2 по краям выполнены два опорных отворота, левый 5 и правый 6 для постановки ноги, которые загнуты в сторону задней поверхности 7 полотна 1. Вдоль оси 2 полотна 1 между опорными отворотами 5 и 6 выполнен трубчатый, цилиндрический держатель 8 с закрепленным в нем деревянным черенком 9. На верхнем конце 10 деревянного черенка 9 установлена поперечная рукоятка 11, ось 12 которой расположена под прямым углом α относительно условной плоскости 13, параллельной лицевой поверхностью 3 полотна 1 лопаты. При этом к левому 5 и правому 6 опорным отворотам жестко прикреплен плоский решетчатый опорный рычаг 14, установленный под прямым углом β относительно задней поверхности 7 полотна 1 лопаты, имеющий ширину равную ширине полотна 1 лопаты, и консольную длину равную величине z. Плоский решетчатый опорный рычаг 14 выполнен из скобообразной металлической дуги 15, концы которой выполнены в виде двух равных между собой по длине продольных стержней 16 и 17, а ее средняя часть выполнена в виде поперечной стержневой планки 18. Продольные стержни 16 и 17 жестко прикреплены, соответственно к левому 5 и правому 6 опорным отворотам полотна 1 лопаты со стороны их нижних поверхностей 19 и 20, а в средней части 21, поперечной стержневой планки 18, установлено подвижно плоское кольцо 22 к боковой поверхности 23 которого жестко прикреплена нижним концом 24 стержневая упорная тяга 25, верхний конец 26 которой снабжен плоско-вогнутой пластиной 27 со сквозным отверстием 28, через которое установлен крепежный элемент 29, скрепленный с деревянным черенком 9, кроме того, к нижним поверхностям 19 и 20 левого 5 и правого 6 опорных отворотов полотна 1 лопаты жестко прикреплены передними концами 30 и 31 дополнительные стержни 32 и 33, а их задние концы 34 и 35 жестко прикреплены снизу к поперечной стержневой планке 18, причем два из них слева и справа от плоского кольца 22 с минимальным осевым зазором f, a поверх головки 36 крепежного элемента 29, с полным его перекрытием, установлено с натягом трубчатое кольцо 37 охватывающее черенок 9 и головку 36 крепежного элемента 29.
Устройство изготовляется и работает следующим образом. Покупается лопата копальная остроконечная закаленная без черенка [1], [2]. Отдельно изготовляется плоский решетчатый опорный рычаг 14 и устанавливается под прямым углом β относительно задней поверхности 7 полотна 1. Плоский решетчатый опорный рычаг 14 изготавливается из нескольких деталей (элементов): металлического прутка, изгибаемого в виде скобообразной металлической дуги 15, состоящей из двух 16 и 17 концов, между которыми размещена поперечная стержневая планка 18, в средней части 21 которой размещают плоское кольцо 22. Затем к нижним поверхностям 19 и 20 опорных отворотов 5 и 6 полотна 1 лопаты привариваются концы 16 и 17 скобообразной металлической дуги 15. После этого, симметрично с двух сторон от плоского кольца 22 с зазором f к поперечной стержневой планке 18, снизу привариваются задние концы 34 и 35 дополнительных стержней 32 и 33, а их передние концы 30 и 31 привариваются также к нижним поверхностям 19 и 20 опорных отворотов 5 и 6 полотна 1 лопаты. После чего, к боковой поверхности 23 плоского кольца 22 приваривается нижний конец 24 стержневой упорной тяги 25, верхний конец 26 которой снабжен плоско-вогнутой пластиной 27 со сквозным отверстием 28. Отдельно покупается деревянный черенок 9 с уже установленной на нем поперечной рукояткой 11, [5]. Длина деревянного черенка 9 подбирается под рост человека. В трубчатый, цилиндрический держатель 8 лопаты с натягом вставляется нижний конец черенка 9 и фиксируется крепежным элементом, например гвоздем или саморезом и, при этом так, чтобы обеспечить прямой угол а между осью 12 поперечной рукоятки 11 и условной плоскостью 13, параллельной лицевой поверхности 3 полотна 1 лопаты.
В таком собранном состоянии лопата копальная остроконечная с опорным рычагом готова к эксплуатации.
Полезность заявляемого изобретения заключается в том, что лопата копальная остроконечная с опорным рычагом позволяет осуществлять вскапывание почвы с минимальными физическими усилиями человека, как мужчиной, так и женщиной. При вскапывании почвы такой лопатой с опорным рычагом не требуется сгибать спину и приподнимать подрезанный слой почвы. Это происходит по тому, что человек в прямостоячем положении заглубляет полотно лопаты в почву до упора в опорный рычаг, а затем с помощью поперечной рукоятки просто отводит черенок лопаты назад, приподнимая при этом слой почвы и затем осуществляет поворот поперечной рукоятки вправо (для правши), обеспечивая при этом переворот слоя почвы в правую сторону и сорняками вниз. Более того, всю эту операцию врезания в почву и выворот почвы удобно и легко выполнять даже одной рукой, например правой (для правшей). Экспериментальная эксплуатация заявляемого устройства в весенний сезон 2011 года показала, что усталость от работы такой лопатой минимальна, болезненных ощущений нет, производительность высокая.
Если длина z опорного рычага будет составлять величину меньшую чем 50% от длины полотна лопаты, то снижается опорный эффект особенно на песчанистых почвах, а если длина z опорного рычага будет составлять величину большую чем 63% от длины полотна лопаты, то увеличивается вес лопаты.
Размещение плоского кольца 22 в средней части 21 поперечной стержневой планки 18 с осевым зазором f, обеспечивает создание шарнирного соединения упорной тяги 25 с решетчатым опорным рычагом 14, что позволяет выполнять плотный прижим пластины 27 к черенку 9.
Трубчатое кольцо 37 предохраняет крепежный элемент 29 от самовывинчивания.
Результаты экспериментальных исследований показали, что размещение поперечной рукоятки 11 под углом α=90º относительно условной плоскости 13, параллельной лицевой поверхности 3 полотна 1 лопаты, позволяет увеличить момент поворота лопаты кистью одной руки вокруг продольной оси черенка 9 и, таким образом осуществлять переворот подрезанного слоя почвы направо (для правшей), в отличии от традиционного размещения поперечной рукоятки, когда ее ось параллельна лицевой плоскости полотна лопаты.
Источники информации использованные при написании заявки:
1. http://www.100best.ru/Catalogue/Products/40003006/
2. http://www.docload.ru/Basesdoc/4/4135/index.htm
3. http://orel.tiu.ru/p308809-vilchatyj-kultivator-ruchnoi.html
4. http://www.rmzmetal.ru/?controller=Gardens&action=category&catId=4
5. http://www.minates.ru/catalog/garden-tools/lopata-sad/lopata-sad_398.html