КУЛЬТИВАТОР ЗЕМЛЯКОВА ПЕРЕНОСНОЙ С МЕХАНИЗИРОВАННЫМ ПРИВОДОМ
PORTABLE CULTIVATOR OF ZEMLYAKOV WITH MECHANISED DRIVE

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, предназначенной для рыхления почвы одним человеком с помощью механизированных устройств, приводимых в действие автономным бензоприводом или электроприводом. Изобретение может быть использовано для корневой подрезки сорняков и рыхления почвы под посев семян на дачных садовых участках, на земельных участках фермерских хозяйств в селах, на земельных участках усадьб частных владельцев жилья в городской местности, в муниципальных службах городов.
Известны механизированные устройства [1] для надпочвенной подрезки травы, выполненные с прямым удлинительным валом. Известные устройства выполнены из автономного облегченного бензопривода или электропривода от проводной сети. Каждое такое устройство выполнено носимым с помощью рук и плечевых ремней. Ведущий вал двигателя имеет шлицевое отверстие, в которое разъемно вставлен шлицевыми зубьями прямой стальной удлинительный вал, который размещен в полости защитно-опорной дюралюминиевой трубы. Второй конец этого вала, имеющий также шлицевые зубья, вставлен в ответное шлицевое отверстие вала шестерни зубчатой трансмиссии, предназначенной для обеспечения отклоненного направления оси вала, на котором крепится рабочий инструмент от направления оси удлинительного вала. При этом зубчатая трансмиссия размещена в корпусе, с которым разъемно соединен второй конец защитно-опорной дюралюминиевой трубы. Выходной вал трансмиссии снабжен резьбовым отверстием с левой резьбой, для крепления рабочего съемного инструмента, скашивающего траву.
Недостатком таких известных устройств является то, что они не могут обеспечить глубокую корневую подрезку сорняков и, тем более, не могут обеспечить долговременную работу по рыхлению почвы. Это связано с тем, что выходной вал трансмиссии имеет большую частоту вращения (до 10000 об/мин) и недостаточную для этого мощность. Кроме того, такие устройства для кошения травы снабжаются специальным съемным инструментом, выполненным в виде барабана, из которого диаметрально симметрично выступают два конца толстого (до 3 мм) гибкого капронового каната; либо съемного инструмента в виде стального тонкого плоского диска, имеющего симметрично сбалансированные и расположенные на его периферии заостренные зубья. Первый из указанных рабочих инструментов вообще не может осуществлять ни корневую подрезку сорной травы, ни тем более рыхление почвы. Второй рабочий инструмент (режущий) может осуществлять неглубокую подрезку корней, но не продолжительное время ввиду того, что очень большая частота вращения диска и длительное его заглубление в почву может вывести из строя поршневую систему двигателя.
Известно также устройство триммер (бензокоса) фирмы Олео Мак [2]. Известное устройство выполнено из автономного облегченного бензопривода или электропривода от проводной сети. Устройство выполнено носимым с помощью рук и плечевых ремней. Ведущий вал двигателя имеет шлицевое отверстие, в которое разъемно вставлен шлицевыми зубьями прямой стальной удлинительный вал, который размещен в полости защитно-опорной дюралюминиевой трубы. Второй конец этого вала, имеющий также шлицевые зубья, вставлен в ответное шлицевое отверстие вала шестерни зубчатой трансмиссии, предназначенной для обеспечения отклоненного направления оси вала, на котором крепится рабочий инструмент от направления оси удлинительного вала. При этом зубчатая трансмиссия размещена в корпусе, с которым разъемно соединен второй конец защитно-опорной дюралюминиевой трубы. Выходной вал трансмиссии снабжен резьбовым отверстием с левой резьбой для крепления рабочего съемного инструмента скашивающего траву.
Недостатком известного устройства является то, что он не может обеспечить глубокую корневую подрезку сорняков и, тем более, не может обеспечить долговременную работу по рыхлению почвы. Это связано с тем, что выходной вал трансмиссии имеет большую частоту вращения (до 10000 об/мин) и недостаточную для этого мощность. Кроме того, такие устройства для кошения травы снабжаются специальным съемным инструментом, выполненным в виде барабана, из которого диаметрально симметрично выступают два конца толстого (до 3 мм) гибкого капронового каната; либо съемного инструмента в виде стального тонкого плоского диска, имеющего симметрично сбалансированные и расположенные на его периферии заостренные зубья. Первый из указанных рабочих инструментов вообще не может осуществлять ни корневую подрезку сорной травы, ни тем более рыхление почвы. Второй рабочий инструмент (режущий) может осуществлять неглубокую подрезку корней, но не продолжительное время ввиду того, что очень большая частота вращения диска и длительное его заглубление в почву может вывести из строя поршневую систему двигателя.
Наиболее близким техническим устройством, принятым за прототип, является изобретение «Культиватор Землякова для рыхления почвы и корневой подрезки сорняков с механизированным приводом, носимым с помощью рук и плечевого ремня», патент России №2375859 [3]. Устройство-прототип содержащит облегченный автономный привод, ведущий вал которого с осевым шлицевым отверстием разъемно соединен со шлицевыми зубьями первого конца прямого стального удлинительного вала, размещенного в неподвижной защитно-опорной трубе. Второй шлицевой конец прямого стального удлинительного вала разъемно соединен с входным валом редуктора, к выходному валу которого разъемно прикреплен паукообразный режущий инструмент, имеющий сплошное основание дисковидной формы.
Недостатком устройства-прототипа является то, что после включения бензопривода режущий инструмент все время выполняет вращательное движение и при заглублении инструмента в почву, и когда его вынимают из почвы, вращая детали редуктора вхолостую, в том числе и при переходе на смежный участок. Такой режим создает повышенное потребление горючего.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении энергосберегающего режима; в повышения КПД редуктора; в обеспечении долговременной работы при корневой подрезке сорняков и культивации (рыхлении) почвы; в повышении техники безопасности при переноске культиватора с одного места на другое без выключения бензопривода.
Это достигается тем, что культиватор переносной с механизированным приводом, выполненный из облегченного автономного бензопривода, ведущая полумуфта которого с многощлицевым отверстим разъемно соединена со шлицевыми зубьями прямого ведущего вала, соединенного с многошлицевым отверстием, выполненным в торце входного вала редуктора культиватора, а ведущий вал размещен в неподвижной опорной трубе, разъемно соединенной одним концом с корпусом бензодвигателя, а вторым концом с корпусом редуктора культиватора, к выходному валу которого присоединен режущий инструмента, при этом редуктор культиватора выполнен многоступенчатым, причем первая ступень выполнена из пары конических зубчатых колес, а остальные ступени выполнены из цилиндрических зубчатых колес, кроме того, ведущий вал снабжен узлом сцепления и выполнен составным из двух осесимметричных валов, вала верхнего, размещенного со стороны бензодвигателя, и вала нижнего, со стороны культиватора, при этом верхний и нижний валы вдоль оси имеют между собой гарантированный зазор, а для передачи крутящего момента оба вала соединены между собой двумя коническими полумуфтами, одна из которых с внутренней конической поверхностью, а вторая с наружной конической поверхностью, при этом одна полумуфта установлена на верхнем конце нижнего вала жестко, а вторая полумуфта, установленная на нижнем конце верхнего вала с возможностью осевого перемещения по шлицевым лыскам нижнего конца вала, при этом жестко установлена в отверстии внутреннего кольца первого шарикоподшипника, наружное кольцо которого закреплено по внутренней поверхности переключающей трубки, наружная поверхность которой установлена по скользящей посадке относительно внутренней поверхности опорной трубы, при этом к наружной стенке переключающей трубки жестко прикреплены и диаметрально размещенные рычажные стержни, пропущенные через диаметрально расположенные продольные пазы, выполненные в стенке опорной трубы, имеющие на втором конце шарнирные отверстия, в которых установлены тяговые поводки, соединенные с отжимным рычагом на рукоятке управления культиватором, кроме того, по внутренней поверхности переключающей трубки наружным кольцом жестко установлен второй шарикоподшипник, в отверстии внутреннего кольца которого размещен ведущий вал, установленный по посадке с зазором, и со стороны второго подшипника к торцу переключающей трубки одним концом присоединена цилиндрическая пружина сжатия, а вторым концом пружина поджата к резьбовым концам винтов, выступающих с внутренней стороны опорной трубы, и головки всех винтов зафиксированы кольцами из термоусадочной трубки. Ступени редуктора из цилиндрических зубчатых колес могут быть выполнены из прямозубых или косозубых зубчатых колес. Нижний конец верхнего вала с лысками может быть выполнен шестигранным в сечении. Пластиковые кольца выполнены из термоусадочной трубки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, удерживаемого руками человека и плечевым поясом. На фиг.2 показан выров части устройства, содержащего режущий инструмент, соединенного с многоступенчатым зубчатым редуктором. На фиг.3 изображено осесимметричное сечение узла сцепления с сомкнутыми полумуфтами. На фиг.4 изображено осесимметричное сечение узла сцепления с разомкнутыми полумуфтами. На фиг.5 изображено устройство отжимной рукоятки с тягами на рукоятке управления. На фиг.6 изображена нижняя часть культиватора, содержащая режущий инструмент.
В статическом положении культиватор ручной с бензоприводом для рыхления почвы и подрезки сорняков выполнен из облегченного автономного бензопривода 1, ведущй вал 2 которого размещен в неподвижной опорной трубе 3, разъемно соединенной одним концом с корпусом бензодвигателя 1, а вторым концом с корпусом культиватора 4, выполненного из редуктора 5 и режущего инструмента 6. Редуктор 5 культиватора выполнен многоступенчатым, причем первая ступень выполнена из пары конических зубчатых колес и заключена в корпус 7, а остальные ступени выполнены из цилиндрических зубчатых колес размещены в корпусе 8. Ведущий вал 2 выполнен составным из двух осесимметричных валов, размещенных в узле сцепления 9. В узле сцепления 9 вдоль оси установлен верхний вал 10 со стороны бензодвигателя 1 и нижний вал 11 со стороны редуктора 5, при этом валы 10 и 11 вдоль оси имеют между собой гарантированный зазор Δ, а для передачи крутящего момента оба вала 10 и 11 соединены между собой двумя коническими полумуфтами, одна из которых 12 с внутренней конической поверхностью, а вторая 13 с наружной конической поверхностью. Полумуфта 13 установлена на верхнем конце нижнего вала 11 жестко. Вторая полумуфта 12 установлена на нижнем конце верхнего вала 10 с возможностью осевого перемещения по шлицевым лыскам 14 нижнего конца вала 10 и при этом жестко установлена в отверстии внутреннего кольца 15 шарикоподшипника 16, наружное кольцо 17 которого закреплено по внутренней поверхности 18 переключающей трубки 19. Кольца шарикоподшипника 16 зафиксированы разрезными кольцами 20. Наружная поверхность 21 переключающей трубки 19 установлена по скользящей посадке относительно внутренней поверхности 22 опорной трубы 3. К наружной поверхности 21 переключающей трубки 19 жестко прикреплены и диаметрально размещены рычажные стержни 23, которые пропущены через диаметрально расположенные продольные пазы 24 выполненные в стенке опорной трубы 3. Стержни 23 на втором конце имеют шарнирные отверстия 25, в которых установлены тяговые поводки 26, соединенные с отжимным рычагом 27, установленным на рукоятке управления 28. По внутренней поверхности 18 переключающей трубки 19 наружным кольцом 29 жестко установлен шарикоподшипник 30, зафиксированный с двух сторон стопорными кольцами 31, а в отверстии внутреннего кольца 32 шарикоподшипника 30 размещен верхний вал 10, установленный по посадке с зазором, с возможностью его осевого перемещения по поверхности верхнего вала 10. Со стороны шарикоподшипника 30 к торцу переключающей трубки 19 одним концом присоединена цилиндрическая пружина сжатия 33, а вторым концом пружина 33 поджата к резьбовым концам винтов 34, выступающих с внутренней стороны опорной трубы 3. Головки всех винтов 34 охвачены пластиковыми кольцами 35. Нижний вал 11 установлен в шарикоподшипнике 36, который закреплен в стакане 37.
Устройство работает следующим образом.
Человек (оператор) 38 надевает через плечо плечевой пояс 39 с прикрепленной к нему опорной трубкой 3, на которой установлен бензопривод 1 и редуктор 5 культиватора 4. Запускает в работу бензопривод 1, берется двумя руками за рукоятки 28 и 40 (на одной из которых размещен рычаг 41 подачи топливной смеси в поршневую систему - газ), осуществляет перегазовку рычагом 41, отжимает рычаг 27 сцепления 9, при этом с помощью поводков 26 усилие передается на шарнирные отверстия 25 и далее на стержни 23, с помощью которых переключающая трубка 19 перемещается на величину δ по стрелке А, и полумуфты 12 и 13 размыкаются между собой, отключая вращение зубчатых колес редуктора 5 и режущего инструмента 6. В таком положении культиватор переносят на любой участок, подлежащий обработке. Устанавливают режущий инструмент 6 и опорное колесо 42 на поверхность почвы, отпускают рычаг 27 сцепления 9 и режущий инструмент 6 начинает вращение, обеспечивая культивацию почвы или подрезку сорняков, перемещением вперед.
Полезность заявляемого устройства заключается в том, что оно, имея малый вес, может без большого труда удерживаться в руках во время выполнения рабочих операций. Такое устройство поддается легкой разборке и сборке и, таким образом, может легко перевозиться в дорожной сумке, кроме защитно-опорной трубки, которая вместе с прямым стальным удлинительным валом упаковывается отдельно в футляр и также переносится в одной руке, что очень удобно для использования заявляемого устройства дачниками. Такое устройство удобно и безопасно применять как для весенней вспашки (культивации) почвы, так и осенней. Устройство может найти спрос и у владельцев частных усадеб и сельских жителей. Применение в редукторе культиватора во всех ступенях зубчатых колес, а не червячной пары, значительно повышает КПД привода. Применение в культиваторе узла сцепления повышает энергосберегающую функцию устройства. Применение пластиковых колец из термоусадочной трубки позволяет защищать шлицы винтов от загрязнения; от самовывинчивания при вибрационных нагрузках; информировать о несанкционированном вскрытии сцепления.
Источники информации
1. http://mower.ru/index.php?categoryID=4.
2. http://www.krama.shop.by/pics/items/184_img2.jpg.
3. Патент России №2375859.