ЛОПАТА С УПОРОМ

Лопата с лезвием, черенком, с дугообразным упором предназначена для облегчения садово-огородных и иных копательных работ с поднятием обрабатываемого материала (земли, грунта, почвы, раствора, песка, цемента) выше уровня основной массой и сброса его в сторону, причем без отрыва опоры от опорной поверхности.
Опора черенка - это полудуга или полуокружность, или полуовал, или полуэллипс, имеющая проушины, например, кольца или круговые обжимы на своих концах, через которые продевается черенок лопаты. Одна проушина опоры расположена непосредственно у верхней части лезвия лопаты, другая на расстоянии диаметра опоры - также на черенке. Выпуклая часть дуги опоры опирается на поверхность обрабатываемого материала (грунт, землю, почву, дерн), на которой может иметься подпятник для предотвращения утопления основания дуги в рыхлый или сыпучий под опорный материал.
Дуговые проушины не крепятся жестко к черенку лопаты, приподнятая опора свободно провисает под своей тяжестью в вертикальном положении.
Выпуклость опоры позволяет производить качающие движение концов черенка и лезвия лопаты вниз-вверх и перемещение черенка с лезвием вправо и влево; опора позволяет исполнять поворот черенка и лезвия с материалом на ней в проушинах, с горизонтального в вертикальное положение для сброса материала с лезвия без отрыва опоры от опорного основания.
Черенок лопаты и дуга формируют рычаг первого рода с коротким плечом (от лезвия лопаты до точки опоры дуги на подножный материал) и длинным (от точки опоры дуги до противоположного от лезвия конца черенка лопаты). Точка опоры проецируется на черенок лопаты.
Точка касания дуги опоры поверхности, например, грунта смещается в зависимости от наклона черенка лопаты. При высоком положение дольнего от лезвия конца черенка (при вхождении в грунт лезвия) точка опоры дуги приближена к лезвию, при горизонтальном положении черенка - удалена от лезвия до половины диаметра дуги опоры.
Это обусловливает изменение длин плеч рычага.
Укорочение плеча рычага обусловливает выигрыш в силе, что уменьшает усилие для отрыва части материала от общей массы, кратно частному от деления длины большого плеча на длину короткого.
Выигрыш в силе при работе стандартной штыковой лопатой - многократен.
Если вес материала на лезвие лопаты - 4,2 кг, то усилие при его поднятие с помощью дуговой опоры составит 600 г.
Операция отрыва части материала от общей массы совершается давлением вниз прямыми руками работника на длинное плечо рычага с использованием веса туловища работающего, без участия силы мышц рук на нажим вниз и спинных на поднятие вверх лезвия лопаты с грузом вверх.
Дуга и проушины опоры могут быть выполнена или из металла или из твердого пластика.
Опора может иметь подпятник у основания дуги, для препятствия утопления дуги в рыхлый или сыпучий материал, закрепленный на дуге болтом с гайкой или шпилькой; фиксатор у дольней от лезвия проушины для предотвращения сползания дуги к дальнему от лезвия концу черенка.
Дуговая опора может насаживаться на черенки с различными типами лезвий лопаты, а также и на вилы.
В качестве прототипа выбрано изобретение МПК А01В 1/02 №2045142 "Лопата".
Использование: лопата предназначена для садово-огородных работ.
Сущность изобретения: лопата имеет лезвия, черенок и опорные элементы. Опорные элементы в виде прямых стержней жестко соединены между собой и черенком.
Цель изобретения: повышение производительности труда при одновременном улучшении качества обработки земли, увеличение долговечности лопаты.
Последовательность операций копки земли будет такова: внедрение лезвия лопаты в землю с помощью ноги и рук, отрыв куска земли лопатой, опрокидывание куска с лопаты.
Лопата работает следующим образом.
Внедряют в землю лопату с помощью рук и ноги, при этом тройник (опорные элементы) упирается в землю.
Усилием рук нажимают на черенок и часть земли отрывается от основной массы, происходит вращение лопаты вокруг нижней части тройника (опоры). Руки работают на сжатие.
После отрыва основной массы земли лезвие лопаты опрокидывают кусок земли с лопаты.
Операция повторяется циклически.
Кусок земли легко отрывается от общей массы из-за того, что в этой части земли возникает консоль и плечо, способствующие отрыву куска земли на торцевой части лопаты.
Усилие человека, затрачиваемое на отрыв части земли от основной массы, уменьшается в два раза.
Усилие Q делится на Q/2.
Т.к. лопата расположена наклонно к поверхности земли, то этот угол наклона уменьшает усилие резанья. Усилие резанья остается как бы постоянной по величине в процессе всего внедрения лопаты в землю.
Т.к. предлагаемая лопата уменьшает усилие отрыва части земли от основной массы, то появляется возможность увеличить толщину отрываемой части земли, что увеличивает производительность труда.
Прототип имеет следующие недостатки.
1. Сложную конструкцию.
2. Упор, жестко закрепленный с черенком лопаты, является дополнительным весом к весу материала, подымаемого на лезвии над поверхностью силой рук, мешает повороту лезвия лопаты на сброс материала, являясь противовесом, требует дополнительное усилие рук для удержания лезвия с грузом в момент сбрасывания груза.
3. Резкие нажимы на конец черенка приводят к слому древка черенка в месте точечного крепления опоры, то есть к быстрой износу инвентаря.
4. К весу лопаты, при ее поднятии с материалом и для сбрасывания материала в сторону, прибавляется вес опоры, жестко к ней прикрепленной.
5. Для работы с весом материала требуется поднятие его над поверхностью силой мышц рук на сжатие и спины, что приводит к быстрой физической усталости мышц рук и поясницы, утомляемости и болям.
6. Малый выигрыш в силе, его фиксированное значение.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, является наличие:
- черенка лопаты,
- лезвия лопаты
- опоры, соединенной с черенком,
- эффект рычага.
Заявляемая модель иллюстрируется чертежом.
На чертеже представлены:
черенок лопаты 1; дугообразная опора 2; проушины 3; лезвие лопаты 4; подпятник 5; фиксатор 6, препятствующего соскальзыванию опоры от лезвия лопаты к рукам; обрабатываемый материал на лезвии лопаты 7; основная масса обрабатываемого материала 8.
Верхняя фигура на чертеже показывает момент внедрения лопаты в обрабатываемый материал, а также длины плеч рычага: укороченную А и удлиненную В. Нижняя фигура - выемку части материала, находящегося на лезвие лопаты, и удлинение плеча рычага А.
Стрелками у дальнего от лезвия конца черенка лопаты показан вектор усилий Р.
Цель заявляемой полезной модели является:
- выигрыш в силе многократно, а не в два раза, как у аналога, что существенно облегчает садово-огородные и иные работ с лопатой,
- снятие усиленной работы мышц рук и поясницы на поднятие и мышц брюшного пресса при удержание материала на весу,
- повышение и облегчение производительности труда, за счет падения веса материала на точку опоры дуги,
- удлинение службы работы черенка лопаты,
- упрощение конструкции.
Указанная цель, технический результат, достигается за счет совместного использования черенка лопаты и дугообразной опоры на черенке лопаты в качестве рычага первого рода с изменением длин плеч рычага при их эксплуатации.
Циклическая последовательность работы такова: лезвие лопаты внедряется в обрабатываемый материал (землю, грунт, почву, дерн) с помощью ноги и рук; материал, размещенный на лезвии лопаты, отрывается и приподнимается путем нажатия вниз на длинный конец черенка весом туловища работника; отворачивается на сброс в сторону без приподнимания нижней части дуги над уровнем обрабатываемого материала.
В момент втыкания лезвия и отрыва материала от основной массы образуется укорачивание плеча рычага у лезвия и удлинения плеча за лезвием, что приводит к значительному выигрышу в силе рычага и уменьшению усилия на подъем материала силой мышц работника. Вес материала падает на точку опоры дуги.
Заявляемая полезная модель может иметь разные габариты, например, небольшой для детей,