Рабочий орган ручного культиватора

Область техники
Полезная модель относится к области сельского хозяйства, а именно к рабочим органам ручных культиваторов с зубьями, используемых для обработки почвы безотвальным методом (рыхление без оборота пласта земли) с одновременным удалением сорняков.
Уровень техники
Из уровня техники широко известна конструкция рабочего органа культиватора, включающего стержневое основание и ряд изогнутых зубцов, закреплённых на конце основания, расходящихся в поперечном относительно оси основания направлении и далее проходящие вокруг него с образованием цилиндрической спирали (см., например, патент РФ RU2153787, 10.08.2000).
При использовании культиватора с описанным рабочим органом, имеющим спиралевидные зубцы, на лёгких почвах с небольшой влажностью проблем с рыхлением практически не возникает. Однако при переходе на более тяжёлые и вязкие почвы с большей влажностью происходит застревание почвы в зубцах, что значительно осложняет работу. Это явление объясняется тем, что спиральные зубцы работают как штопор, и при их внедрении в вязкие увлажненные почвы по окружности не возникает в полной мере боковых разрушений, поскольку остаётся нетронутой внутренняя часть пласта. Поэтому приходится постоянно затрачивать дополнительные усилия, вынимая ком земли из пласта и стряхивая его резким движением. Как следствие, значительно снижается производительность рыхления инструментом, поскольку он перестает работать должным образом.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является рабочий орган культиватора, раскрытый в патенте РФ на полезную модель RU151534, 10.04.2015. Известное устройство включает стержневое основание, на конце которого закреплены Г-образные периферийные зубцы и прямые центральные зубцы, расположенные коаксиально периферийным. Периферийные зубцы расходятся в поперечном относительно оси основания направлении и далее проходят вокруг этой оси с образованием пространственного тела вращения в виде цилиндра, ориентированного продольно оси основания. При этом длина центральных зубцов в осевом направлении соответствует длине периферийных зубцов.
Указанный ближайший аналог частично решает описанную выше проблему за счёт использования центральных зубцов, которые расширяют возможность работы инструмента на вязких и влажных почвах.
Однако длина центральных зубцов в данной конструкции не позволяет им обеспечивать центровку инструмента и рыхление почвы на всю высоту рабочего органа. Кроме того, Г-образная форма периферийных зубцов не обеспечивает достаточно эффективного внедрения инструмента в почву. Все это снижает удобство использования, эргономичность и производительной работы инструмента.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей полезной модели, определяющей техническую проблему, является устранение недостатков аналогов и разработка рабочего органа для ручного культиватора для более эффективного использования в вязких и влажных почвах.
Технический результат полезной модели заключается в повышении производительности рыхления почвы при работе на вязких и влажных почвах.
Указанный технический результат достигается в заявленной полезной модели за счёт того, что рабочий орган ручного культиватора содержит стержневое основание и закрепленные на конце основания периферийные зубцы и центральные зубцы. Периферийные зубцы расходятся в поперечном относительно оси основания направлении и далее проходят вокруг этой оси с образованием пространственного тела вращения, ориентированного продольно оси основания. Центральные зубцы расположены коаксиально внутри пространственного тела вращения, образованного периферийными зубцами. При этом периферийные зубцы закручены по спирали в одном направлении, а концы центральных зубцов выступают по отношению к концам периферийных зубцов в продольном относительно оси основания направлении.
Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
- центральные зубцы могут быть выполнены прямолинейными и симметрично наклонены относительно оси основания;
- центральные зубцы могут быть наклонены относительно оси основания на угол 1-30°;
- рабочий орган может содержать не менее трёх периферийных зубцов и не менее двух центральных зубцов;
- центральные и периферийные зубцы могут быть выполнены заострёнными;
- основание может быть выполнено в виде трубчатого элемента;
- основание может представлять собой переходную втулку для крепления к корпусу ручного культиватора;
- основание может представлять собой корпус ручного культиватора.
В отличие от ближайшего аналога в заявленном рабочем органе центральные зубцы имеют большую длину вдоль оси основания, чем периферийные зубцы. Это позволяет использовать центральные зубцы для центровки инструмента и осуществлять рыхление почвы на всю высоту даже в условиях работы в вязких и влажных почвах.При этом применение спиралевидных периферийных зубцов облегчает внедрение инструмента в почву. Таким образом, все описанные признаки полезной модели направлены на достижение указанного технического результата.
Приведенные частные формы реализации полезной модели также направлены на повышение производительности рыхления почвы с помощью культиватора. Однако они не являются единственно возможными вариантами воплощения конструкции. При этом указанный технический результат может быть достигнут и без применения указанных дополнительных особенностей.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фигуре 1 показан вид спереди рабочего органа культиватора;
На фигуре 2 показан вид сбоку рабочего органа культиватора;
На фигуре 3 показан вид снизу рабочего органа культиватора.
Осуществление полезной модели
Заявленный рабочий орган культиватора содержит стержневое основание (1), закрепленные на конце основания (1) периферийные (внешние) зубцы (2) и центральные (внутренние) зубцы (3).
Периферийные зубцы (2) расходятся от основания в поперечном относительно оси основания (1) направлении и далее проходят вокруг него с образованием пространственного тела вращения в виде цилиндра или колокола. При этом периферийные зубья (2) закручены вокруг оси основания в пространственную многозаходную цилиндрическую спираль, ориентированную продольно оси основания. Рабочий орган, предпочтительно, содержит не менее трех периферийных зубцов (2), распределенных равномерно (симметрично) вокруг основания (1)
Центральные зубцы (3) расположены коаксиально внутри тела вращения, образованного периферийными зубцами (2). При этом концы центральных зубцов (3) выступают по отношению к концам периферийных зубцов в продольном относительно оси основания (1) направлении.
Центральные зубцы (3), предпочтительно, выполнены прямыми и имеют наклон относительно оси основания (1), частности 1-30°. При этом указанные зубцы (3) наклонены к оси симметрично. Это позволяет осуществлять наилучшую центровку инструмента при рыхлении, а указанный угол наклона является наиболее оптимальным с точки зрения разрушения центральной части захватываемого объема почвы. Однако возможно выполнение центральных зубцов (3) с небольшим изгибом, другим углом наклона или без него.
Рабочий орган, предпочтительно, содержит не менее двух центральных зубцов (3), распределенных равномерно (симметрично) вокруг основания (1)
Периферийные (2) и центральные (3) зубцы, предпочтительно, выполнены заостренными к концам, что обеспечивает улучшенное рыхление почвы за счет ее прокалывания.
Основание (1) может быть выполнено в виде трубчатого элемента, круглого, квадратного, прямоугольного или иного сечения. Основание, предпочтительно, представляет собой переходную втулку для крепления к корпусу ручного культиватора. В другом варианте исполнения полезной модели основание (1) может представлять собой непосредственно корпус ручного культиватора. Основание (1) и зубцы (2,3) могут выполняться из металлического материала, в частности стали. При этом зубцы (2,3) могут быть соединены с концом основания посредством сварки, пайки или любым другим способом.
Работа ручного культиватора осуществляется циклично и включает три фазы:
- исходное положение,
- вращение с заглублением в почву (движение вниз),
- продолжение вращения с поднятием вверх.
В первой фазе рабочий орган устанавливается в исходное положение вертикально зубцами вниз на зону обработки. Центральные зубцы частично входят в почву, а периферийные зубцы лишь касаются ее поверхности.
Во второй фазе осуществляют вращение рабочего органа с помощью ручки инструмента. Периферийные спиралевидные зубцы прокалывают почву, частично разрушают ее и обеспечивают заглубление инструмента. При этом периферийные спиралевидные зубцы работают как цилиндрический многозаходный штопор, отделяя обрабатываемую часть почвы от общем массы пласта. Центральные зубцы своими концами опережают периферийные зубцы, обеспечивают центровку рабочего органа и при вращении относительно оси основания разрушают образовавшуюся связь частиц почвы, находящейся внутри обрабатываемого цилиндра в почве, по всей высоте.
В третьей фазе рабочий орган продолжает вращение в том же направлении и меняет вертикальный вектор движения, перемещаясь вверх. При этом роль центральных зубцов становится более пассивной, а периферийные продолжают свою активность, окончательно разрушают стенки цилиндра, цепляют и извлекают корни сорняков на поверхность, проходя через толщу почвы, и возвращаются в исходное положение.