ЛОПАТА ШТЫКОВАЯ ПРЯМОУГОЛЬНАЯ С ОПОРНЫМ РЫЧАГОМ КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯКОВА Н.В.
RECTANGULAR ROUND-POINT SHOVEL WITH SUPPORT LEVER DESIGNED BY ZEMLYAKOV NV

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, изготовляющему 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 штыковой, способствующей быстрому и с минимальными физическими усилиями вскапыванию больших площадей земли как под зиму, так и весной.
В технике сельскохозяйственного инструмента известна штыковая лопата копальная прямоугольная (ЛКП-3) [1], изготовленная по ТУ14-579-87-2005, ГОСТ 19596. Эта лопата выполнена из плоско-прогнутого вдоль оси со стороны лицевой части металлического полотна, нижняя часть которого имеет прямоугольную 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 такого известного устройства штыковой 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. 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) [2]. 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 штыковая ЗУБР, прямоугольная с черенком, из нержавеющей стали (4-39412)». Лопата оснащена пластиковой поперечной рукояткой [3].
Недостатком известного устройства штыковой лопаты ЗУБР, прямоугольной, 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, что надрывает мышцы спины, рук и ног и ведет к снижению производительности.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении физических усилий человека при вскапывании почвы, чтобы, не нагибаясь, обеспечивать переворот подкопанного слоя почвы.
Такое техническое решение достигается тем, что лопата штыковая прямоугольная с опорным рычагом, выполненная из плоско-прогнутого вдоль оси со стороны лицевой части металлического полотна, нижняя часть которого имеет прямолинейную режущую кромку, а верхняя часть полотна по краям имеет два опорных отворота, загнутых от лицевой части, между которыми вдоль оси полотна выполнен трубчатый держатель с закрепленным в нем черенком, на другом конце которого установлена поперечная цилиндрическая рукоятка, при этом под каждым отворотом плоскость полотна снабжена сквозным отверстием, а поверх отворотов полотно снабжено съемным основанием, в передней кромке которого, загнутого на лицевую часть полотна, также выполнены два сквозных отверстия, соосных с отверстиями в полотне, в которых установлены элементы жесткого разъемного крепления, а к задней кромке основания жестко прикреплены с шагом t и параллельные между собой продольные стержни, вторые концы которых жестко прикреплены под прямым углом к поперечной планке, длина которой равна ширине полотна лопаты, кроме того, к средней части поперечной планки одним концом жестко прикреплена под углом α стержневая упорная тяга, второй конец которой жестко прикреплен к опорной пластине, снабженной сквозным отверстием, через которое стержневая упорная тяга жестко прикреплена к черенку крепежным элементом, а второй конец черенка снабжен поперечной рукояткой, ось которой расположена под прямым углом относительно прямолинейной режущей кромки полотна лопаты. При этом длина z опорного рычага может составлять 49-63% от длины полотна лопаты. Продольные стержни опорного рычага могут быть прикреплены к задней кромке основания, например с помощью сварки, а шаг t между продольными стержнями может составлять от 25 до 40 миллиметров. Угол α между верхней плоскостью опорного рычага и упорной тягой может составлять от 32 до 50°.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид лопаты со стороны ее лицевой части. На фиг.2 изображен вид лопаты по стрелке А, фиг.1. На фиг.3 изображен выров, поясняющий в увеличенном масштабе крепление опорного рычага к полотну лопаты. На фиг.4 изображен вид лопаты по стрелке Б, фиг.1. На фиг.5 изображен выров, поясняющий в увеличенном масштабе крепление упорной тяги к черенку лопаты.
Лопата штыковая прямоугольная с опорным рычагом выполнена из плоско-прогнутого вдоль оси 1 со стороны лицевой части 2 металлического полотна 3, нижняя часть 4 которого имеет прямолинейную режущую кромку 5. В верхней части полотна 3, по его краям выполнены отгибом от лицевой части 2 два опорных отворота 6, а между ними размещен трубчатый держатель 7 для черенка 8, на другом конце 9 которого установлена поперечная рукоятка 10, при этом ее ось 11, если смотреть по стрелке Б будет перпендикулярна прямолинейной режущей кромке 5. Под каждым отворотом 6 плоскость полотна 3 снабжена сквозным отверстием 12, а поверх каждого отворота 6 установлено съемное основание 13, две передние кромки 14 которого загнуты на лицевую часть 2 полотна 3. В передних кромках 14 также выполнены два сквозных отверстия 15, соосных с отверстиями 12 в полотне 3 лопаты. В отверстиях 12 и 15 установлены элементы 16, обеспечивающие жесткое крепление основания 13 и опорного рычага в целом. К задней кромке 17 основания 13 жестко прикреплены с шагом t продольные стержни 18, вторые концы 19 которых жестко прикреплены под прямым углом к поперечной планке 20, длина которой равна ширине полотна 3. К середине поперечной планки 20 одним концом 21 жестко прикреплена под углом α стержневая упорная тяга 22, второй конец 23 которой жестко прикреплен к опорной пластине 24, имеющей сквозное отверстие, через которое упорная тяга 22 жестко прикреплена к черенку 8 крепежным элементом 25, например саморезом. Ко второму концу 9 черенка 8 прикреплена поперечная цилиндрическая рукоятка 10, при этом ее ось 11, если смотреть по стрелке Б (фиг.1), размещена под прямым углом относительно прямолинейной режущей кромки 5 полотна 3 лопаты. Поперечная планка 20 отстоит от задней части полотна 3 на величину z.
Устройство работает следующим образом.
Покупается лопата штыковая прямоугольная закаленная без черенка (АМЕТ) [4] или лопата копальная прямоугольная ЛКП-3 [1]. В трубчатый держатель 7 лопаты вставляется и крепится черенок 8, длина которого подбирается под рост человека. К полотну 3 лопаты, со стороны задней его части прикрепляется отдельно изготовленный опорный рычаг. Для этого основание 13 накладывается поверх двух опорных отворотов 6, а упорную тягу 22 при этом прижимают к черенку 8 и прикрепляют к нему с помощью крепежного элемента 25, например самореза или гвоздя. После этого через имеющиеся в основании 13 отверстия 15 просверливают полотно 3 лопаты, например сверлом, имеющим диаметр 5 миллиметров, и в полученные два отверстия 12 и 15, например, со стороны основания 13 вставляют винты, а со стороны полотна 3 на резьбовую часть винтов надевают шайбы-гровер и навинчивают с натягом гайки. На верхний конец 9 черенка 8 устанавливают поперечную рукоятку 10, причем так, чтобы ее ось 11 при взгляде вдоль черенка 8 составляла прямой угол с линией режущей кромки 5 полотна 3 лопаты. В таком собранном состоянии лопата штыковая прямоугольная готова к эксплуатации.
Полезность заявляемого изобретения заключается в том, что лопата штыковая прямоугольная 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 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. Опорный рычаг для лопат аналогичных моделей может изготовляться, продаваться, транспортироваться и храниться отдельно от лопаты. Опорный рычаг может иметь себестоимость, соизмеримую со стоимостью лопаты.
Если длина z опорного рычага будет составлять величину, меньшую чем 49% 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.
Если шаг t крепления продольных стержней к задней кромке основания будет меньше 25 миллиметров, то увеличивается вес лопаты, а если шаг t будет больше 40 мм, то уменьшится опорная жесткость рычага и крайние стержни могут прогибаться.
Если угол α между верхней плоскостью опорного рычага и упорной тягой будет меньше 32°, то уменьшится опорная жесткость рычага и упорная тяга может сама прогнуться, а если угол α будет больше 50°, то лишь увеличивается вес упорной тяги.
Результаты экспериментальных исследований показали, что размещение поперечной рукоятки 10 под углом 90° относительно линии режущей кромки 5 полотна 3 лопаты, позволяет увеличить момент поворота лопаты кистью одной руки вокруг продольной оси черенка 8 и, таким образом, осуществлять переворот подрезанного слоя почвы направо (для правшей), в отличие от традиционного размещения поперечной рукоятки, когда ее ось параллельна линии режущей кромки полотна лопаты [3].
Источники информации
1. http://ovi-studio.ru/lkp-3.htm
2. http://orel.tiu.ru/p308809-vilchatyj-kultivator-ruchnoj.html
3. http://uni-tool.ru/sad_lopata_shtikovaya.php
4. http://www. arsenalrf.ru/shop/3/1219.html