Патент на изобретение №2233048

(54) ЛОПАТА А.Л.ПИСКУНА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для перекапывания почвы при садово-огородных работах. Кронштейн закреплен к полотну расширяющейся частью и Т-образным окончанием. На тонком конце черенка посредством асимметричной вилки закреплена подвижная эластичная ортопедическая ручка. Конструкция лопаты позволяет работающему увеличить производительность труда и снизить травматизм. Предложенная конструкция лопаты пригодна и для вил. 7 ил.

Изобретение предназначено для перекопки почвы при садово-огородных работах.

Известна специальная лопата /US патент 5120098, кл. А 01 В 1/02, 1992 г./, которая содержит полотно, кронштейн, тулейку и черенок. Полотно, кронштейн и тулейка изготовлены из единой листовой заготовки. Кронштейн имеет коробчатую жесткую форму и выполняет опорную функцию при подьеме пласта. Черенок изогнут вперед и имеет переменную форму. Нижняя часть черенка имеет прямоугольную форму, которая затем переходит в круглую. Прямоугольная форма черенка увеличивает момент сопротивления черенка и служит мощным рычагом для отрыва пласта.

Однако известная конструкция может быть использована только на тяжелых почвах и на специальных работах.

Известна лопата /RU патентный №2171020, А 01 В 1/02, 1/00, 1/22, 2000 г./, которая содержит полотно, тулейку, кронштейн, черенок и ручку. Тулейка лопаты закреплена к кронштейну широким основанием. Черенок имеет конусную форму. На тонком конце черенка посредством симметричной вилки закреплена съемная поворотная ручка.

Указанная лопата по большинству сходных признаков является прототипом предложенного устройства.

Однако двухгодичное использование известной конструкции позволило выявить ряд недостатков при перекопки садового участка, в частности при перекопки “плугом”, который применяется при осенней перекопке почвы крупными пластами без их оборота. Перекопка состоит из следующих операций: установка полотна лопаты, заглубление, отрыв пласта и поворот его набок за счет трения скольжения пласта, что позволяет работающему держаться прямо, не провоцируя развитие поясничного болевого синдрома /радикулиты, ишиас и др./.

При этом, если заглубление полотна и отрыв пласта происходит с меньшими усилиями по сравнению с обычной лопатой благодаря тому, что усилие ноги прилагалось по центру полотна и черенок не входил в почву, а отрыв пласта происходил по диагонали, отчего длина черенка фактически увеличивалась.

Зато поворот пласта набок, особенно крупного на тяжелых почвах за счет небольшого крутящего момента на ручке приводил к повышенной утомляемости работающего.

Кроме того, высокая частота использования известной ручки, изготовленной из твердых материалов (дерево, пластик) при перекопке (примерно 75 циклов на 1 м²) приводил к повреждению кожи руки (см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1989, с. 40, 41).

Неподвижное соединение кронштейна и полотна лопаты с помощью сварки, где находится максимальный изгибающий момент, не выдерживает гарантийного срока службы на тяжелой глинистой почве и требует применения адекватных сталей (например, стали марок 45, 50 по ГОСТ 1050-74) и увеличения площади сварного шва кронштейна в 1,5 раза.

Кроме того, образованный прямой угол между полотном лопаты и кронштейном не обеспечивает надежного резания травяного покрова, особенно при наклоне черенка лопаты от себя.

Используемое полотно лопаты (см. Лопаты. Технические условия. ГОСТ 19596-87, с. 4) имеет сложную конфигурацию (отогнутые упоры для ног, малые радиусы и прямые углы в зоне сопряжения полотна с ребром жесткости), которая даже в сравнительно сухую погоду служит сборником почвы. Опытным путем установлено, что за один цикл на полотне собирается 75 см³ почвы, и поэтому фактически трение происходит между почвами, а не как необходимо между почвой и полотном лопаты.

При перекопке участков с разными почвами /тяжелыми, легкими/ вместе с лопатой часто используются и вилы.

Преимущества использования вил на легких почвах объясняется тем, что площадь зубьев вил по сравнению с площадью полотна лопаты значительно меньше /например, для трехзубых вил в 2,3 раза меньше/, на ту же величину сокращаются и затраты сил работающего.

Однако существующая конструкция вил предусматривает в основном работу руками, поэтому верхняя часть вил (сбоку от тулейки) круто изогнута и при нажиме нога часто соскальзывает, а боковое приложение нагрузки требует излишнего приложения сил для удерживания черенка вил.

В задачу изобретения входило повышение прочности конструкции лопаты, снижение утомляемости работающего, устранение травмирования покровных тканей поденной поверхности, снижение сопротивления трения почвы по полотну, максимальное использование элементов конструкции устройства для вил.

Существенными признаками изобретения являются:

– кронштейн имеет расширяющуюся часть с радиусом закругления и Т-образное окончание;

– на конце черенка посредством асимметричной вилки закреплена съемная подвижная ручка;

– подвижная ортопедическая ручка изготовлена из эластичного материала;

– полотно лопаты в верхней части имеет ровный край, а зона сопряжении ребра жесткости с полотном неровности сглажены;

– коленчатая конструкция лопаты /ручка, черенок, тулейка и кронштейн/ применима для вил.

Технический результат от использования устройства:

– повышение прочности основного узла лопаты /вил/ и режущей функции кронштейна;

– снижение утомляемости работающего;

– улучшение комфортности работы, снижение чрезмерных локальных давлений на ладони рук;

– снижение объема налипания почвы на полотне лопаты, снижение общего веса лопаты, снижение силы трения между полотном и почвой;

– максимальная унификация элементов и пригодность как для лопаты, так и для вил, образована площадка-упор для ноги, что облегчает перекопку ногой.

На фиг.1 изображена лопата, вид сбоку; на фиг.2 – то же, вид спереди; на фиг.3 показан узел крепления кронштейна к полотну лопаты, а также к полотну вил, цифрой I отмечены зона сопряжения ребра жесткости и полотна; на фиг.4 – то же, вид сбоку; на фиг.5 изображены асимметричная вилка и подвижная ручка; на фиг.6 изображены вилы, вид сбоку; на фиг.7 – то же, вид спереди.

Лопата /фиг.1, 2/ состоит из полотна 1, например, типа лопаты копательной остроконечной без тулейки, у которой сняты или отогнуты упор для ног, в зоне сопряжения ребра 2 жесткости сглажены неровности полотна для снижения налипания почвы. /фиг.3, 4 цифра I/. В верхней части полотна выполнен паз 3 для размещения широкой части кронштейна 4. К полотну 1 под углом 10 /как у садово-огородных лопат/ жестко закреплен кронштейн 4 из стали марок 45, 50 по ГОСТ 1050-74 длиной примерно 175 мм, достаточный для размещения мужской подошвы. Кронштейн имеет расширяющуюся часть размером, например 75 мм, с радиусом закругления для резки растительности и Т-образное окончание. Нижняя часть кронштейна 4 заточена под углом 20 примерно на 100 мм с учетом возможной толщины пласта.

Второй конец кронштейна жестко связан с тулейкой 5 широким основанием, куда входит деревянный черенок 6, имеющий конусную форму тонким концом кверху по мере убывающего изгибающего момента, что позволяет использовать готовый естественный аналог-черенок из молодых и легких пород деревьев /например, сосны, ели или осины/. Крепление черенка в тулейке известными способами: шурупами или частично разрезанным конусом и натяжным кольцом. На тонкой части деревянного черенка 6 закреплена асимметричная вилка 7, в которой закреплена подвижная ортопедическая ручка 8 из эластичного материала с рифлением /например, резина/, которая надета на пластиковую трубку 9, например, из фторопласта. Трубка 9 надета на металлический стержень 10, который крепится винтами 11 к вилке 7 ручки.

Техническое решение большинства элементов лопаты (тулейка, кронштейн, ручка и черенок) удачно применимо и для вил. Для этого к кронштейну 4 жестко закрепляют полотно-штамповку 12 из стали марок 45, 50 по ГОСТ 1050-74 под углом 10 /как у садово-огородных лопат/ с 3-мя или 5-тью зубьями без тулейки (фиг.6 и 7). Для усиления прочности узла в полотне-штамповке 12 делается паз, аналогичный пазу 3 в полотне лопаты /фиг.3/.

Процесс работы с лопатой/вилами.

Перед использованием лопаты подбирается диаметр ручки по кисти конкретного человека. Резьбовой разъем стержня l0 позволяет легко менять размеры деталей 8 и 9 для каждого пользователя. По законам эргономической биомеханики длина черенка с учетом роста конкретного человека должна находиться в оптимальной зоне на высоте от плечевой до локтевой точки или на высоте 910…11590 мм. /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Экономическая биомеханика. – М.: Машиностроение. 1989 г., с. 142/.

Устанавливается полотно лопаты под удобным углом наклона 10-12 к вертикали. При этом черенок ставится вертикально, таким образом снижается величина наклона туловища или приседаний работающего /если работать по известной технологии с подъемом пласта лопатой/. После этого правую ногу устанавливают по осевой линии кронштейна 4 и, наступив подошвой на полотно лопаты и кронштейн, заглубляют полотно в грунт. При этом заточенная часть кронштейна 4 доходит до грунта и режет сорную растительность и надрезает пласт. При движении ручки 8 и 9 к себе отрывается пласт от монолита. При отрыве пласта ручка 8 и пластиковая трубка 9 проворачиваются на стержне 10. Затем перемещают ручку 8 вместе с трубкой 9 в сторону и с ее помощью полотно 1 с отделенным пластом поворачивают набок и производят возврат полотна 1 и ручки 8 и трубки 9 в исходное положение. Так как этот способ работы не требует выполнения самой тяжелой операции-подъема пласта, это значительно облегчает труд и позволяет выполнять все эти операции, держась прямо без наклонов и приседаний, не провоцируя развитие поясничного болевого синдрома (радикулиты, ишиасы и др.) (см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. – М.: Машиностроение, 1989, с. 99-110).

Кроме того, коленчатая конструкция лопаты позволяет удобно использовать ее как совковую лопату в качестве скребка при подрезке сорной растительности. Лопатой удобно и легко копать ямки, чистить оросительные канавы, переносить посадочный материал (кронштейн служит опорой) и уплотнять боковые части грядок.

Формула изобретения

Лопата, содержащая полотно, кронштейн, конусную тулейку, жестко закрепленную к кронштейну, конусный черенок и вилку, в которой закреплена съемная поворотная ручка, отличающаяся тем, что кронштейн закреплен к полотну расширяющейся по радиусу частью и Т-образным окончанием, причем вилка выполнена асимметричной, а эластичная ортопедическая ручка закреплена в ней подвижно.

РИСУНКИ