EA041698B1

EA041698B1 - CULTIVATOR

Info

Publication number: EA041698B1
Application number: EA202000197
Authority: EA
Inventors: Владимир Михайлович Шуравко
Original assignee: Владимир Михайлович Шуравко
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2022-11-23

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственным ручным орудиям с зубьями, а именно к рабочим органам ручных культиваторов.The invention relates to agricultural hand tools with teeth, and in particular to the working bodies of hand cultivators.

Из уровня техники известен ручной культиватор (патент RU 85287 U1, опубликован 10.08.2009 г.), содержащий рабочий орган со спиральными зубьями, которые в плане образуют замкнутый профиль, при этом пересечение зубьев между собой. Такое решение направлено на создание простой конструкции ручного культиватора, более технологичного в изготовлении, мобильного в сборке и переналадке, то есть функционально надежного и универсального.A manual cultivator is known from the prior art (patent RU 85287 U1, published on August 10, 2009), containing a working body with spiral teeth, which form a closed profile in plan, while the teeth intersect with each other. This solution is aimed at creating a simple design of a manual cultivator, more technologically advanced in manufacturing, mobile in assembly and readjustment, that is, functionally reliable and versatile.

Недостатком известного культиватора является необходимость нажатия ногой при заглублении инструмента в почву.The disadvantage of the known cultivator is the need to press the foot when deepening the tool into the soil.

Также из уровня техники известен культиватор (патент RU 120311 U1, опубликован 20.09.2012 г.), содержащий рабочий орган с изогнутыми заостренными зубцами, ориентированными по направлению движения рыхления почвы и соединенными в верхней части между собой в виде контурной рамки с равными сторонами. Такое решение направлено на снижение утомляемости мышц человека при рыхлении почвы за счет легкого проникновения рабочего органа культиватора в почву, что обусловлено его особой геометрией, прочностью и остротой зубцов.Also known from the prior art is a cultivator (patent RU 120311 U1, published on September 20, 2012), containing a working body with curved pointed teeth oriented in the direction of soil loosening and connected in the upper part to each other in the form of a contour frame with equal sides. This solution is aimed at reducing the fatigue of human muscles when loosening the soil due to the easy penetration of the working body of the cultivator into the soil, which is due to its special geometry, strength and sharpness of the teeth.

Недостатком такого культиватора является преждевременное высыпание почвы из рабочего органа при извлечении культиватора из почвы из-за недостаточной площади обхвата зубьями почвы, что, в свою очередь, приводит к необходимости повторной обработки почвы и, следовательно, увеличению утомляемости мышц человека за счет такой повторной операции.The disadvantage of such a cultivator is the premature spillage of the soil from the working body when the cultivator is removed from the soil due to the insufficient area of girth of the soil by the teeth, which, in turn, leads to the need for re-cultivation of the soil and, consequently, an increase in human muscle fatigue due to such a repeated operation.

Также из уровня техники известен ручной культиватор (патент RU 2153787 С1, опубликован 10.08.2000 г.) с рабочим органом в виде заостренных и пространственно-расположенных спиралеобразных парных зубьев разного радиуса, представляющих собой парные, параллельно направленные спирали различного радиуса, направленные по часовой стрелке. Культиватор также оснащен поворотной рукояткой с вертикальным стержнем, к которому крепится указанный рабочий орган. При использовании ручного культиватора для удаления сорняков их корни подсекаются и цепляются за пространственноспиралеобразные зубья и затем легко извлекаются из почвы. Такое техническое решение устройства обеспечивает снижение утомляемости человека за счет включения в работу различных групп мышц при выполнении операции рыхления почвы, что повышает производительность труда и удобство работы.Also known from the prior art is a manual cultivator (patent RU 2153787 C1, published on August 10, 2000) with a working body in the form of pointed and spatially arranged spiral paired teeth of different radii, which are paired, parallel spirals of various radii, directed clockwise . The cultivator is also equipped with a rotary handle with a vertical rod, to which the specified working body is attached. When using a hand cultivator to remove weeds, their roots are cut and cling to the spatially spiral teeth and then easily removed from the soil. Such a technical solution of the device provides a reduction in human fatigue due to the inclusion of various muscle groups in the operation of loosening the soil, which increases labor productivity and convenience.

Недостатком ручного культиватора является необходимость преодоления высокого сопротивления почвы при заглублении в нее рабочего органа с последующим поворотом заостренных пространственнорасположенных спиралеобразных парных зубьев разного радиуса.The disadvantage of a manual cultivator is the need to overcome the high resistance of the soil when deepening the working body into it, followed by turning the pointed spatially arranged spiral paired teeth of different radii.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и снижение энергетических затрат при рыхлении почвы.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages and reduce energy costs when loosening the soil.

Техническим результатом изобретения является снижение утомляемости человека при использовании культиватора за счет облегчения усилия на заглубление рабочего органа в почву. Техническим результатом также является минимизация преждевременного осыпания почвы, что исключает повторную обработку одного и того же участка земли.The technical result of the invention is to reduce human fatigue when using a cultivator by facilitating the effort to deepen the working body into the soil. The technical result is also the minimization of premature shedding of the soil, which eliminates the re-cultivation of the same piece of land.

Технический результат достигается тем, что культиватор, содержащий рабочий орган с распределенными спиральными зубьями, образующими в плане незамкнутый круговой профиль, а в верхней части соединенными между собой в виде правильного многоугольника, согласно изобретению спиральные зубья выполнены с заостренными частями с углом заточки α=20-40° и с режущими кромками толщиной h=1-3 мм, при этом характеризуются углом наклона к горизонту β=25-45° с возможностью обеспечения поворота полного вхождения зуба в интервале γ=40-120°.The technical result is achieved by the fact that the cultivator, containing a working body with distributed spiral teeth, forming an open circular profile in plan, and in the upper part connected to each other in the form of a regular polygon, according to the invention, the spiral teeth are made with pointed parts with a sharpening angle α=20- 40° and with cutting edges with a thickness of h=1-3 mm, while characterized by an angle of inclination to the horizon β=25-45° with the possibility of ensuring rotation of the full entry of the tooth in the range γ=40-120°.

Заостренные части спиральных зубьев выполнены плавно переходящими в цилиндрические части.The pointed parts of the spiral teeth are made smoothly turning into cylindrical parts.

Рабочий орган выполнен с возможностью установки на почву под углом δ=60-90° к горизонту.The working body is made with the possibility of installation on the soil at an angle δ=60-90° to the horizon.

На фиг. 1-15 представлены примеры реализации изобретения с рабочим органом, содержащим различное число спиральных зубьев.In FIG. 1-15 shows examples of the invention with a working body containing a different number of helical teeth.

На фиг. 1 - рабочий органом с тремя зубьями, где показан угол наклона зубьев к горизонту.In FIG. 1 - a working body with three teeth, which shows the angle of inclination of the teeth to the horizon.

На фиг. 2 - вид сверху рабочего органа, где показано образование зубьями кругового профиля.In FIG. 2 is a top view of the working body, showing the formation of a circular profile by the teeth.

На фиг. 3 - вид снизу рабочего органа, где показаны соединение зубьев в верхней части между собой в виде правильного треугольника, а также угол поворота полного вхождения зуба.In FIG. 3 - bottom view of the working body, which shows the connection of the teeth in the upper part to each other in the form of a regular triangle, as well as the angle of rotation of the full entry of the tooth.

На фиг. 4 - рабочий орган, где показан угол заострения зубьев и толщина режущей кромки зуба.In FIG. 4 - working body, which shows the angle of sharpening of the teeth and the thickness of the cutting edge of the tooth.

На фиг. 5 - культиватор с ручкой и, где показан угол установки рабочего органа на поверхность почвы.In FIG. 5 - a cultivator with a handle and, which shows the angle of installation of the working body on the soil surface.

На фиг. 6-10 - культиватор с рабочим органом с четырьмя зубьями.In FIG. 6-10 - a cultivator with a working body with four teeth.

На фиг. 11-15 - культиватор с рабочим органом с пятью зубьями.In FIG. 11-15 - cultivator with a working body with five teeth.

Культиватор 1 включает рабочий орган 2 со спиральными зубьями 3 с незамкнутым в плане круговым профилем 4, соединенные между собой в верхней части в виде правильного многоугольника 5.The cultivator 1 includes a working body 2 with spiral teeth 3 with a circular profile 4 open in plan, interconnected in the upper part in the form of a regular polygon 5.

Рабочий орган 2 культиватора 1 изготавливается методом ковки или методом высокоточной ковки, при этом спиральные зубья 3 выполняют в заостренной части 6 с углом заточки α=20-40°, углом наклона к горизонту β=25-45° и с обеспечением поворота полного вхождения зуба 3 в интервале γ=40-120°. ТолThe working body 2 of the cultivator 1 is manufactured by forging or high-precision forging, while the spiral teeth 3 are made in the pointed part 6 with a sharpening angle α=20-40°, an angle of inclination to the horizon β=25-45° and with full rotation of the tooth 3 in the range γ=40-120°. Tol

- 1 041698 щину режущей кромки спирального зуба 3 выполняют равной h=1-3 мм. Рабочий орган 2 культиватора 1 может быть установлен на различных видах вертикальных стоек 8, в т.ч. телескопических, и содержащих прямые, изогнутые или S-образные рукоятки 9.- 1 041698 the tire of the cutting edge of the spiral tooth 3 is made equal to h=1-3 mm. The working body 2 of the cultivator 1 can be installed on various types of vertical racks 8, incl. telescopic, and containing straight, curved or S-shaped handles 9.

Культиватор 1 с заявленным рабочим органом 2 работает следующим образом.Cultivator 1 with the claimed working body 2 works as follows.

Рабочий орган 2 культиватора 1 устанавливают на поверхность почвы под углом 60-90°. Поворачивают стойку 8 ручкой 9 и погружают рабочий орган 2 до заглубления спиральных зубьев 3 в почву, затем извлекают культиватор из почвы, смещают культиватор 1 в сторону и повторяют цикл. Возможность установки рабочего органа 2 культиватора 1 под углом δ=60-90° позволяет использовать его на неровной поверхности почвы, в т.ч. гористой, расположенной на склоне, где нет возможности установки культиватора 1 точно вертикально под углом δ=90°. Также такой угол δ=60-90° установки позволяет обрабатывать очень твердую почву, поскольку совокупность вышеприведенных конструктивных особенностей рабочего органа 2 обеспечивает эффективную работу культиватора 1 и подтверждается причинноследственной связью между конструктивными особенностями рабочего органа 2 культиватора 1 и данными по утомляемости мышц пользователя, которые представлены в привязке к необходимости преодоления пользователем сопротивления почвы при ее обработке культиватором 1 и соотнесены в нижеприведенной таблице с углом наклона спиральных зубьев 3 к горизонту β=25-45°, углом α=20-40° их заточки в заостренной части 6, углом γ=40-120° поворота полного вхождения спирального зуба 3 и толщиной h=1-3 мм (см. фиг. 4) режущей кромки спирального зуба 3, а также плавностью перехода заостренной части 6 спирального зуба 3 в его оставшуюся цилиндрическую часть 7 и связаны с техническим результатом, заключающимся в снижении утомляемости мышц человека при рыхлении почвы.The working body 2 of the cultivator 1 is installed on the soil surface at an angle of 60-90°. The rack 8 is turned by the handle 9 and the working body 2 is immersed until the spiral teeth 3 are deepened into the soil, then the cultivator is removed from the soil, the cultivator 1 is shifted to the side and the cycle is repeated. The ability to install the working body 2 of the cultivator 1 at an angle δ=60-90° allows you to use it on an uneven soil surface, incl. mountainous, located on a slope, where there is no possibility of installing the cultivator 1 exactly vertically at an angle of δ=90°. Also, such an installation angle δ=60-90° allows you to process very hard soil, since the combination of the above design features of the working body 2 ensures the efficient operation of the cultivator 1 and is confirmed by a causal relationship between the design features of the working body 2 of the cultivator 1 and the user's muscle fatigue data, which are presented in relation to the need to overcome the resistance of the soil by the user during its cultivation by the cultivator 1 and are correlated in the table below with the angle of inclination of the spiral teeth 3 to the horizon β=25-45°, the angle α=20-40° of their sharpening in the pointed part 6, the angle γ= 40-120° rotation of the full entry of the spiral tooth 3 and thickness h=1-3 mm (see Fig. 4) of the cutting edge of the spiral tooth 3, as well as the smooth transition of the pointed part 6 of the spiral tooth 3 into its remaining cylindrical part 7 and are associated with technical result, which consists in reducing the fatigue of human muscles when loosening the soil.

Параметр рабочего органа культиватора Parameter of the working body of the cultivator Значение параметра Parameter value Показатель утомляемости мышц пользователя User Muscle Fatigue Score Угол наклона спиральных зубьев к горизонту, β The angle of inclination of the spiral teeth to the horizon, β >25° >25° Низкое сопротивление почвы, при этом требуется большой угол поворота рабочего органа для полного вхождения зубьев в почву, т.е. необходимо больше тратить усилий на поворот ручку культиватор, иногда требуется смена положения рук пользователя; почва сильно разрыхляется по замкнутому профилю зубьев и происходит ее преждевременное высыпание при встряхивании культиватора. Low soil resistance, while a large angle of rotation of the working body is required for full entry of the teeth into the soil, i.e. it is necessary to spend more effort on turning the handle of the cultivator, sometimes a change in the position of the user's hands is required; the soil is strongly loosened along the closed profile of the teeth and its premature precipitation occurs when the cultivator is shaken. 25 - 45° с шагом 1° 25 - 45° in 1° increments Слабое сопротивление почвы при заглублении рабочего органа, поворот зубьев не требует смены положения рук пользователя, что снижает нагрузку на мышцы пользователя; заключенная в объеме спирали зубьев почва с корнями легко отрывается и в большей части остается внутри этого объема при извлечении рабочего органа культиватора из почвы. Weak resistance of the soil when deepening the working body, the rotation of the teeth does not require a change in the position of the user's hands, which reduces the load on the user's muscles; the soil with roots enclosed in the volume of the spiral of the teeth is easily torn off and for the most part remains inside this volume when the working body of the cultivator is removed from the soil. <45° <45° Сильное сопротивление почвы при заглублении рабочего органа и при малом угле поворота, что требует больших усилий от мышц пользователя; часть почвы, заключенная в объеме спирали зубьев, не отрывается при повороте, что требует дополнительных усилий для ее отделения при встряхивании культиватора. Strong soil resistance when deepening the working body and at a small angle of rotation, which requires great effort from the user's muscles; part of the soil, enclosed in the volume of the spiral of teeth, does not come off when turning, which requires additional efforts to separate it when shaking the cultivator. Угол заточки спиральных зубьев, а Helical teeth sharpening angle, a >20° >20° При заглублении сорняки и корни растений нанизываются и цепляются за зубья, что требует прикладывать больше усилий для преодоления сопротивления почвы. When deepening, weeds and plant roots are strung and cling to the teeth, which requires more effort to overcome soil resistance. 20 - 40° с шагом 1 20 - 40° in steps of 1 При заглублении сорняки и корни растений не нанизываются на зубья, а попадают внутрь с частью почвы заключенной в объеме спирали зубьев, либо отсекаются этого объема. When deepening, weeds and plant roots are not strung on the teeth, but get inside with a part of the soil enclosed in the volume of the spiral of the teeth, or they are cut off from this volume. <40° <40° При заглублении имеет место высокое сопротивление почвы из-за низкой способности проникновения в нее зубьев рабочего органа, что требует большего расхода энергии пользователя. When deepening, there is a high resistance of the soil due to the low ability of the teeth of the working body to penetrate into it, which requires more user energy. Угол поворота полного вхождения спиральных зубьев, γ Angle of rotation of full entry of spiral teeth, γ >40° >40° Не обеспечивается полное заглубление зубьев в почву, что требует повторной обработки почвы. Full penetration of the teeth into the soil is not ensured, which requires re-cultivation of the soil. 40 - 120° 40 - 120° Обеспечивается полное заглубление зубьев в почву и не требуется смена положения рук пользователя. Provides full penetration of the teeth into the soil and does not require a change in the position of the user's hands. <120° <120° Требуется частая смена положения рук пользователя с дальнейшим поворотом рабочего органа культиватора, что увеличивает расход энергии пользователя. It requires a frequent change in the position of the user's hands with a further rotation of the working body of the cultivator, which increases the energy consumption of the user. >1 мм >1 mm При заглублении в почву рабочего органа на зубья нанизываются и цепляются корни растений и сорняков, что требует дополнительных усилий пользователя для преодоления сопротивления почвы. When the working body is deepened into the soil, the roots of plants and weeds are strung and cling to the teeth, which requires additional user efforts to overcome soil resistance. Толщина режущей кромки зуба, h Thickness of the cutting edge of the tooth, h 1 - Змм с шагом 0,5мм 1 - Zmm in increments of 0.5mm При заглублении рабочего органа в почву корни растений и сорняков не нанизываются и не упираются в зубья, что снижает энергетические затраты пользователя. When the working body is deepened into the soil, the roots of plants and weeds are not strung and do not rest against the teeth, which reduces the energy costs of the user. <3мм <3mm При заглублении в почву рабочего органа корни растений и сорняков не нанизываются на зубья, а упираются в них и требуется дополнительное усилие для преодоления сопротивления. When the working body is deepened into the soil, the roots of plants and weeds are not strung on the teeth, but rest against them and additional effort is required to overcome the resistance. плавный переход заостренной части зуба в его цилиндрическую часть smooth transition of the pointed part of the tooth into its cylindrical part При заглублении в почву рабочего органа корни растений и сорняков не нанизываются на зубья, а попадают внутрь объема спирали зубьев с частью почвы. When deepening into the soil of the working body, the roots of plants and weeds are not strung on the teeth, but fall inside the volume of the spiral of the teeth with part of the soil.

Данные таблицы получены в результате многочисленных испытаний культиватора 1 с различными рабочими органами 2 (см. фиг. 1-15) в полевых условиях при производстве работ по окучиванию почвы с возрастными группами пользователей от 12 до 70 лет.These tables were obtained as a result of numerous tests of the cultivator 1 with various working bodies 2 (see Fig. 1-15) in the field during the production of work on hilling the soil with age groups of users from 12 to 70 years.

Следует отметить, что для специалиста очевидна возможность реализации изобретения с рабочим органом 2 с иным количеством спиральных зубьев 3 (см. фиг. 6-15), при этом рабочий орган 2 может быть установлен на различные виды вертикальных стоек 8, в т.ч. телескопических, содержащих прямые, изогнутые, S-образные рукоятки 9.It should be noted that for a specialist, the possibility of implementing the invention with a working body 2 with a different number of helical teeth 3 (see Fig. 6-15) is obvious, while the working body 2 can be installed on various types of vertical racks 8, incl. telescopic, containing straight, curved, S-shaped handles 9.

Claims

1. A cultivator (1) containing a working body (2) with distributed spiral teeth (3) forming an open circular profile (4) in plan, and interconnected in the upper part in the form of a regular polygon (5), characterized in that spiral teeth (3) are made with pointed parts (6) with a sharpening angle α=20-40° and with cutting edges with a thickness h=1-3 mm, while characterized by an angle of inclination to the horizon β=25-45° with the possibility of rotation full entry of the tooth in the range γ=40-120°.

2. A cultivator (1) according to claim 1, characterized in that the pointed parts (6) of the helical teeth (3) are made to merge smoothly into cylindrical parts (7).

3. Cultivator (1) according to claim 1, characterized in that the working body (2) is designed to be installed on the soil at an angle δ=60-90° to the horizon.