RU2735421C1

RU2735421C1 - Hand-held cultivator

Info

Publication number: RU2735421C1
Application number: RU2019143556A
Authority: RU
Inventors: Сергей Ильич Качин
Original assignee: Сергей Ильич Качин
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-11-02

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: invention relates to the agriculture. Hand cultivator comprises a working member with at least two teeth connected to the post, and two handles fixed on the post, at least one of which is arranged on the rotary handle and is located in the front half-space relative to the connected plane of symmetry of the teeth of the working member, wherein the front handle arranged on the rotary handle and located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the working member teeth is shifted relative to the rear handle along the axis of the post in the direction of the working member at a distance S, value of which satisfies double inequality 0.13⋅L≤S≤0.48⋅(L-Z), where L is total length of hand cultivator, m; Z is the maximum length of the working member teeth, m, wherein the middle of the front handle is spaced from the connected to the working element teeth symmetry plane by a distance δ, the value of which is related to the parameter S by the expression δ≥S⋅[5⋅(S*-0.24)2-0.4⋅(S*-0.24)+0.466], where S*=S/(L-Z) – relative value of parameter S.EFFECT: invention makes it possible to reduce the angle of inclination of the hand cultivator relative to the soil during its treatment without excessive inclination of the operator's body, to increase productivity of soil treatment under bushes.4 cl, 17 dwg

Description

Изобретение относится к ручным орудиям труда для обработки почвы, преимущественно к садово-огородному инвентарю для рыхления почвы и борьбы с сорняками под плодово-ягодными кустарниками.The invention relates to hand tools for soil cultivation, mainly to gardening tools for loosening the soil and combating weeds under fruit and berry bushes.

Известна конструкция ручного садово-огородного рыхлителя, включающая в себя штангу с подвижной рукояткой-воротком, насаженной на штангу с возможностью перемещения по ее длине, фиксатор их взаимного положения, нажимную рейку с зубьями для рыхления почвы, закрепленную на штанге (Патент RU №2654726, МПК А01В 1/00, 21.09.2017 г.). Недостатком данного устройства является его ориентированность на обработку почвы в положении, близком к вертикальному. Это ограничивает возможность работы под наклоном к поверхности почвы, что желательно при рыхлении почвы под кустарниками, ветви которых мешают подойти вплотную к основаниям стеблей.A known design of a manual garden ripper, which includes a bar with a movable handle-crank, mounted on a bar with the ability to move along its length, a lock of their mutual position, a push bar with teeth for loosening the soil, fixed on the bar (Patent RU No. 2654726, IPC А01В 1/00, 09.21.2017). The disadvantage of this device is its focus on soil cultivation in a position close to vertical. This limits the ability to work at an incline to the soil surface, which is desirable when loosening the soil under shrubs, the branches of which make it difficult to come close to the bases of the stems.

Известен ручной культиватор, содержащий основную ручку, на одном конце которой установлен рабочий орган, представляющий собой основание, на котором закреплены зубцы в одной плоскости параллельно основной ручке, ось симметрии рабочего органа совпадает с осью основной ручки, а его основание ориентировано в боковом направлении, а также поворотную рукоятку, которая установлена на основной ручке с возможностью регулирования ее положения вдоль оси основной ручки и ориентирована также в боковом направлении (Патент US 5435396А, МПК А01В 1/06, 25.07.1995). Данное устройство предназначено для ограниченного возделывания и рыхления почвы без чрезмерного нарушения почвенного покрова. Это достигается благодаря соосному расположению рабочего органа с основной ручкой, что при расположении культиватора без существенного наклона к поверхности почвы позволяет осуществлять рыхление почвы практически без «взламывания» ее верхнего слоя. Для этого поворотной ручке придается возвратно-поступательное движение. Однако подобной щадящей обработки почвы бывает не всегда достаточно и, кроме того, обработка почвы путем ее «сминания» уступает по энергоэффективности способу обработки путем ее «взламывания», которое имеет место при работе культиватором под острым углом к поверхности почвы. Расположение поворотной рукоятки в плоскости рабочего органа ограничивает рабочий угол наклона культиватора к поверхности почвы при вертикальном расположении туловища оператора, поэтому данная конструкция также преимущественно используется для работы в положении близком к вертикальному.A hand-held cultivator is known, containing a main handle, at one end of which a working body is installed, which is a base on which teeth are fixed in one plane parallel to the main handle, the axis of symmetry of the working body coincides with the axis of the main handle, and its base is oriented in the lateral direction, and also a rotary handle, which is installed on the main handle with the possibility of adjusting its position along the axis of the main handle and is also oriented in the lateral direction (Patent US 5435396A, IPC А01В 1/06, 25.07.1995). This device is intended for limited cultivation and loosening of the soil without undue disturbance to the soil cover. This is achieved due to the coaxial arrangement of the working body with the main handle, which, when the cultivator is located without a significant inclination to the soil surface, allows the soil to be loosened practically without "breaking" its upper layer. For this, the rotary handle is given a reciprocating motion. However, such gentle tillage is not always enough and, in addition, tillage by "crushing" is inferior in energy efficiency to the method of tillage by "breaking", which occurs when the cultivator is working at an acute angle to the soil surface. The location of the rotary handle in the plane of the working body limits the working angle of inclination of the cultivator to the soil surface when the operator's body is located vertically, therefore this design is also predominantly used for work in a position close to vertical.

Известно также ручное орудие для обработки почвы со сменными рабочими органами, включающее черенок с заостренным концом, который в верхней части дополнительно снабжен поперечиной с установленными на ее концах рукоятками, а в нижней части - средством соединения со сменным рабочим органом, выполненным в виде дополнительного черенка с укрепленными на его боковой стороне вилами, выполненными в виде плоских изогнутых зубьев, с одной стороны соединенных между собой (Патент RU на полезную модель №61983, МПК A01D 11/02, 27.03.2007 г.). В данной конструкции заглубление зубцов вил в необработанную почву перед поворотом черенка существенно затруднено, поскольку зубцы располагаются поперек черенка, а предварительное заглубление в землю осуществляется перемещением орудия вдоль оси черенка. Кроме того, поворот рассматриваемого ручного орудия на весу в вертикальной плоскости возможен лишь за счет усилий кистей рук оператора, приложенных к рукояткам на поперечине, что также затрудняет работу под наклоном к поверхности почвы в приствольной области кустов.It is also known a hand tool for soil cultivation with replaceable working bodies, including a handle with a pointed end, which in the upper part is additionally equipped with a crossbar with handles installed at its ends, and in the lower part - a means of connection with a replaceable working body made in the form of an additional handle with forks fixed on its lateral side, made in the form of flat curved teeth, connected on one side to each other (Patent RU for utility model No. 61983, IPC A01D 11/02, 27.03.2007). In this design, the deepening of the forks into the untreated soil before turning the handle is significantly difficult, since the teeth are located across the handle, and preliminary deepening into the ground is carried out by moving the tool along the axis of the handle. In addition, the rotation of the considered hand-held tool in the vertical plane is possible only due to the efforts of the operator's hands applied to the handles on the crossbar, which also makes it difficult to work at an angle to the soil surface in the near-trunk area of the bushes.

Известен ручной культиватор, содержащий рабочий орган, включающий заостренные зубцы, объединенные в верхней части общей планкой, на которой со смещением от центральной оси закреплена вертикальная стойка, причем один из зубцов выполнен в виде прямого упора и соединен с коротким от стойки концом планки, а верхняя часть вертикальной стойки соединена с поворотной рукояткой дугообразной формы, концы которой образуют ручки, причем одна из них расположена в лицевом полупространстве относительно присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа, а другая - в тыльном полупространстве (Патент RU на полезную модель №113109, МПК А01В 1/06, 10.02.2012 г.).Known manual cultivator containing a working body, including pointed teeth, united in the upper part by a common bar, on which a vertical rack is fixed with an offset from the central axis, and one of the teeth is made in the form of a direct stop and is connected to the end of the bar, short from the rack, and the upper part of the vertical post is connected to an arcuate rotary handle, the ends of which form handles, one of which is located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working body, and the other in the back half-space (RU Patent for utility model No. 113109, IPC A01B 1 / 06, 10.02.2012).

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа как наиболее близкая к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому результату. Расположение зубцов в рассмотренной конструкции близкое к параллельному относительно стойки позволяет облегчить их заглубление в почву при перемещении культиватора в направлении оси стойки. Поворот рабочего органа относительно упорного зубца после углубления зубцов в почву под острым углом к ее поверхности обеспечивает более легкое рыхление грунта, поскольку он в этом случае испытывает деформации на растяжение, а не на сжатие. Упорный зубец при этом выполняет роль опоры, которая действует на почву в направлении ее сжатия («сминания») и поэтому грунт здесь подвергается существенно меньшим деформациям, чем в области рабочих зубцов, где почва рабочими зубцами поднимается вверх («взламывается»). Расположение левой ручки поворотной рукоятки в лицевом полупространстве относительно присоединенной плоскости симметрии (термин закреплен ГОСТ 31254-2004. Основные нормы взаимозаменяемости. Геометрические элементы. Общие термины и определения) зубцов рабочего органа, а правой ручки- в тыльном полупространстве (фиг. 3 в описании прототипа) позволяет разнести руки оператора в направлении нормали к указанной выше плоскости, что несколько снижает нагрузку на кисти рук при удержании культиватора под углом к почве в вертикальной плоскости.This design is chosen as a prototype as the closest to the claimed device in terms of technical essence and the achieved result. The arrangement of the teeth in the considered design close to parallel with respect to the rack makes it possible to facilitate their deepening into the soil when moving the cultivator in the direction of the axis of the rack. The rotation of the working body relative to the persistent tooth after deepening the teeth into the soil at an acute angle to its surface provides an easier loosening of the soil, since in this case it experiences tensile deformations rather than compression. In this case, the persistent tooth plays the role of a support that acts on the soil in the direction of its compression (“crushing”) and therefore the soil here undergoes significantly less deformation than in the area of the working teeth, where the soil with the working teeth rises up (“breaks”). The location of the left handle of the rotary handle in the front half-space relative to the attached plane of symmetry (the term is fixed by GOST 31254-2004. Basic standards of interchangeability. Geometric elements. General terms and definitions) of the teeth of the working body, and the right handle - in the back half-space (Fig. 3 in the description of the prototype ) allows you to spread the operator's hands in the direction normal to the above plane, which somewhat reduces the load on the hands when holding the cultivator at an angle to the soil in the vertical plane.

Вместе с тем рассматриваемое устройство имеет и существенные недостатки. Расположение поворотной рукоятки, и соответственно ручек, в одной плоскости, перпендикулярной оси вертикальной стойки, не обеспечивает существенного снижения вращающих усилий на кисти рук оператора под действием силы тяжести культиватора при его расположении под острым углом к почве, либо под действием динамических усилий, действующих на культиватор при изменении его положения в пространстве, например, при повороте в горизонтальном направлении. В результате требуется приложение значительных усилий к ручкам культиватора со стороны кистей оператора для ориентирования орудия в требуемом положении перед заглублением зубцов рабочего органа в почву, что затрудняет работу с рассматриваемым культиватором при обработке почвы под кустами в течение достаточно длительного времени. Снижение данных усилий путем уменьшения веса орудия и, соответственно, его инерционных масс не всегда оправдано как с экономической точки зрения (в случае использовании легких, но дорогостоящих материалов), так и с точки зрения достижения требуемых усилий на рабочий орган при заглублении зубцов в грунт. Это связано с тем, что при работе под кустами, как правило, рабочий орган удален от ступней ног оператора настолько, что невозможно свободно достать ногой до рабочего органа и осуществить его заглубление за счет веса оператора. В этом случае заглубление зубцов рабочего органа в почву может быть осуществлено за счет импульса массы культиватора, который тем больше, чем больше масса орудия и скорость, которую ему придает оператор в требуемом направлении (вдоль оси стойки). Поэтому для работы под кустами, в ряде случаев, целесообразно даже несколько увеличивать вес орудия для повышения ударной силы, как это делается, например, в конструкциях ледорубов. При этом повышается производительность процесса рыхления почвы, поскольку заглубление зубцов рабочего органа в почву благодаря импульсу масс культиватора происходит быстрее, чем их заглубление ногой оператора. Кроме того, выполнение обеих ручек прототипа с поворотными рукоятками приблизительно одинаковой длины (в прототипе длина поворотной рукоятке может быть ориентировочно определена как односторонняя длина поворотной рукоятки относительно стойки за вычетом средней ширины кисти оператора) увеличивает значение минимального угла наклона стойки культиватора относительно почвы, что уменьшает дальность, на которую может быть обработан грунт от места стояния оператора без его наклона в области поясницы в сторону основания куста. Это, в свою очередь, снижает удобство пользования культиватором.At the same time, the considered device also has significant disadvantages. The location of the rotary handle, and, accordingly, the handles, in one plane perpendicular to the axis of the vertical rack, does not provide a significant reduction in rotational forces on the operator's hands under the influence of the gravity force of the cultivator when it is located at an acute angle to the soil, or under the action of dynamic forces acting on the cultivator when changing its position in space, for example, when turning in the horizontal direction. As a result, significant efforts are required on the handles of the cultivator from the side of the operator's hands to orient the implement in the required position before burying the teeth of the working body into the soil, which makes it difficult to work with the cultivator in question when cultivating the soil under bushes for a sufficiently long time. Reducing these efforts by reducing the weight of the tool and, accordingly, its inertial masses is not always justified both from an economic point of view (in the case of using light, but expensive materials), and from the point of view of achieving the required efforts on the working body when burying teeth into the ground. This is due to the fact that when working under bushes, as a rule, the working body is so far from the operator's feet that it is impossible to freely reach the working body with a foot and carry it out due to the operator's weight. In this case, the deepening of the teeth of the working body into the soil can be carried out due to the impulse of the cultivator mass, which is the greater, the greater the mass of the implement and the speed that the operator gives it in the required direction (along the axis of the rack). Therefore, for work under bushes, in some cases, it is advisable to even slightly increase the weight of the tool to increase the impact force, as is done, for example, in ice ax designs. At the same time, the productivity of the process of loosening the soil increases, since the deepening of the teeth of the working body into the soil due to the impulse of the cultivator masses occurs faster than their deepening with the operator's foot. In addition, the implementation of both handles of the prototype with rotary handles of approximately the same length (in the prototype, the length of the rotary handle can be roughly defined as the one-sided length of the rotary handle relative to the rack minus the average width of the operator's hand) increases the value of the minimum tilt angle of the cultivator stand relative to the soil, which reduces the range , on which the soil can be processed from the operator's position without tilting it in the lumbar region towards the base of the bush. This, in turn, reduces the usability of the cultivator.

Задачей изобретения является уменьшение угла наклона ручного культиватора относительно почвы при ее обработке без чрезмерного наклона туловища оператора и, соответственно, возрастание дальности обработки почвы, т.е. расстояния от ступней оператора до наиболее удаленной обрабатываемой зоны, увеличение производительности обработки почвы под кустами, а также повышение удобства пользования ручным культиватором благодаря снижению усилий, в том числе вращающих, на кисти рук оператора.The objective of the invention is to reduce the angle of inclination of the manual cultivator relative to the soil during its cultivation without excessive tilting of the operator's body and, accordingly, increasing the range of soil cultivation, i.e. the distance from the operator's feet to the most distant cultivated area, an increase in the productivity of soil cultivation under bushes, as well as an increase in the convenience of using a manual cultivator due to a decrease in efforts, including rotating ones, on the operator's hands.

Поставленная задача достигается тем, что ручной культиватор, также как в прототипе, содержит рабочий орган с по меньшей мере двумя зубцами, соединенный со стойкой, и две ручки, закрепленные на стойке, по крайней мере одна из которых размещена на поворотной рукоятке и расположена в лицевом полупространстве относительно присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа.The task is achieved by the fact that the manual cultivator, as in the prototype, contains a working body with at least two teeth, connected to the rack, and two handles fixed on the rack, at least one of which is located on the rotary handle and is located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working body.

Согласно изобретению передняя ручка, размещенная на поворотной рукоятке и расположенная в лицевом полупространстве относительно присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа, смещена относительно задней ручки вдоль оси стойки в направлении рабочего органа на расстояние S, величина которого удовлетворяет двойному неравенствуAccording to the invention, the front handle located on the rotary handle and located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working member is displaced relative to the rear handle along the axis of the rack in the direction of the working member by a distance S, the value of which satisfies the double inequality

0,13⋅L≤S≤0,48⋅(L-Z),0.13⋅L≤S≤0.48⋅ (L-Z),

где L - общая длина ручного культиватора, м; Z - максимальная длина зубцов рабочего органа, м,where L is the total length of the hand cultivator, m; Z is the maximum length of the teeth of the working body, m,

причем середина передней ручки отстоит от присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа на расстояние δ, величина которого связана с параметром S выражениемmoreover, the middle of the front handle is spaced from the attached plane of symmetry of the teeth of the working body at a distance δ, the value of which is related to the parameter S by the expression

δ≥S⋅[5⋅(S*-0,24)²-0,4⋅(S*-0,24)+0,466],δ≥S⋅ [5⋅ (S * -0.24) ² -0.4⋅ (S * -0.24) +0.466],

где S*=S/(L-Z) - относительная величина параметра S.where S * = S / (L-Z) is the relative value of the parameter S.

Сущность предлагаемого изобретения, во-первых, состоит в том, что для компенсации моментов сил, образующихся на культиваторе за счет его веса или инерционных сил, создается рычаг, плечо которого расположено вдоль оси стойки. Для этого, например, середина передней ручки 9 с поворотной рукояткой 10 культиватора 1, располагается ближе к рабочему органу 2 на величину S вдоль оси стойки 7 относительно середины задней ручки 8 без поворотной рукоятки (фиг. 1). При этом целесообразно переднюю ручку 9 не просто расположить в лицевом полупространстве культиватора (определяется как полупространство, лежащее за присоединенной плоскостью симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2, и обращенное к предполагаемому месту обработки поверхности почвы), а в плоскости, нормальной к присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2, как это осуществлено в варианте конструкции культиватора на фиг. 1. В этом случае рука оператора, удерживающая переднюю ручку 9 в исходном состоянии, в основном компенсирует лишь вес культиватора 1 без значительных вращательных усилий на кисть, а рука, удерживающая заднюю ручку 8, создает толкающее усилие для направления рабочего органа 2 в требуемое положение по вертикали. Такое распределение усилий на руки оператора является эргономичным, что позволяет оператору без больших усилий на кисти рук удерживать культиватор 1 в подобном наклоненном к горизонту положении и осуществлять его перемещения вдоль оси стойки 7 для заглубления зубцов 3, 4 в почву за счет ударной силы. После заглубления зубцов 3, 4 в грунт, оператором создается основной вращающий момент на передней ручке 9 путем перемещения руки в сторону и дополнительный момент на задней ручке 8 за счет вращающего усилия кисти, в результате чего почва разрыхляется.The essence of the invention, firstly, is that to compensate for the moments of forces generated on the cultivator due to its weight or inertial forces, a lever is created, the arm of which is located along the axis of the rack. For this, for example, the middle of the front handle 9 with the rotary handle 10 of the cultivator 1 is located closer to the working body 2 by the value S along the axis of the rack 7 relative to the middle of the rear handle 8 without a rotary handle (Fig. 1). In this case, it is advisable to place the front handle 9 not simply in the front half-space of the cultivator (defined as a half-space lying behind the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2, and facing the intended place of processing the soil surface), but in a plane normal to the attached plane of symmetry teeth 3, 4 of the working body 2, as is done in the embodiment of the cultivator in FIG. 1. In this case, the operator's hand holding the front handle 9 in the initial state, basically only compensates for the weight of the cultivator 1 without significant rotational forces on the hand, and the hand holding the rear handle 8 creates a pushing force to direct the working body 2 to the required position along vertical. Such a distribution of forces on the operator's hands is ergonomic, which allows the operator to hold the cultivator 1 in a similar tilted position to the horizon without great efforts on the hands and to move it along the axis of the rack 7 for burying the teeth 3, 4 into the soil due to the impact force. After deepening the teeth 3, 4 into the ground, the operator creates the main torque on the front handle 9 by moving his hand to the side and an additional moment on the rear handle 8 due to the rotating force of the hand, as a result of which the soil is loosened.

Таким образом, благодаря образованию рычага с плечом S на стойке 7 становится возможным с меньшими усилиями управлять положением культиватора в пространстве, в том числе при его перемещениях как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.Thus, due to the formation of a lever with a shoulder S on the rack 7, it becomes possible with less effort to control the position of the cultivator in space, including when it moves both in the vertical and horizontal planes.

Минимальная величина смещения S между ручками 8 и 9 вдоль оси стойки 7 определяется из следующих соображений. Поскольку величина S на практике меньше половины длины ручного культиватора, то при его удержании только за переднюю ручку 9 будет происходить поворот культиватора вокруг точки удержания таким образом, что рабочий орган 2 будет опускаться под действием силы тяжести культиватора, а задняя ручка 8, наоборот, будет подниматься. Для удержания культиватора 1 в положении, когда, например, стойка 7 находится в горизонтальной плоскости, требуется приложение к задней ручке 8 усилия, направленного вниз. При этом данное усилие будет передаваться и на руку, удерживающую переднюю ручку 9. Увеличение нагрузки на данную руку будет тем больше, чем большее усилие требуется на задней ручке 8 для удержания культиватора в горизонтальном положении, которое, в свою очередь, обратно пропорционально величине S. В общем случае относительная величина усилия на удерживающей культиватор за переднюю ручку 9 руке определяется зависимостьюThe minimum displacement S between the handles 8 and 9 along the axis of the rack 7 is determined from the following considerations. Since the value of S in practice is less than half the length of the manual cultivator, when it is held only by the front handle 9, the cultivator will rotate around the holding point in such a way that the working body 2 will lower under the influence of the cultivator's gravity, and the rear handle 8, on the contrary, will rise. To hold the cultivator 1 in a position where, for example, the rack 7 is in a horizontal plane, a downward force is required on the rear handle 8. In this case, this force will be transmitted to the hand holding the front handle 9. The increase in the load on this hand will be the greater, the more effort is required on the rear handle 8 to hold the cultivator in a horizontal position, which, in turn, is inversely proportional to the value of S. In the general case, the relative value of the effort on the hand holding the cultivator by the front handle 9 is determined by the dependence

где Р₁ - усилие на удерживающей руке (передней ручке 9) без дополнительного усилия на задней ручке 8 (рано весу культиватора), Н; Р₂ - результирующее усилие на удерживающей руке (передней ручке 9) при наличии дополнительного усилия на задней ручке 8, Н; G - смещение центра масс культиватора относительно середины передней ручки 9 вдоль стойки 7, м; S - взаимное смещение ручек 8 и 9 вдоль стойки 7, м.where P ₁ is the effort on the holding hand (front handle 9) without additional effort on the rear handle 8 (early to the weight of the cultivator), N; Р ₂ - the resulting force on the holding hand (front handle 9) in the presence of additional force on the rear handle 8, N; G - displacement of the center of mass of the cultivator relative to the middle of the front handle 9 along the rack 7, m; S - mutual displacement of handles 8 and 9 along the rack 7, m.

Из выражения (1) следует, что чем меньше величина S, тем в большей степени дополнительно нагружается удерживающая культиватор 1 рука (за переднюю ручку 9). Характерная зависимость увеличения нагрузки на удерживающую руку для одного из вариантов выполнения культиватора представлена на фиг. 2. Из данной зависимости видно, что при уменьшении величины S относительно общей длины (L) культиватора 1 (S/L-относительная величина смещения ручек 8 и 9) до значения, равного ориентировочно 0,13, происходит незначительное нарастание нагрузки на удерживающую руку почти по прямой τ, а затем происходит интенсивное увеличение нагрузки на удерживающую руку, которая может в десятки раз превысить вес культиватора.From expression (1) it follows that the smaller the value of S, the more the hand holding the cultivator 1 is additionally loaded (for the front handle 9). A typical dependence of the increase in the load on the holding hand for one of the variants of the cultivator is shown in Fig. 2. From this dependence it can be seen that with a decrease in the value of S relative to the total length (L) of cultivator 1 (S / L is the relative value of displacement of handles 8 and 9) to a value of approximately 0.13, there is a slight increase in the load on the holding hand, almost along a straight line τ, and then there is an intensive increase in the load on the holding hand, which can be tens of times greater than the weight of the cultivator.

Аналогичная зависимость имеет место при динамических воздействиях на ручной культиватор, например, при его повороте в горизонтальной плоскости вокруг середины задней ручки 8 (фиг. 3). В этом случае усилие, прикладываемое к стойке 7 на расстоянии S от задней ручки 8, и усилие, которое необходимо приложить в средней части общей длины культиватора 1 для его поворота, будут соотноситься следующим образомA similar relationship takes place under dynamic influences on a hand-held cultivator, for example, when it is rotated in a horizontal plane around the middle of the rear handle 8 (Fig. 3). In this case, the force applied to the rack 7 at a distance S from the rear handle 8, and the force that must be applied in the middle of the total length of the cultivator 1 to turn it, will be related as follows

где F(S) - усилие, приложенное к стойке 7 на расстоянии S от середины задней ручки 8, Н; F(0,5⋅L) - усилие, приложенное к стойке 7 на расстоянии 0,5⋅L от середины задней ручки 8, Н.where F (S) is the force applied to the rack 7 at a distance S from the middle of the rear handle 8, N; F (0.5⋅L) - force applied to the post 7 at a distance of 0.5⋅L from the middle of the rear handle 8, N.

Здесь также наблюдается увеличение усилия, которое должна передать удерживающая рука через переднюю ручку 9 на стойку 7 для поворота культиватора в горизонтальной плоскости с заданным угловым ускорением, при уменьшении расстояния S, особенно если оно становится меньше величины порядка 0,13⋅L.There is also an increase in the effort that the holding hand must transmit through the front handle 9 to the rack 7 to rotate the cultivator in the horizontal plane with a given angular acceleration, with a decrease in the distance S, especially if it becomes less than a value of the order of 0.13⋅L.

Следовательно, нежелательно уменьшение расстояния S ниже значения 0,13⋅L, поскольку в этом случае нагрузки на удерживающую руку могут возрастать до неприемлемых величин.Therefore, it is undesirable to reduce the distance S below the value of 0.13⋅L, since in this case the loads on the holding hand can increase to unacceptable values.

Максимальное расстояние S можно ориентировочно определить исходя из пропорций тела человека (Электронный ресурс. URL: https://pedtehno.ru/content/proporcii-v-tele-cheloveka. Дата обращения: 01.11.2019). Для этого рассмотрим треугольник на фиг. 4, образованный в горизонтальной плоскости линией плеч праворукого оператора (СВ), линией его вытянутой левой руки (СА) и проекцией направления перемещения культиватора на горизонтальную плоскость (АВ). Величина АВ может быть найдена из выраженияThe maximum distance S can be roughly determined based on the proportions of the human body (Electronic resource. URL: https://pedtehno.ru/content/proporcii-v-tele-cheloveka. Date of access: 01.11.2019). To do this, consider the triangle in FIG. 4, formed in the horizontal plane by the line of the shoulders of the right-handed operator (CB), the line of his extended left arm (CA) and the projection of the direction of movement of the cultivator on the horizontal plane (AB). The value AB can be found from the expression

где Н - рост человека, м.where H is a person's height, m.

Поскольку угол ϕ между линией плеч оператора и проекцией направления перемещения культиватора на горизонтальную плоскость в наиболее эргономичном положении составляет от 35° до 45°, то максимальная величина отрезка АВ между правым плечом и кистью вытянутой левой руки (с учетом разброса длины рук около шести процентов от среднего значения) составит порядка 0,604⋅Н (при угле ϕ, равном 35°).Since the angle ϕ between the line of the operator's shoulders and the projection of the direction of movement of the cultivator on the horizontal plane in the most ergonomic position is from 35 ° to 45 °, the maximum value of the segment AB between the right shoulder and the hand of the outstretched left hand (taking into account the spread of arm length about six percent of average value) will be about 0.604⋅Н (at an angle ϕ equal to 35 °).

Рассмотрим случай, когда ручной культиватор 1 на фиг. 1 заглублен в грунт на всю длину зубцов 3, 4 под углом γ к поверхности почвы (фиг. 5). Здесь отрезок ОК соответствует длине стойки 7 от середины задней ручки 8 до зубцов 3, 4 (при условии совпадения оси вращения культиватора с осью стойки 7), а отрезок AM равен расстоянию от середины передней ручки 9 до оси стойки 7. Учитывая, что минимальный угол наклона стойки 7 культиватора (ОК) к поверхности почвы (γ) при заглубленных зубцах 3, 4 (OR) рабочего органа 2 может быть достигнут при положении правой руки в нижней точке на линии тела (К), а максимальная величина S при вертикальном положении туловища оператора имеет место в случае размещения линии АВ вдоль стойки 7 культиватора (ОК), то расстояние S между ручками 8, 9 культиватора 1 вдоль оси его стойки 7 будет в этом случае определяться отрезком КМ на фиг. 5. Принимая во внимание, что отрезок ВК не что иное, как длина правой руки (равна отрезку СА на фиг. 4), можно определить максимальную величину S при заданном угле наклона культиватора γ (с учетом принятой величины разброса длины рук):Consider the case where the hand-held cultivator 1 in FIG. 1 is buried in the soil for the entire length of the teeth 3, 4 at an angle γ to the soil surface (Fig. 5). Here, the segment OK corresponds to the length of the rack 7 from the middle of the rear handle 8 to the teeth 3, 4 (provided that the axis of rotation of the cultivator coincides with the axis of the rack 7), and the segment AM is equal to the distance from the middle of the front handle 9 to the axis of the rack 7. Considering that the minimum angle tilt of the cultivator rack 7 (OC) to the soil surface (γ) with deepened teeth 3, 4 (OR) of the working body 2 can be achieved with the right hand position at the lowest point on the body line (K), and the maximum value of S with the vertical position of the body the operator takes place in the case of placing the line AB along the stalk 7 of the cultivator (OK), then the distance S between the handles 8, 9 of the cultivator 1 along the axis of its strut 7 will in this case be determined by the segment KM in Fig. 5. Taking into account that the VC segment is nothing but the length of the right arm (equal to the CA segment in Fig. 4), it is possible to determine the maximum value of S for a given angle of inclination of the cultivator γ (taking into account the accepted value of the spread of the arm length):

Из выражения (4) следует, что максимальная величина S может быть получена при минимальном угле наклона культиватора γ. Минимальную величину угла γ на практике следует ограничить углом порядка 35°, поскольку длина стойки 7 культиватора 1 (соответствует отрезку ОК) при данном угле достигает около 1,57 м при росте оператора 1,8 м, если принять отрезок КТ (от тазобедренного сустава до уровня почвы) равным половине роста оператора. Полная длина культиватора L при длине зубцов рабочего органа Z, равной около 0,18 м, в этом случае составит 1,75 м. Дальнейшее увеличение длины культиватора может сделать неудобным обращение с ним при углах наклона культиватора, превышающих рассмотренное минимальное значение. При минимальном угле наклона культиватора в 35° максимальная величина S будет равна порядка 0,36⋅Н в условиях вертикального расположения туловища оператора. Если туловище оператора будет наклонено в направлении рабочего органа на приемлемый угол (около 10°) от вертикальной линии (относительно точки К на фиг. 5), то, как показывают расчеты, максимальная величина S возрастает до 0,42⋅Н.From expression (4) it follows that the maximum value of S can be obtained at the minimum angle of inclination of the cultivator γ. In practice, the minimum value of the angle γ should be limited to an angle of the order of 35 °, since the length of the strut 7 of the cultivator 1 (corresponds to the OC segment) at this angle reaches about 1.57 m with an operator's height of 1.8 m, if we take the CT segment (from the hip joint to soil level) equal to half the height of the operator. The total length of the cultivator L with the length of the teeth of the working body Z equal to about 0.18 m, in this case will be 1.75 m.A further increase in the length of the cultivator may make it inconvenient to handle it at tilting angles of the cultivator exceeding the considered minimum value. With a minimum angle of inclination of the cultivator of 35 °, the maximum value of S will be about 0.36⋅N in the conditions of the vertical position of the operator's body. If the operator's body is tilted towards the working body at an acceptable angle (about 10 °) from the vertical line (relative to point K in Fig. 5), then, as calculations show, the maximum value of S increases to 0.42 доH.

В свою очередь, из фиг. 5 следует, что для γ=35° рост оператора связан с длиной стойки 7 культиватора (равной L-Z) выражениемIn turn, from FIG. 5 it follows that for γ = 35 ° the growth of the operator is associated with the length of the cultivator stand 7 (equal to L-Z) by the expression

Соответственно максимальная величина S, выраженная через размеры культиватора, равнаAccordingly, the maximum value of S, expressed through the dimensions of the cultivator, is

Дальность обработки почвы от ног оператора (отрезок ОТ) в рассмотренном случае достигает порядка 1,29 м. При увеличении угла наклона культиватора γ дальность обработки почвы будет снижаться по сравнению с рассмотренным случаем.The range of tillage from the operator's feet (OT segment) in the considered case reaches about 1.29 m. With an increase in the angle of inclination of the cultivator γ, the range of tillage will decrease in comparison with the considered case.

Следовательно, смещение передней ручки 9 на величину S вдоль стойки 7 культиватора 1, удовлетворяющее условию 0,13⋅L≤S≤0,48⋅(L-Z), и ее размещение на поворотном рычаге 10 в лицевом полупространстве при одновременной минимизации длины поворотного рычага у задней ручки 8 (либо его направление в лицевое полупространство, как это будет показано далее) обеспечивает возможность рыхления почвы при минимальных углах наклона культиватора 1 и, соответственно, при максимальной дальности от места расположения оператора без чрезмерного наклона корпуса оператора, а также позволяет снизить усилия на кисти рук оператора в процессе обработки почвы.Consequently, the displacement of the front handle 9 by an amount S along the strut 7 of the cultivator 1, satisfying the condition 0.13⋅L≤S≤0.48⋅ (LZ), and its placement on the pivot arm 10 in the front half-space while minimizing the length of the pivot arm y rear handle 8 (or its direction into the front half-space, as will be shown below) provides the possibility of loosening the soil at the minimum tilt angles of the cultivator 1 and, accordingly, at the maximum distance from the operator's location without excessive tilting of the operator's body, and also allows to reduce the efforts on hands of the operator in the process of soil cultivation.

Следует отметить, что приведенная выше расчетная схема исходила из положения о том, что линия зубцов (отрезок OR на фиг. 5) соосна со стойкой 7 культиватора (отрезок ОК), ось которой, в свою очередь, совпадает с осью вращения культиватора. Этому положению в полной мере соответствует конструкция культиватора 1 на фиг. 1. Здесь линии зубцов (отрезок OR) на фиг. 5 соответствует прямой опорный зуб 3, который закреплен на соединительной планке 5 практически соосно со стойкой 7 и задней ручкой 8. Поскольку зубцы 3, 4 рабочего органа 2 выполнены прямыми и расположены параллельно друг другу, то присоединенная плоскость симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 совпадает с плоскостью, в которой лежат средний линии зубцов 3, 4. В этой же плоскости находится и ось стойки 7 культиватора. Проекция данной плоскости на вертикальную плоскость, проходящую через переднюю ручку 9 с поворотной рукояткой 10 и стойку 7, отображается отрезком RK на фиг. 5.It should be noted that the above calculation scheme was based on the assumption that the line of teeth (segment OR in Fig. 5) is coaxial with the stalk 7 of the cultivator (segment OK), the axis of which, in turn, coincides with the axis of rotation of the cultivator. This position is fully consistent with the design of the cultivator 1 in Fig. 1. Here, the lines of the teeth (segment OR) in FIG. 5 corresponds to a straight abutment tooth 3, which is fixed on the connecting strip 5 practically coaxially with the rack 7 and the rear handle 8. Since the teeth 3, 4 of the working body 2 are straight and parallel to each other, the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2 coincides with the plane in which the middle lines of the teeth 3, 4 lie. The axis of the cultivator rack 7 is also located in the same plane. The projection of this plane onto a vertical plane passing through the front handle 9 with the rotary handle 10 and the post 7 is shown by the line segment RK in FIG. five.

В этой связи минимальная величина удаления середины передней ручки 9 от присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 (параметр δ) также может быть определена на основе геометрии на фиг. 5 при условии, что туловище оператора наклонено на 10° в направлении рабочего органа, а линия вытянутой левой руки (СА) вращается относительно точки С. Параметр δ_min будет при этом соответствовать минимальной величине расстояния от точки А до линии RK (отрезок AM на фиг. 5). Расчеты показывают, что в этом случае отношение параметра δ_min к величине S при варьировании параметра S*(S*=S/(L-Z)) соответствует зависимости, представленной на фиг. 6. Данная кривая может быть аппроксимирована следующим выражениемIn this regard, the minimum distance of the center of the front handle 9 from the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working member 2 (parameter δ) can also be determined on the basis of the geometry in FIG. 5, provided that the operator's torso is tilted 10 ° in the direction of the working body, and the line of the extended left arm (CA) rotates about point C. The parameter δ _min will correspond to the minimum distance from point A to line RK (segment AM in Fig. . five). Calculations show that in this case, the ratio of the parameter δ _min to the value of S when varying the parameter S * (S * = S / (LZ)) corresponds to the dependence shown in Fig. 6. This curve can be approximated by the following expression

δ_min = S*[5*(S^* - 0,24)² - 0,4*(S^* - 0,24) + 0,466], (7)δ _min = S * [5 * (S ^* - 0.24) ² - 0.4 * (S ^* - 0.24) + 0.466], (7)

Удаление середины передней ручки 9 от присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 на величину меньшую δ_min приведет к необходимости наклонять туловище оператору на угол больше 10°, что неудобно при длительной работе с культиватором.Removing the middle of the front handle 9 from the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2 by an amount less than δ _min will lead to the need to tilt the operator's body at an angle greater than 10 °, which is inconvenient during prolonged work with the cultivator.

Кроме того, в общем случае приведенная на фиг. 6 функция представляет собой проекцию некой граничной поверхности на вертикальную плоскость культиватора 1 (соответствует плоскости на фиг. 5), ниже которой не должна опускаться середина передней ручки 9 культиватора, что является второй сущностной особенностью предлагаемой конструкции ручного культиватора.In addition, in the general case, shown in FIG. 6, the function is a projection of a certain boundary surface onto the vertical plane of the cultivator 1 (corresponds to the plane in Fig. 5), below which the middle of the front handle 9 of the cultivator should not fall, which is the second essential feature of the proposed design of the manual cultivator.

Максимальное значение параметра δ выбирается в каждом конкретном случае из соображений достижения наилучших эргономических качеств культиватора, а также из условия, что в процессе работы с культиватором середина передней ручки 9 не пересечет граничную поверхность, проекция которой на центральную вертикальную плоскость культиватора определяется выражением (7). Так, например, при повороте передней ручки 9 культиватора 1 на фиг. 1 из вертикальной плоскости на рабочий угол (ориентировочно в диапазоне от 45° до 70°) вокруг стойки 7 и опорного зубца 3, наклоненных под углом 35° к поверхности почвы, середина передней ручки 9 не должна опуститься ниже уровня граничной поверхности, описанной уравнением (7) (в любом из ее поперечных сечений).The maximum value of the parameter δ is selected in each specific case for reasons of achieving the best ergonomic qualities of the cultivator, as well as on the condition that during the work with the cultivator the middle of the front handle 9 does not cross the boundary surface, the projection of which onto the central vertical plane of the cultivator is determined by expression (7). Thus, for example, when turning the front handle 9 of the cultivator 1 in FIG. 1 from the vertical plane to the working angle (approximately in the range from 45 ° to 70 °) around the rack 7 and the support tooth 3, inclined at an angle of 35 ° to the soil surface, the middle of the front handle 9 should not fall below the level of the boundary surface described by the equation ( 7) (in any of its cross sections).

Таким образом, в предлагаемой конструкции ручного культиватора величина δ должна удовлетворять неравенствуThus, in the proposed design of a hand-held cultivator, the value of δ must satisfy the inequality

δ ≥ S*[5*(S^* - 0,24)² - 0,4*(S^* - 0,24) + 0,466], (8)δ ≥ S * [5 * (S ^* - 0.24) ² - 0.4 * (S ^* - 0.24) + 0.466], (8)

В этом случае будет создано необходимое условие для обеспечения минимального наклона корпуса оператора при работе с культиватором предлагаемой конструкции, обладающей эксплуатационными преимуществами, описанными выше.In this case, a necessary condition will be created to ensure a minimum tilt of the operator's body when working with a cultivator of the proposed design, which has the operational advantages described above.

На фиг. 1 представлен вариант ручного культиватора с передней ручкой «линейного» исполнения, расположенной в вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки культиватора, свободная часть которой выполняет роль задней ручки, а рабочий орган выполнен в праворуком исполнении в виде двух зубцов квадратного сечения, закрепленных на планке, соединенной с тулейкой.FIG. 1 shows a version of a manual cultivator with a front handle of a "linear" design, located in a vertical plane passing through the axis of the cultivator stand, the free part of which plays the role of a rear handle, and the working body is made in a right-handed design in the form of two square teeth fixed on a bar, connected to the tulle.

На фиг. 2 приведена зависимость относительного увеличения нагрузки на удерживающую руку от относительной величины смещения передней и задней ручек друг от друга вдоль оси стойки ручного культиватора при его удержании в горизонтальном положении.FIG. 2 shows the dependence of the relative increase in the load on the holding hand on the relative value of the displacement of the front and rear handles from each other along the axis of the stand of the manual cultivator when it is held in a horizontal position.

На фиг. 3 показана зависимость относительного увеличения нагрузки на удерживающую руку от относительной величины смещения передней и задней ручек друг от друга вдоль оси стойки ручного культиватора при повороте культиватора с угловым ускорением вокруг середины задней ручки.FIG. 3 shows the dependence of the relative increase in the load on the holding hand on the relative value of the displacement of the front and rear handles from each other along the axis of the hand cultivator stand when turning the cultivator with angular acceleration around the middle of the rear handle.

На фиг. 4 изображен треугольник, составленный из отрезков плеч, вытянутой руки и проекции линии перемещения культиватора на горизонтальную плоскость для праворукого оператора.FIG. 4 shows a triangle composed of segments of the shoulders, an outstretched arm and the projection of the line of movement of the cultivator on the horizontal plane for a right-handed operator.

На фиг. 5 представлены геометрические соотношения ручного культиватора в вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки ручного культиватора на фиг. 1, для случая ее расположения под минимальным углом к почве и при вертикальном положении туловища оператора.FIG. 5 shows the geometric relationships of the hand cultivator in a vertical plane passing through the axis of the stand of the hand cultivator in FIG. 1, for the case of its location at a minimum angle to the ground and with the vertical position of the operator's body.

На фиг. 6 показана расчетная зависимость отношения минимальной величины отклонения середины передней ручки культиватора от присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа к значению смещения передней ручки относительно задней ручки при варьировании величины данного смещения.FIG. 6 shows the calculated dependence of the ratio of the minimum value of the deviation of the middle of the front handle of the cultivator from the attached plane of symmetry of the teeth of the working body to the value of the displacement of the front handle relative to the rear handle when varying the value of this displacement.

На фиг. 7 приведен вариант ручного культиватора, аналогичный конструкции на фиг. 1, но в леворуком исполнении.FIG. 7 shows a variant of a hand-held cultivator similar to the construction in FIG. 1, but left-handed.

На фиг. 8 показан вариант ручного культиватора, аналогичный конструкции на фиг. 7, но для праворукого оператора с размещением передней ручки вне вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки культиватора.FIG. 8 shows an embodiment of a hand-held cultivator similar to that of FIG. 7, but for a right-handed operator with the front handle positioned outside the vertical plane passing through the axis of the cultivator rack.

На фиг. 9 изображен вариант ручного культиватора, аналогичный конструкции на фиг. 1, но для леворукого оператора с размещением передней ручки вне вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки культиватора.FIG. 9 shows a variant of a hand-held cultivator similar to that of FIG. 1, but for a left-handed operator with the front handle positioned outside the vertical plane passing through the axis of the cultivator rack.

На фиг. 10 представлен вариант ручного культиватора, аналогичный конструкции на фиг. 1, но с ручками V-образного типа.FIG. 10 shows a variant of a hand-held cultivator similar to that of FIG. 1, but with V-type handles.

На фиг. 11 показана конструкция ручного культиватора праворукого исполнения с выполнением стойки, ручек и поворотной рукоятки из металлической трубы, с рабочим органом, включающим три зубца круглого сечения и с расположением середины передней ручки в вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки.FIG. 11 shows the design of a right-handed hand cultivator with a stand, handles and a rotary handle made of a metal pipe, with a working body including three teeth of a circular cross-section and with the middle of the front handle in a vertical plane passing through the axis of the stand.

На фиг. 12 изображена конструкция праворукого исполнения с выполнением стойки, ручек и поворотной рукоятки из металлической трубки, с рабочим органом из трех зубцов круглого сечения без соединительной планки и с расположением передней ручки вне вертикальной плоскости, проходящей через ось стойки.FIG. 12 shows a right-handed design with a rack, handles and a rotary handle made of a metal tube, with a working body of three circular teeth without a connecting strip and with the front handle located outside the vertical plane passing through the axis of the rack.

На фиг. 13 представлен ручной культиватор, аналогичный конструкции на фиг. 12, но с поворотной рукояткой передней ручки, расположенной под острым углом к стойке.FIG. 13 shows a hand-held cultivator similar to that of FIG. 12, but with a pivoting front handle at an acute angle to the rack.

На фиг. 14 показан вариант конструкции ручного культиватора праворукого исполнения с выполнением стойки, ручек и поворотной рукоятки в виде изогнутой металлической трубы.FIG. 14 shows a design variant of a right-handed hand cultivator with a stand, handles and a rotary handle in the form of a bent metal pipe.

На фиг. 15 изображена сборная конструкция ручного культиватора с использованием металлических труб, с раздельной секцией ручек и с возможностью регулирования длины культиватора.FIG. 15 shows an assembled structure of a manual cultivator using metal pipes, with a separate section of handles and with the possibility of adjusting the length of the cultivator.

На фиг. 16 представлена сборная конструкция ручного культиватора, аналогичная культиватору на фиг. 15, но с расположением задней ручки в лицевом полупространстве.FIG. 16 shows an assembly of a hand-held cultivator similar to the cultivator in FIG. 15, but with the rear handle positioned in the facial half-space.

На фиг. 17 показана конструкция с использованием металлических труб, с раздельными секциями передней и задней ручек и с применением телескопического соединения стойки с секцией задней ручки.FIG. 17 shows a metal tubing construction with separate front and rear handle sections and a telescopic post-to-rear handle section.

Сущность предлагаемой конструкции ручного культиватора и достигаемые с ее помощью результаты можно дополнительно пояснить на различных примерах ее реализации. В одном из вариантов (фиг. 1, 7, 8, 9, 10) ручной культиватор 1 состоит из рабочего органа 2, включающего опорный зубец 3 и рабочий зубец 4, которые выполнены прямыми из металлического прутка и имеют прямоугольное сечение. Свободные концы зубцов 3,4 заострены, а другие концы закреплены на Г-образной металлической соединительной планке 5 (например, с помощью сварки). Планка 5 в свою очередь закреплена в пазу тулейки 6, выполненной из металла в виде полого цилиндра, таким образом, что ось тулейки 6 смещена относительно центральной оси (оси симметрии) рабочего органа 2 в направлении оси опорного зубца 3. В отверстии тулейки 6 неподвижно закреплена стойка 7 в виде цилиндрического стержня. Концевая часть стойки 7 образует заднюю ручку 8. Передняя ручка 9 установлена на поворотной рукоятке 10, которая с помощью соединительного узла 11 соединена со стойкой 7 перпендикулярно последней. При этом смещение середины ручки 9 относительно середины ручки 8 вдоль оси стойки 7 равно величине S, а отклонение середины ручки 9 от присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 представляет параметр δ. Поскольку ось стойки 7 лежит в присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2, то параметр δ соответствует в данной конструкции расстоянию от середины ручки 9 до оси стойки 7. Стойка 7 и поворотная рукоятка 10 могут быть выполнены, например, из дерева, а передняя ручка 9 и соединительный узел 11 - из пластмассы.The essence of the proposed design of a manual cultivator and the results achieved with its help can be further clarified using various examples of its implementation. In one of the variants (Figs. 1, 7, 8, 9, 10), the hand cultivator 1 consists of a working body 2, including a support tooth 3 and a working tooth 4, which are made straight from a metal bar and have a rectangular cross-section. The free ends of the teeth 3,4 are sharpened, and the other ends are fixed on the L-shaped metal connecting strip 5 (for example, by welding). The bar 5, in turn, is fixed in the groove of the tulle 6, made of metal in the form of a hollow cylinder, in such a way that the axis of the tulle 6 is displaced relative to the central axis (axis of symmetry) of the working body 2 in the direction of the axis of the supporting tooth 3. In the hole of the tulle 6, it is fixed rack 7 in the form of a cylindrical rod. The end part of the post 7 forms the rear handle 8. The front handle 9 is mounted on the rotary handle 10, which is connected to the post 7 perpendicular to the latter by means of a connecting unit 11. In this case, the displacement of the middle of the handle 9 relative to the middle of the handle 8 along the axis of the rack 7 is equal to the value S, and the deviation of the middle of the handle 9 from the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working member 2 represents the parameter δ. Since the axis of the rack 7 lies in the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2, the parameter δ corresponds in this design to the distance from the middle of the handle 9 to the axis of the rack 7. The rack 7 and the rotary handle 10 can be made, for example, of wood, and the front handle 9 and the connecting piece 11 are made of plastic.

Праворукий оператор может работать с ручным культиватором на фиг. 1 следующим образом. Левой рукой он удерживает культиватор за переднюю ручку 9, а правой рукой - за заднюю ручку 8 в положении, когда стойка 7 располагается под углом к поверхности почвы, а острия зубцов 3, 4 удалены от нее на расстояние 15-20 см вдоль оси стойки 7. При этом вес культиватора 1 приходится на левую руку, а создание требуемого наклона культиватора 1 в вертикальной плоскости осуществляется правой рукой за счет усилия, направленного вниз. Лицевая часть рабочего органа 2 направляется в сторону обрабатываемой области грунта под кустом в горизонтальной плоскости путем создания вращающего усилия, преимущественно на передней ручке 9, относительно задней ручки 8. Затем оператор придает движение культиватору в направлении почвы вдоль оси стойки 7 и зубцы 3, 4 углубляются в грунт за счет импульса масс культиватора 1 и усилий оператора на ручках 8, 9. Продольное усилие при этом создается преимущественно правой рукой на задней ручке 8. После этого оператор, преимущественно левой рукой, создает вращающее усилие против часовой стрелки на передней ручке 9. Вращающий момент пары сил передается через стойку 7 на рабочий орган 2. В результате рабочий зубец 4 поднимается вверх взрыхляя почву, а опорный зубец 3, расположенный на оси стойки 7 (или близко к ней), перемещается вниз и выполняет роль опоры, передавая усилие на почву в направлении ее сжатия. Поскольку оси опорного зубца 3 и стойки 7 совпадают, то стойка 7 вместе с опорным зубцом 3 совершает, в основном, вращательное движение вокруг оси стойки 7, что способствует эффективной передаче вращательного момента на рабочий орган 2. Затем описанный рабочий цикл повторяется.A right-handed operator can operate the hand-held cultivator of FIG. 1 as follows. With his left hand, he holds the cultivator by the front handle 9, and with his right hand by the rear handle 8 in the position when the rack 7 is located at an angle to the soil surface, and the tips of the teeth 3, 4 are at a distance of 15-20 cm from it along the axis of the rack 7 In this case, the weight of the cultivator 1 falls on the left hand, and the creation of the required inclination of the cultivator 1 in the vertical plane is carried out with the right hand due to the downward force. The front part of the working body 2 is directed towards the cultivated area of the soil under the bush in the horizontal plane by creating a rotating force, mainly on the front handle 9, relative to the rear handle 8. Then the operator gives movement to the cultivator in the direction of the soil along the axis of the rack 7 and the teeth 3, 4 deepen into the ground due to the impulse of the masses of the cultivator 1 and the efforts of the operator on the handles 8, 9. The longitudinal force in this case is created mainly by the right hand on the rear handle 8. After that, the operator, mainly with the left hand, creates a rotating force counterclockwise on the front handle 9. Rotating the moment of a pair of forces is transmitted through the rack 7 to the working body 2. As a result, the working tooth 4 rises up loosening the soil, and the supporting tooth 3, located on the axis of the rack 7 (or close to it), moves down and acts as a support, transferring the force to the soil in the direction of its compression. Since the axes of the support tooth 3 and the support 7 coincide, the support 7 together with the support tooth 3 performs mainly a rotational movement around the axis of the support 7, which contributes to the effective transmission of torque to the working body 2. Then the described working cycle is repeated.

В качестве опорного зубца может быть выбран и зубец 4. В этом случае необходимо вращать переднюю ручку 9 по часовой стрелке (со стороны оператора), что может выполнить леворукий оператор. При этом культиватор 1 будет вращаться вокруг оси вращения, проходящей через середину зубца 4 и середину задней ручки 8, которая на фиг. 1 показана штрих-пунктирной линией. Однако в этом случае снижается энергетическая эффективность процесса рыхления. Для того, чтобы с культиватором на фиг. 1 мог эффективно работать леворукий оператор необходимо в качестве опорного зубца 3 выбирать не левый зубец (смотреть со стороны оператора), а правый зубец и ось стойки 7 следует смещать в его сторону относительно центральной оси рабочего органа 2 (фиг. 7). При этом оператор будет удерживать переднюю ручку 9 правой рукой и создавать вращающий момент по часовой стрелке (со стороны оператора). Ось вращения культиватора в данном варианте будет совпадать с осью стойки 7. Возможно также выполнение культиватора со сменяемым положением рабочего органа 2 для обеспечения работы одним культиватором как праворуким, так и леворуким операторами. С целью обеспечения универсальности культиватора для праворуких и леворуких операторов можно ось тулейки 6 совместить с осью симметрии рабочего органа 2 (расположена в плоскости рабочего органа 2 между зубцами 3 и 4). Однако энергетическая эффективность обработки почвы при этом будет несколько снижена как у праворукого, так у леворукого операторов.The tooth 4 can also be selected as a reference tooth. In this case, it is necessary to rotate the front handle 9 clockwise (from the operator's side), which can be performed by a left-handed operator. In this case, the cultivator 1 will rotate around the axis of rotation passing through the middle of the tooth 4 and the middle of the rear handle 8, which in FIG. 1 is shown with a dash-dotted line. However, in this case, the energy efficiency of the loosening process decreases. In order for the cultivator in FIG. 1, the left-handed operator could effectively work, it is necessary to select not the left tooth as a supporting tooth 3 (viewed from the operator's side), but the right tooth and the axis of the rack 7 should be shifted towards it relative to the central axis of the working body 2 (Fig. 7). In this case, the operator will hold the front handle 9 with his right hand and create a clockwise torque (from the operator's side). The axis of rotation of the cultivator in this embodiment will coincide with the axis of the rack 7. It is also possible to perform the cultivator with a changeable position of the working body 2 to ensure the work of one cultivator by both right-handed and left-handed operators. In order to ensure the versatility of the cultivator for right-handed and left-handed operators, the axis of the tool 6 can be combined with the axis of symmetry of the working body 2 (located in the plane of the working body 2 between teeth 3 and 4). However, the energy efficiency of tillage will be somewhat reduced for both right-handed and left-handed operators.

В случае расположения передней ручки 9 вне вертикальной плоскости, проходящей через стойку 7 нормально к присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2, увеличивается нагрузка на кисть удерживающей руки, поскольку появляется вращающий момент на поворотной рукоятке 10 под действием веса культиватора 1, а также требуется изменить направление создаваемого момента на передней ручке 9 и направление смещения оси стойки 7 относительно оси симметрии рабочего органа 2.If the front handle 9 is located outside the vertical plane passing through the rack 7 normally to the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2, the load on the holding hand increases, since a torque appears on the rotary handle 10 under the action of the weight of the cultivator 1, and it is required to change the direction of the created moment on the front handle 9 and the direction of displacement of the axis of the rack 7 relative to the axis of symmetry of the working body 2.

Для праворукого оператора при расположении передней ручки 9 под углом α к присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 (фиг. 8) смещение стойки 7 выполняется в сторону правого зубца (со стороны оператора), который становится опорным, а вращение передней ручки 9 осуществляется по часовой стрелке (со стороны оператора). При этом сочетание величины угла α и длины поворотной ручки 10 должны быть такими, чтобы параметр δ соответствовал условию неравенства (8).For a right-handed operator, when the front handle 9 is located at an angle α to the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2 (Fig. 8), the post 7 is displaced towards the right tooth (from the operator's side), which becomes the reference, and the rotation of the front handle 9 is carried out clockwise (from the operator's side). In this case, the combination of the angle α and the length of the rotary knob 10 should be such that the parameter δ corresponds to the condition of inequality (8).

Наоборот, для леворукого оператора при расположении передней ручки 9 под углом β к присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 (фиг. 9) смещение стойки 7 выполняется в сторону левого зубца (со стороны оператора), который становится опорным, а вращение передней ручки 9 осуществляется против часовой стрелки (со стороны оператора). В данном варианте также должно выполняться условие (8).On the contrary, for a left-handed operator, when the front handle 9 is positioned at an angle β to the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2 (Fig. 9), the strut 7 is displaced towards the left tooth (from the operator's side), which becomes the reference tooth, and the rotation of the front knob 9 is carried out counterclockwise (from the operator's side). In this variant, condition (8) must also be satisfied.

Важно заметить, что при работе с культиваторами на фиг. 1, 7 передняя ручка 9 в конце операции вращения вокруг оси стойки 7 приходит в положение, аналогичное положениям передней ручки 9 на фиг. 8 (для праворукого оператора) и на фиг. 9 (для леворукого оператора), а при работе с культиваторами на фиг. 8, 9 передняя ручка 9 в конце операции вращения приходит в положение, когда она находится в вертикальной плоскости или в вблизи нее, как это имеет место на фиг. 1, 7.It is important to note that when working with the cultivators in FIG. 1, 7, the front handle 9 at the end of the rotation around the axis of the rack 7 comes to a position similar to the positions of the front handle 9 in FIG. 8 (for a right-handed operator) and FIG. 9 (for a left-handed operator), and when working with cultivators in FIG. 8, 9, the front handle 9 at the end of the pivoting operation comes to a position when it is in the vertical plane or in its vicinity, as is the case in FIG. 1, 7.

Следовательно, задаваясь значениями параметра S можно ориентировочно определять величину параметра δ_min из уравнения (7), а затем при выбранном угле наклона рукоятки 10 к присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 (α или β) находить минимальное расстояние r_min середины передней ручки 9 от оси вращения культиватора 1 по выражениюTherefore, by setting the values of the parameter S, it is possible to roughly determine the value of the parameter δ _min from equation (7), and then, at the selected angle of inclination of the handle 10 to the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working element 2 (α or β), find the minimum distance r _{min of the} middle of the front handles 9 from the axis of rotation of the cultivator 1 according to the expression

Соответственно чем меньше предполагаемые углы α или β в процессе работы с культиватором, тем больше значение параметра r_min при выбранной величине параметра S.Accordingly, the smaller the assumed angles α or β in the process of working with the cultivator, the greater the value of the parameter r _min for the selected value of the parameter S.

Поскольку относительный параметр δ_min/S имеет минимум в диапазоне варьирования S/(L-Z) от 0,2 до 0,32 (фиг. 6), то относительный параметр r_min (r_min/S) также имеет минимум в указанном диапазоне изменения величины S. Так, например, при росте оператора около 1,8 м минимум параметра δ_min/S обеспечивается при изменении S от 0,32 м до 0,5 м. В этом случае, например, при угле α порядка 32° величина r_min составит от 0,29 м до 0,45 м в указанном диапазоне варьирования параметра S, что обеспечит и минимум веса конструкции культиватора.Since the relative parameter δ _min / S has a minimum in the range of variation S / (LZ) from 0.2 to 0.32 (Fig. 6), then the relative parameter r _min (r _min / S) also has a minimum in the specified range of variation S. So, for example, when the operator grows about 1.8 m, the minimum of the parameter δ _min / S is provided when S changes from 0.32 m to 0.5 m.In this case, for example, at an angle α of about 32 °, the value r _min will be from 0.29 m to 0.45 m in the specified range of variation of the parameter S, which will provide a minimum weight of the cultivator structure.

Следует также отметить, что зубцы 3, 4 желательно выполнять прямыми, либо с небольшими криволинейностями, поскольку при малых радиусах изгиба возможна их упругая деформация в процессе ударного заглубления в почву, а также повышение лобового сопротивления почвы, что снижает эффективность данного процесса. В этом случае в целях минимизации усилий, противодействующих заглублению в почву зубцов 3, 4 необходимо организовать ось вращения культиватора таким образом, чтобы она была параллельна присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2 или, в лучшем случае, совпадала с ней. Средний линии зубцов 3, 4 также следует располагать параллельно оси вращения культиватора.It should also be noted that it is advisable to make the teeth 3, 4 straight, or with small curvatures, since at small bending radii, their elastic deformation is possible in the process of shock deepening into the soil, as well as an increase in the frontal resistance of the soil, which reduces the efficiency of this process. In this case, in order to minimize the efforts counteracting the deepening of teeth 3, 4 into the soil, it is necessary to organize the axis of rotation of the cultivator in such a way that it is parallel to the attached plane of symmetry of teeth 3, 4 of the working body 2 or, at best, coincides with it. The middle line of the teeth 3, 4 should also be parallel to the rotational axis of the cultivator.

Ручки 8, 9 могут иметь различную форму, улучшающую их эргономические свойства, например выполнены V-образной формы (фиг. 10). Количество рабочих зубцов 4 и форма их сечений также могут быть различными. Рабочий орган 2, например, может содержать один опорный и два рабочих зубца круглого сечения (фиг. 11). Причем зубцы 3, 4 могут лежать либо в одной плоскости, либо, например, образовывать некую волнистую поверхность. В подобных случаях за плоскость рабочего органа 2 также следует брать присоединенную плоскость симметрии зубцов 3,4 рабочего органа 2 (усредненная плоскость, от которой точки поверхностей зубцов 3, 4 имеют наименьшее суммарное квадратичное отклонение). Поэтому в общем случае следует оперировать понятием «присоединенная плоскость симметрии зубцов», поскольку оно применимо как для идеальных геометрических конструкций рабочего органа 2 (зубцы являются идеальными стержнями и расположены в один ряд), так и для реальных конструкций с неидеальной формой самих зубцов и с их неидеальным расположением в пространстве. В любом случае полупространство, лежащее относительно присоединенной плоскости симметрии зубцов рабочего органа в направлении обрабатываемой зоны будет лицевым, а обращенное к оператору - будет тыльным. Ось симметрии рабочего органа 2 в конструкции на фиг. 11 совпадает с осью среднего рабочего зубца 4 (при одинаковом расстоянии между зубцами в плоскости рабочего органа).The handles 8, 9 can have various shapes that improve their ergonomic properties, for example, they are V-shaped (Fig. 10). The number of working teeth 4 and the shape of their sections can also be different. Working body 2, for example, may contain one support and two working teeth of circular cross-section (Fig. 11). Moreover, the teeth 3, 4 can lie either in the same plane, or, for example, form a kind of wavy surface. In such cases, the attached plane of symmetry of the teeth 3,4 of the working body 2 should also be taken for the plane of the working body 2 (the averaged plane from which the points of the surfaces of the teeth 3, 4 have the smallest total square deviation). Therefore, in the general case, one should operate with the concept of "attached plane of symmetry of the teeth", since it is applicable both for ideal geometric structures of the working body 2 (the teeth are ideal rods and are located in one row), and for real structures with an imperfect shape of the teeth themselves and with their imperfect location in space. In any case, the half-space lying relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working member in the direction of the treated area will be front, and facing the operator will be rear. The axis of symmetry of the working member 2 in the structure in Fig. 11 coincides with the axis of the middle working tooth 4 (with the same distance between the teeth in the plane of the working body).

При выполнении стойки 7 из металлической трубы она сама может играть роль тулейки (фиг. 11). Задняя ручка 8 в этом случае может быть выполнена путем изгиба стойки 7 в концевой части, а ее длина должна соответствовать ширине кисти оператора. Выполнение задней ручки 8 с поворотной рукояткой возможно, но нецелесообразно, поскольку при этом увеличивается расстояние между серединой задней ручки 8 и осью стойки 7, что увеличивает угол наклона культиватора 1 к почве и снижает дальность обработки почвы при прочих равных условиях, а также снижает энергетическую эффективность рыхления почвы. Предпочтительным вариантом является соосное расположение опорного зубца, стойки и середины задней ручки культиватора.When the rack 7 is made of a metal pipe, it itself can play the role of a tulle (Fig. 11). The rear handle 8 in this case can be made by bending the post 7 at the end part, and its length should correspond to the width of the operator's hand. The implementation of the rear handle 8 with a rotary handle is possible, but impractical, since this increases the distance between the middle of the rear handle 8 and the axis of the rack 7, which increases the angle of inclination of the cultivator 1 to the soil and reduces the range of tillage, all other things being equal, and also reduces the energy efficiency loosening the soil. The preferred option is the coaxial arrangement of the support tine, the stand and the middle of the rear handle of the cultivator.

Угол изгиба задней ручки 8 и угол ее поворота относительно стойки 7 выбираются исходя из обеспечения наилучшей эргономичности. Передняя ручка 9 также может быть выполнена путем изгиба концевой части поворотной рукоятки 10 из металлической трубы, которая неподвижно крепится к стойке 7 (фиг. 11). Угол изгиба передней ручки 9 и угол ее поворота относительно поворотной рукоятки 10 также могут быть выбраны исходя из обеспечения наилучшей эргономичности. Крепление поворотной рукоятки 10 к стойке 7 лучше осуществлять таким образом, чтобы середина передней ручки 9 и центр тяжести культиватора 1 в рабочем положении находились в одной вертикальной плоскости. В этом случае создается минимальное вращающее усилие на кисть удерживающей руки оператора, что облегчает работу с культиватором.The angle of bending of the rear handle 8 and the angle of its rotation relative to the post 7 are selected based on the best ergonomics. The front handle 9 can also be made by bending the end part of the rotary handle 10 from a metal pipe, which is fixedly attached to the post 7 (Fig. 11). The bending angle of the front handle 9 and its angle of rotation relative to the rotary handle 10 can also be selected based on the best ergonomics. It is better to fasten the rotary handle 10 to the rack 7 in such a way that the middle of the front handle 9 and the center of gravity of the cultivator 1 in the working position are in the same vertical plane. In this case, a minimum rotational force is created on the wrist of the operator's holding hand, which makes it easier to work with the cultivator.

Конструкция на базе металлических труб может быть выполнена и с отклонением передней ручки 9 от вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести культиватора 1, а рабочий орган 2 может быть изготовлен без соединительной планки 5 путем сварки зубьев 3, 4, загнутых из металлической проволоки, со стойкой 7 и между собой (фиг. 12).The structure based on metal pipes can also be made with the deviation of the front handle 9 from the vertical plane passing through the center of gravity of the cultivator 1, and the working body 2 can be made without connecting strip 5 by welding teeth 3, 4, bent from metal wire, with a stand 7 and among themselves (Fig. 12).

Поворотная ручка 10 может располагаться под острым углом к стойке 7, как это показано на фиг. 13. В этом случае задняя ручка 8 и передняя ручка 9 с поворотной рукояткой 10 могут быть выполнены как единый сегмент, который затем приварен к стойке 7.The rotary handle 10 can be disposed at an acute angle to the post 7, as shown in FIG. 13. In this case, the rear handle 8 and the front handle 9 with the rotary handle 10 can be made as a single segment, which is then welded to the post 7.

Возможны варианты, когда стойка 7, ручки 8, 9, поворотная рукоятка 10 и соединительная штанга 12 изготовлены методом гибки цельной металлической трубы, например подобно конструкции на фиг. 14, что минимизирует количество сварных соединений.Variants are possible when the post 7, the handles 8, 9, the rotary handle 10 and the connecting rod 12 are made by bending a single-piece metal pipe, for example, similar to the construction in FIG. 14, which minimizes the number of welded joints.

Могут быть реализованы различные модификации сборных конструкций предлагаемого ручного культиватора 1. Например, конструкция на фиг. 15 состоит из двух сегментов, каждый из которых является неразборным. Один сегмент включает ручки 8, 9, поворотную рукоятку 10 и соединительную штангу 12, выполненные методом изгиба из металлической трубы. В соединительной штанге 12 выполнены отверстия (на изображении не видны) для прохождения винтов 13. Второй сегмент состоит из рабочего органа 2 со стойкой 7, в которой выполнены отверстия 14 (могут быть сквозными или с резьбой). Оба сегмента соединены винтами 13, причем длина культиватора при этом может регулироваться путем выбора пары отверстий 14 на требуемом расстоянии от рабочего органа 2 (здесь она выбрана максимальной).Various modifications of the prefabricated structures of the proposed hand-held cultivator 1 can be implemented. For example, the structure in FIG. 15 consists of two segments, each of which is non-separable. One segment includes handles 8, 9, a rotary handle 10 and a connecting rod 12, made by bending from a metal pipe. Holes are made in the connecting rod 12 (not visible in the image) for the passage of screws 13. The second segment consists of a working member 2 with a stand 7, in which holes 14 are made (can be through or threaded). Both segments are connected by screws 13, and the length of the cultivator can be adjusted by selecting a pair of holes 14 at the required distance from the working body 2 (here it is selected maximum).

Конструкция на фиг. 16 выполнена аналогично конструкции на фиг. 15 и собрана из условия обеспечения минимальной длины культиватора 1. Причем задняя ручка 8 размещена в лицевом полупространстве относительно присоединенной плоскости симметрии зубцов 3, 4 рабочего органа 2. Это позволяет дополнительно уменьшить угол наклона культиватора 1 к поверхности почвы в рабочем положении, однако толкающие усилия на ручки 8, 9 со стороны оператора в этом варианте лежат в одном лицевом полупространстве, что увеличивает опрокидывающий момент на культиватор 1 в процессе углубления зубцов 3, 4 в грунт. В случае расположения ручек 8, 9 в разных полупространствах (например фиг. 11) достигается минимизация данного опрокидывающего момента на культиватор 1, поскольку основное толкающее усилие приходится на заднюю ручку 8 с малым рычагом относительно стойки 7, а меньшее усилие - на переднюю ручку 9 с большим рычагом, в результате чего создаваемые этими усилиями опрокидывающие моменты в разных полупространствах в значительной степени компенсируют друг друга.The construction in FIG. 16 is made similar to that of FIG. 15 and is assembled from the condition of ensuring the minimum length of the cultivator 1. Moreover, the rear handle 8 is located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth 3, 4 of the working body 2. This makes it possible to further reduce the angle of inclination of the cultivator 1 to the soil surface in the working position, however, the pushing forces on handles 8, 9 on the operator's side in this embodiment lie in one face half-space, which increases the overturning moment on the cultivator 1 in the process of deepening the teeth 3, 4 into the ground. In the case of the arrangement of the handles 8, 9 in different half-spaces (for example, Fig. 11), the minimization of this overturning moment on the cultivator 1 is achieved, since the main pushing force falls on the rear handle 8 with a small lever relative to the rack 7, and a smaller force on the front handle 9 s large lever, as a result of which the tilting moments created by these forces in different half-spaces largely compensate each other.

Ручной культиватор 1 может быть собран из трех составных сегментов (фиг. 17). Здесь стойка 7 с рабочим органом 2 телескопически соединена с задней ручкой 8, имеющей продольное основание 15, а передняя ручка 9 с поворотной рукояткой 10 соединена с ними винтами 13, которые входят в отверстия 14 на стойке 7, отверстия в продольном основании 15 и в загнутом конце поворотной рукоятки 10 (на фиг. 17 не видны). В данном варианте возможна регулировка не только длины культиватора 1, но и расстояния S между ручками 8 и 9.The hand cultivator 1 can be assembled from three composite segments (Fig. 17). Here, the stand 7 with the working body 2 is telescopically connected to the rear handle 8, which has a longitudinal base 15, and the front handle 9 with the rotary handle 10 is connected to them by screws 13, which enter holes 14 on the stand 7, holes in the longitudinal base 15 and in the bent the end of the rotary handle 10 (not visible in Fig. 17). In this version, it is possible to adjust not only the length of the cultivator 1, but also the distance S between the handles 8 and 9.

В общем случае могут быть выполнены различные сборные конструкции, в том числе с регулировкой длины поворотного рычага 10 (параметра δ), а также угловых положений ручек 8, 9, что может обеспечить индивидуальную настройку геометрических параметров культиватора 1 под конкретного оператора. Передняя ручка 9 с поворотной рукояткой 10 может быть выполнена складывающейся для уменьшения габаритов ручного культиватора 1 при транспортировке.In the general case, various prefabricated structures can be made, including adjusting the length of the pivoting arm 10 (parameter δ), as well as the angular positions of the handles 8, 9, which can provide individual adjustment of the geometric parameters of the cultivator 1 for a specific operator. The front handle 9 with the rotary handle 10 can be folded to reduce the dimensions of the hand cultivator 1 during transportation.

Приведенные примеры реализации предлагаемой конструкции ручного культиватора не исчерпывают все возможные варианты ее осуществления и обеспечивают снижение угла наклона культиватора в рабочем положении, увеличение дальности обработки почвы, повышение производительности труда и минимизацию усилий, в том числе вращающих, на кисти рук оператора.The above examples of the implementation of the proposed design of a manual cultivator do not exhaust all possible options for its implementation and provide a decrease in the tilt angle of the cultivator in the working position, an increase in the range of tillage, an increase in labor productivity and minimization of efforts, including rotating ones, on the operator's hands.

Claims

1. A manual cultivator containing a working body with at least two teeth, connected to the rack, and two handles fixed on the rack, at least one of which is located on the rotary handle and located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working body, characterized in that the front handle located on the rotary handle and located in the front half-space relative to the attached plane of symmetry of the teeth of the working member is offset relative to the rear handle along the axis of the rack in the direction of the working member by a distance S, the value of which satisfies the double inequality

0.13⋅L≤S≤0.48⋅ (L-Z),

where L is the total length of the hand cultivator, m; Z is the maximum length of the teeth of the working body, m,

moreover, the middle of the front handle is spaced from the attached plane of symmetry of the teeth of the working body at a distance δ, the value of which is related to the parameter S by the expression

δ≥S⋅ [5⋅ (S * -0.24) ² -0.4⋅ (S * -0.24) +0.466],

where S * = S / (L-Z) is the relative value of the parameter S.

2. The cultivator according to claim 1, characterized in that the stand, the front handle with a rotary handle and the rear handle are made of a solid metal profile as a whole.

3. The cultivator according to claim 1, characterized in that the front handle with a rotary handle and the rear handle are made in the form of a single section made of one-piece metal profile, which is articulated with the stand by a detachable connection with the possibility of adjusting the length of the cultivator.

4. The cultivator according to claim 1, characterized in that the connection of the rack with the rear handle is made telescopic with the possibility of adjusting the length of the cultivator, and the front handle with a rotary handle represents a single segment of a solid metal profile, which is articulated with the rack with a detachable connection with the possibility of adjusting the distance between front and rear handles along the axis of the rack.