RU2180162C2

RU2180162C2 - Earth digging apparatus

Info

Publication number: RU2180162C2
Application number: RU98120347/13A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Сафонов
Original assignee: Сафонов Николай Семенович
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2002-03-10

Abstract

FIELD: agricultural equipment and tools. SUBSTANCE: apparatus has frame composed of upper and lower parts pivotally connected one with another. Upper part of frame has front cross-piece for moving handle thereon. Bracket for foot is arranged on cross-piece. Link mechanism is mounted on frame. Such construction of apparatus allows physical force applied by worker during digging of earth by means of manual spade to be reduced. EFFECT: increased efficiency and simplified construction. 34 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к сельскохозяйственному оборудованию и инструменту. The invention relates to the field of agriculture, in particular to agricultural equipment and tools.

Известно устройство для копания земли, включающее лопату и рычаг, укрепленный на черенке лопаты с тыльной ее стороны (см., например, Мишин А. Для сада и огорода. М.: Московская правда, 1988, с. 4). A device for digging the earth, including a shovel and a lever mounted on a shovel handle from its back side, is known (see, for example, A. Mishin. For a garden and kitchen garden. M: Moskovskaya Pravda, 1988, p. 4).

Недостатком известной конструкции лопаты является то, что она не может быть использована на рыхлом грунте, т.к. пята рычага погружается в рыхлый грунт и лопата лишается опоры. A disadvantage of the known construction of the shovel is that it cannot be used on loose soil, because the heel of the lever is immersed in loose soil and the spade loses support.

Известно устройство для копания земли, включающее лопату и планку, укрепленную к подошве обуви оператора для создания опоры в верхней части полотна лопаты, в месте загиба опорной кромки (см., например, Мишин А. Для сада и огорода. М.: Московская правда, 1988, с. 3, 4). A device for digging the earth is known, including a shovel and a bar fixed to the sole of the operator’s shoe to create support in the upper part of the shovel’s canvas, at the place where the supporting edge is bent (see, for example, A. Mishin. For the garden. M .: Moskovskaya Pravda, 1988, p. 3, 4).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для копания земли, включающее рычажный механизм и лопату с черенком (см., например, US 3035816 А, кл. А 01 В 1/02, 1962). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a device for digging the earth, including a linkage mechanism and a shovel with a handle (see, for example, US 3035816 A, class A 01 B 1/02, 1962).

Однако при использовании известных конструкций облегчается только одна операция - отрыв грунта от массива, но в целом расход энергии мало уменьшается, т.к. оператор вынужден черенок лопаты опускать низко к земле, делая наклон корпуса, т.к. точка вращения лопаты, опирающейся на планку или на рычажный механизм находится низко - над поверхностью земли. Наклон корпуса оператора связан с дополнительным расходованием мускульной энергии и нагрузкой на позвоночник (поясницу). Отрицательным фактором также является увеличение общей массы лопаты. However, when using known structures, only one operation is facilitated - separation of the soil from the array, but in general, energy consumption decreases slightly, because the operator is forced to lower the shovel stalk low to the ground, making the body tilt, as the point of rotation of the shovel resting on a bar or on a linkage is low - above the ground. The slope of the operator’s body is associated with additional expenditure of muscular energy and a load on the spine (lower back). A negative factor is also an increase in the total mass of the shovel.

Цель изобретения - уменьшение физической нагрузки на оператора при копании земли ручной лопатой. The purpose of the invention is to reduce the physical load on the operator when digging the earth with a hand shovel.

Достигается это тем, что устройство для копания земли, включающее рычажный механизм и лопату с черенком, содержит раму, которая выполнена в виде двух шарнирно соединенных между собой верхней и нижней частей, при этом верхняя часть рамы в передней части имеет поперечину для перемещения по ней черенка лопаты, черенок лопаты - кронштейн для ноги, а рычажный механизм установлен на раме. This is achieved by the fact that the device for digging the earth, including a lever mechanism and a shovel with a handle, contains a frame that is made in the form of two upper and lower parts pivotally connected to each other, while the upper part of the frame in front has a cross member for moving the handle on it shovels, shovel handle - an arm for the leg, and the linkage is mounted on the frame.

Устройство имеет регулируемый упор, а рычажный механизм установлен на нижней части рамы в средней ее части и содержит вал, рычаги, ролики и педаль, черенок лопаты в месте контакта с поперечиной имеет планку скольжения, а задняя часть рамы имеет дополнительную поперечину, которая выполнена в виде дуги. The device has an adjustable emphasis, and the lever mechanism is mounted on the lower part of the frame in its middle part and contains a shaft, levers, rollers and pedal, the shovel handle in contact with the cross member has a sliding bar, and the rear part of the frame has an additional cross member, which is made in the form arcs.

На фиг. 1 изображена рама устройства для копания земли, общий вид; на фиг. 2 - имеющая кронштейн и планку скольжения лопата устройства, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 изображено устройство для копания земли при внедрении лопаты в грунт; на фиг.5 - то же, при отрыве грунта от массива; на фиг.6 изображено положение, при котором оператор, нажимая ногой на педаль, подымает лопату с грунтом. In FIG. 1 shows a frame of a device for digging the earth, a general view; in FIG. 2 - side view of a device shovel having a bracket and a slide bar; figure 3 is the same, a top view; figure 4 shows a device for digging the earth when introducing a shovel into the ground; figure 5 is the same, when the soil is separated from the array; figure 6 shows the position in which the operator, pressing his foot on the pedal, lifts a shovel with soil.

Устройство для копания земли содержит раму в виде двух частей - нижней 1 и верхней 2. Боковины частей рамы изготовлены из деревянных брусьев, но могут быть выполнены из других материалов, например из металлических труб. Длина боковин нижней и верхней частей рамы немногим более 1 м. A device for digging the earth contains a frame in the form of two parts - the bottom 1 and the top 2. The sides of the frame parts are made of wooden beams, but can be made of other materials, for example, metal pipes. The lengths of the sides of the lower and upper parts of the frame are slightly more than 1 m.

Передняя часть нижней 1 части рамы замкнута лежнем 3. Верхняя 2 часть рамы в передней части имеет поперечину 4 в виде прочной, но легкой металлической трубы, концами прикрепленной к боковинам верхней 2 части рамы. The front part of the lower 1 part of the frame is closed by the lying 3. The upper 2 part of the frame in the front part has a cross member 4 in the form of a strong but light metal pipe, with the ends attached to the sides of the upper 2 part of the frame.

В задней части верхняя и нижняя части рамы соединены шарнирами 5. Поперечная жесткость задней части частей 1, 2 рамы обеспечена установкой дуги 6, прикрепленной к шарнирам 5. In the rear part, the upper and lower parts of the frame are connected by hinges 5. The lateral rigidity of the rear parts 1, 2 of the frame is ensured by the installation of an arc 6 attached to the hinges 5.

Значение указанных размеров частей рамы и перечисленных деталей диктуется необходимостью создания достаточно просторной рабочей площадки для оператора в межрамном пространстве - порядка 1 м².The value of the indicated sizes of the frame parts and the listed parts is dictated by the need to create a sufficiently spacious working platform for the operator in the interframe space - about 1 m ² .

Приблизительно посередине, в промежутке нижней и верхней частей рамы на шарнирах 7 подвешен рычажный механизм, который состоит из вала 8, двух рычагов 9 с роликами 10, педали 11 и упора 12. Approximately in the middle, in the gap between the lower and upper parts of the frame, a linkage is suspended on hinges 7, which consists of a shaft 8, two levers 9 with rollers 10, a pedal 11 and a stop 12.

Упор 12 регулируемый. Он может устанавливаться либо выше, либо ниже, вследствие чего изменяется высота подъема поперечины 4. Emphasis 12 adjustable. It can be installed either higher or lower, as a result of which the lifting height of the cross member 4 changes.

В конструкции устройства предусмотрен фиксатор, замыкающий части рамы от самопроизвольного раскрывания при транспортировке, армирующие планки, предохраняющие брусья верхней части рамы от износа в местах контакта с роликами 10 и другие детали, не имеющие принципиального значения, вследствие чего для упрощения они на фигурах не изображены. The design of the device includes a latch that closes the frame parts from spontaneous opening during transportation, reinforcing bars that protect the timbers of the upper part of the frame from wear at the points of contact with the rollers 10 and other details that are not of fundamental importance, as a result of which they are not shown in the figures for simplicity.

Общая масса экспериментального образца устройства составляет 25 кг. The total mass of the experimental sample of the device is 25 kg.

В комплект устройства входит также специально оборудованная лопата. На фиг. 2, 3 изображена эта лопата, которая от обычной полусовковой отличается тем, что на ней сбоку установлен кронштейн 13, а снизу закреплена планка 14 скольжения. The kit also includes a specially equipped shovel. In FIG. 2, 3 shows this shovel, which differs from the usual half-shovel in that it has a bracket 13 installed on its side, and a slide bar 14 attached to the bottom.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Устройство рассчитано в основном для перекопки земли в огородах и садах, а также отрывки траншей глубиной 40-45 см при ширине 100 см для укладки биотоплива при создании теплых гряд. The device is designed mainly for digging land in gardens and gardens, as well as fragments of trenches 40-45 cm deep and 100 cm wide for laying biofuels when creating warm ridges.

При работе в огородах и садах с рыхлой почвой целесообразно использовать полусовковую лопату с шириной лезвия порядка 225 мм и углом резания по отношению к оси черенка приблизительно в 35-40^o. На целине лопата может быть обычной - штыковой, но также она должна быть оборудована кронштейном 13 и планкой 14 скольжения.When working in gardens and gardens with loose soil, it is advisable to use a semi-shovel with a blade width of about 225 mm and a cutting angle with respect to the axis of the handle of about 35-40 ^o . On the virgin soil, the shovel can be ordinary - bayonet, but also it must be equipped with an arm 13 and a slide bar 14.

Работа с устройством циклична. Отдельные операции цикла поясняются фиг. 4, 5, 6. Первая операция цикла начинается с установки устройства в начале будущей грядки или траншеи. Такое положение устройства изображено на фиг.4. Оператор, держа лопату в руках, становится в межрамное пространство. (При выполнении последующих операций цикла оператору нет необходимости выходить из межрамного пространства). Затем оператор, нажимая ногой на кронштейн 13, внедряет лопату в грунт. Далее оператор рукой нажимает на верхний конец черенка, опуская его вниз в положение, изображенное на фиг.5. При этом нижний конец черенка опирается на поперечину 4, лежащую на лежне 3, и по аналогии с вагой отрывает призму грунта, которая остается на лопате. Work with the device is cyclical. The individual cycle operations are illustrated in FIG. 4, 5, 6. The first operation of the cycle begins with the installation of the device at the beginning of a future bed or trench. This position of the device is shown in Fig.4. The operator, holding a shovel in his hands, becomes in interframe space. (When performing subsequent operations of the cycle, the operator does not need to leave the interframe space). Then the operator, pressing his foot on the bracket 13, introduces a shovel into the ground. Next, the operator hand presses on the upper end of the handle, lowering it down to the position shown in Fig.5. At the same time, the lower end of the handle rests on the cross member 4 lying on the bed 3, and, by analogy with the wagon, tears off the soil prism that remains on the shovel.

На фиг. 6 изображена наиболее сложная операция, которая заключается в том, что оператор левой ногой нажимает на педаль 11, отклоняя ее вниз до упора 12. При этом рычаги 9 с роликами 10 подымаются вверх, заставляя подыматься часть 2 рамы с поперечиной 4. В результате лопата с грунтом также подымается и оказывается в положении, изображенном на фиг.6. Далее оператор, в зависимости от того перекапывает он землю или роет траншею, сдвигает лопату вперед (при перекопке) либо в сторону (при отрывке траншеи) и, перевернув ее, сбрасывает грунт. In FIG. 6 shows the most complex operation, which consists in the fact that the operator presses the pedal 11 with his left foot, deflecting it down to the stop 12. At the same time, the levers 9 with the rollers 10 rise up, forcing part 2 of the frame with the cross member 4 to rise. As a result, the shovel with soil also rises and is in the position shown in Fig.6. Further, the operator, depending on whether he digs the ground or digs a trench, shifts the shovel forward (when digging) or to the side (when trenching the trench) and, turning it over, dumps the soil.

Следует особо отметить, что в продолжение всей описанной операции черенок лопаты должен опираться на поперечину 4 и скользить по ней. It should be especially noted that throughout the entire operation described, the shovel stalk should rest on the cross member 4 and slide on it.

Затем оператор снимает ногу с педали 11, в результате чего все детали рычажного механизма и верхней части рамы возвращаются в исходное положение. В описываемой операции оператор каждое последующее внедрение лопаты делает переставляя ее в поперечном направлении вдоль лежня. Then the operator removes the foot from the pedal 11, as a result of which all the details of the lever mechanism and the upper part of the frame return to their original position. In the described operation, the operator makes each subsequent introduction of the shovel by rearranging it in the transverse direction along the bed.

Чтобы начать последующую операцию цикла копания, устройство должно быть отодвинуто от бровки копания приблизительно на 20-25 см. Это выполняется при помощи дуги 6, под которую оператор подводит лопату и как вагой сдвигает устройство. Затем цикл повторяется. To begin the subsequent operation of the digging cycle, the device should be moved away from the digging edge by approximately 20-25 cm. This is done using the arc 6, under which the operator brings the shovel and moves the device with the wagon. Then the cycle repeats.

При некотором усложнении конструкции устройства операция (фиг.6) может быть механизирована. Для этой цели, например, достаточно рычажную систему дополнить пневмоцилиндром или другим движителем, питаемым от внешнего источника энергии и включаемым оператором при помощи специального включателя. With some complication of the design of the device, the operation (Fig.6) can be mechanized. For this purpose, for example, it is enough to supplement the lever system with a pneumatic cylinder or other propulsion device powered by an external energy source and switched on by the operator using a special switch.

Обоснование цели изобретения. Justification of the purpose of the invention.

При внедрении лопаты в грунт (фиг.4) оператор прикладывает такое же усилие, как при обычном копании без устройства. When introducing a shovel into the ground (Fig. 4), the operator applies the same force as during normal digging without a device.

На фиг.5 изображено положение, которое в какой то степени похоже на работу первого аналога. В отличие от него копание с помощью предлагаемого устройства может осуществляться на рыхлой почве, т.к. лопата опирается на лежень, что по сравнению с первым аналогом обеспечивает на несколько порядков большую площадь опоры. Figure 5 shows a position that, to some extent, is similar to the operation of the first analogue. In contrast, digging using the proposed device can be carried out on loose soil, because the shovel rests on a bench, which, compared with the first analogue, provides several orders of magnitude greater area of support.

На фиг. 6 изображено положение, при котором оператор, нажимая ногой на педаль 11, подымает лопату с грунтом. В этом случае оператору нет необходимости наклоняться, как это делается при обычном копании, когда на опускание и подъем своего корпуса (приблизительно 35-40 кг) оператор расходует значительное количество мускульной энергии. При работе с устройством оператор ограничивается подъемом ноги для установки ее на педаль 11 с последующим нажатием на нее. Масса ноги в несколько раз меньше корпуса оператора, что и является главным фактором выигрыша в расходовании мускульной энергии оператора. In FIG. 6 shows the position in which the operator, pressing his foot on the pedal 11, raises a shovel with soil. In this case, the operator does not need to bend over, as is done during normal digging, when the operator spends a significant amount of muscular energy to lower and raise his body (approximately 35-40 kg). When working with the device, the operator is limited to lifting the legs to install it on the pedal 11, followed by pressing it. The leg weight is several times smaller than the operator’s body, which is the main factor in the gain in the use of operator’s muscular energy.

После того как грунт будет поднят, его надо сбросить с лопаты либо вперед, -либо в сторону. Оператор это делает скольжением черенка по поперечине 4, что значительно легче делать, когда при обычном копании лопату с грунтом приходится держать консольно на весу, напрягаясь и нагружая позвоночник. After the soil is raised, it must be dropped from the shovel or forward, or to the side. The operator does this by sliding the handle along the cross-member 4, which is much easier to do when, during normal digging, you have to keep the shovel with soil in cantilever weight, straining and loading the spine.

Автор заявки изготовил экспериментальный образец "Устройства" и на практике проверил его конструктивную надежность, функциональную оправданность при значительном уменьшении физических нагрузок на оператора при копании земли ручной лопатой. The author of the application made an experimental prototype of the “Device” and in practice checked its structural reliability, functional justification while significantly reducing physical stress on the operator when digging the earth with a hand shovel.

Claims

1. A device for digging earth containing a linkage mechanism and a shovel with a handle, characterized in that it is provided with a frame, which is made in the form of two upper and lower parts pivotally connected to each other, while the upper part of the frame in the front part has a cross member for moving along it has a shovel handle, a shovel handle - an arm for the leg, and a linkage mounted on the frame.

2. The device according to p. 1, characterized in that it has an adjustable emphasis, and the lever mechanism is mounted on the lower part of the frame in its middle part and contains a shaft, levers, rollers and pedal.

3. The device according to p. 1, characterized in that the shank of the shovel in place of contact with the cross member has a slide bar.

4. The device according to p. 1, characterized in that the rear of the frame has an additional cross member, which is made in the form of an arc.