Содержание к диссертации
Введение
CLASS Состояние вопроса, цель и задачи исследований CLASS 11
1.1 Анализ исследований доения коров доильными аппаратами с управляемым режимом доения 11
1.2 Классификация и анализ технических решений доильных аппаратов с управляемым режимом доения 22
Цель и задачи исследований 41
Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения 41
2.1 Разработка конструктивной схемы доильного аппарата с управляемым режимом доения 41
2.2 Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров доильного аппарата 47
2.2.1 Теория рабочего процесса и обоснование конструктивных параметров клапана камеры управления 47
2.2.2 Определение высоты открытия клапана камеры управления 52
2.2.3 Определение силы закрытия клапана управления 55
2.3 Теоретический расчет параметров биметаллического элемента... 58
2.3.1 Определение конструктивных параметров биметаллического элемента 58
2.3.2 Определение времени переключения со стимулирующего режима доения на номинальный режим доения 63
Выводы 65
Программа и методика экспериментальных исследований доильного аппарата 67
3.1 Программа исследований 67
3.2 Методика экспериментальных исследований 68
3.2.1 Методика определения изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия 69
3.2.2 Методика определения зависимости расхода воздуха через калиброванное отверстие клапана камеры управления
от перепада давления на нем 74
3.2.3 Методика определения перемещения клапана камеры управления в зависимости от температуры молока, поступающего в коллектор доильного аппарата, длины и толщины биметаллического элемента 78
3.2.4 Методика определения силы развиваемой биметаллическим элементом датчика потока молока в зависимости от изменения температуры биметаллического элемента и его конструктивных размеров 83
3.2.5 Методика определения времени срабатывания биметаллического элемента датчика потока молока в зависимости
от его конструктивных параметров 85
3.2.6 Методика исследований по оптимизации конструктивных параметров доильного аппарата с управляемым режимомдоения 87
4 CLASS Результаты экспериментальных исследований доильного аппарата и их анализ CLASS 91
4.1 Результаты экспериментальных исследований 91
4.1.1 Результаты исследований изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия 91
4.1.2 Результаты исследований зависимости расхода воздуха через калиброванное отверстие клапана камеры управления от перепада давления на нем 94
4.1.3 Результаты исследований перемещения клапана камеры управления в зависимости от температуры молока, поступающего в коллектор доильного аппарата, длины и толщины биметаллического элемента 96
4.1.4 Результаты исследований определения силы развиваемой биметаллическим элементом датчика потока молока в зависимости от изменения температуры биметаллического элемента и его конструктивных размеров 100
4.1.5 Результаты исследований определения времени срабатывания биметаллического элемента датчика потока молока
в зависимости от его конструктивных параметров 106
4.1.6 Результаты исследований по оптимизации конструктивных параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения 109
4.2 Методика инженерного расчета конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения 115
Выводы 118
Производственные испытания доильного аппарата с управляемым режимом доения 121
5.1 Условия производственных испытаний 121
5.2 Методика испытания 122
5.3 Результаты производственных испытаний доильного аппарата... 123
5.4 Экономическая эффективность доильного аппарата 125
5.4.1 Экономическая эффективность доильного аппарата от
снижения затрат ручного труда 126
5.4.2 Лимитная цена экспериментального доильного аппарата с управляемым режимом доения 127
5.4.3 Экономическая эффективность доильного аппарата от полноты выдаивания коров 128
5.4.4 Расчет экономической эффективности доильного аппарата с управляемым режимом доения
Выводы 131
Общие выводы по работе 132
Литература 135
Приложения 148
- Анализ исследований доения коров доильными аппаратами с управляемым режимом доения
- Разработка конструктивной схемы доильного аппарата с управляемым режимом доения
- Методика определения изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия
- Результаты исследований изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия
Введение к работе
Развитие конструкции доильного оборудования в последние годы, как в нашей стране, так и за рубежом характеризуется тенденцией к повышению полноты выдаиваемости вымени коров, снижению заболеванию коров маститом и разработкой большой гаммы машин различных типоразмеров и модификаций.
Полнота выдаиваемости и снижение заболевания коров маститом в определенной степени зависит от работы доильного оборудования. Показатели качества выполняемого технологического процесса серийно выпускаемого доильного оборудования не всегда в полной степени отвечают предъявляемым зоотехническим требованиям [1]. При их работе в начале и в конце доения животные зачастую подвержены «холостому» доению при высоком вакууме, что приводит к заболеванию животных маститом и дальнейшей выбраковке.
Наряду с количественным ростом производства молока исключительно важное значение приобретает его качество. Для эффективной переработки молоко, поставляемое от производителей, должно быть не ниже первого сорта в соответствии с нормативными документами Российской Федерации.
В достижении такого качественного уровня первичной молочной продукции основное влияние оказывает технический уровень оборудования для доения коров и первичной обработки молока, а также соблюдение организационно-технологических мероприятий.
Так называемые техногенные потери молока в настоящее время составляют 15 - 20% от общего объема производства. Эти потери обуславливаются, в первую очередь, несовершенством доильного оборудования и его износом. Проблема обновления и модернизации доильного оборудования становится одной из первоочередных задач в сельском хозяйстве
Следует также отметить, что отечественные доильные аппараты работают с «жестким» вакуумом, что способствует развитию у коров мастита и их ранней выбраковке. Потеря молока от заболевания маститом составляет 300 - 400 кг за лактацию. Кроме того, молоко, получаемое от больных коров, нельзя использовать для производства молочных продуктов. Избежать вы шеизложенных недостатков возможно используя, доильное оборудование со щадящим режимом доения, позволяющее осуществлять стимулирование процесса молокоотдачи у животных.
Поэтому вопрос разработки доильного оборудования, исключающего при работе указанные негативные явления, остается актуальным и требует своего решения.
Решению указанных вопросов посвящена настоящая диссертационная работа, выполненная в соответствии с целевой комплексной программой научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Белгородской государственной сельскохозяйственной академии» (номер государственной регистрации 01860125985). Сроки выполнения: 29.09.2004 - 29.09.2007.
Цель работы - повышение эффективности машинного доения коров на основе разработки доильного аппарата с управляемым режимом доения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выполнить анализ существующих способов регулирования режимов доения коров и технических средств для их реализации;
- разработать конструктивно-технологическую схему доильного аппарата с управляемым режимом доения;
- выполнить теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров доильного аппарата;
- на основании теоретических исследований разработать и изготовить экспериментальный доильный аппарат, провести проверку теоретически обоснованных конструктивно-режимных параметров доильного аппарата в лабораторных и производственных условиях;
- дать оценку эффективности предлагаемого доильного аппарата с управляемым режимом доения.
Объект исследования - рабочий процесс доильного аппарата с управляемым режимом доения.
Предмет исследования - закономерности изменения параметров технологического процесса доения в зависимости от основных конструктивных и технологических параметров аппарата.
Методическая база и методы исследования. Решение поставленных задач проведено на основе математического моделирования и программирования. Экспериментальные исследования проводились на экспериментальном образце доильного аппарата с управляемым режимом доения с применением мобильного тензоизмерительного комплекса. Данные теоретических и экспериментальных исследований обрабатывали с применением ПК.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:
- модель рабочего процесса, включающая анализ процесса переключения стимулирующего режима доения на номинальный;
- методика экспериментального определения параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения с помощью мобильного тензоизмерительного комплекса;
- результаты экспериментальных исследований доильного аппарата с управляемым режимом доения.
Научная новизна:
— теоретическое и экспериментальное обоснование конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения;
— математическая модель рабочего процесса, включающего снижение вакуумметрического давления до величины стимулирующего значения в начале и конце доения и увеличение его до номинального значения в основное время процесса;
- техническое решение по реализации процесса доения животных в виде доильного аппарата с биметаллическими датчиками потока молока (патент №2284100).
Практическая ценность:
- полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований конструктивно-режимные параметры доильного аппарата с биметаллическими датчиками потока молока могут быть использованы при разработке доильного оборудования;
- конструкция доильного аппарата с биметаллическими датчиками потока молока (патент №2284100) может быть использована в производственных условиях при доении коров;
- предложенный доильный аппарат позволяет увеличить полноту вы-даиваемости до 97,52 %, снизить заболеваемость маститом на 18...20% и повысить продуктивность на 4,7%.
Реализация результатов исследования
Разработанное устройство с положительным эффектом внедрено в агропредприятии Белгородской области (ЗАО «РусАгро-Победа» Вейделевско-го района и ЗАО «РусАгро-Айдар» Белгородской области Ровенского района).
Апробация
Основные положения диссертационной работы были доложены и одобрены:
- на международных научно-производственных конференциях ФГОУ ВПО «Белгородская ГСХА» в 2005, 2006, 2008 годах;
- на международной научно-производственной конференции ХНТУСХ г. Харьков в 2008 г.;
- на международной научно-практических конференциях Москва - Подольск ВНИИМЖ 2005, 2006, 2007, 2008 годах;
- на XIV Международном симпозиуме по машинному доению сельскохозяйственных животных г. Углич 2008 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 работа в издании, рекомендованном ВАК и 2 патента на изобретения.
Объем диссертации:
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Работа изложена на 145 стр. машинописного текста, включая список литературы из 116 наименований, в том числе 11 на иностранных языках, содержит 6 таблиц, 51 рисунок, 16 приложений.
Анализ исследований доения коров доильными аппаратами с управляемым режимом доения
В настоящее время в агропромышленном комплексе России весьма актуальна проблема увеличения производства молока. Одним из способов решения этой проблемы - повышение эффективности машинного доения коров.
Сложность процесса машинного доения заключается в том, что эффективность и полнота молоковыделения зависит, с одной стороны, от рефлекторной деятельности организма, а с другой — от технических характеристик доильного оборудования [2, 3,4]. Поэтому одним из существенных факторов повышения молочной продуктивности коров является использование доильного оборудования, наиболее полно отвечающего зоотехническим, ветеринарным, физиологическим и инженерным требованиям.
Отклонение от приведенных выше требований и нарушение правил эксплуатации доильного оборудования приводит к нарушению функции молочной железы животных. По утверждению Архангельского И.И., Велитока И.Г., Гарькавого Ф.Л., Полякова А.А., нарушение технологии доения, особенно передержка доильных стаканов на вымени животного из-за несвоевременного их отключения, приводит к заболеванию коров маститом, что приводит к потере от каждой коровы за лактацию до 10 — 12% годового удоя молока [5, 6, 7, 8].
При машинном доении предъявляются жесткие требования и к самим животным. Одним из самых главных требований является равномерность развития их четвертей вымени. Также, по данным Тумшса Р.Х., непригодны к машинному доению и коровы с интенсивностью молокоотдачи ниже 0,8 кг/мин [9]. При оценке физиологических свойств вымени коров исследователь руководствовался требованием, что разность времени выдаивания четвертей не должна превышать 60 с. Еще более требовательны автоматизиро ванные доильные установки, оборудованные манипуляторами додоя и снятия доильных стаканов. Обследование животных в хозяйстве «Сигулда» показало, что допустимую разницу во времени доения имели только 19,4 % оцененных первотелок, а разница во времени выдаивания более 2 мин была у 46,79 % оцененных животных. Со скоростью молокоотдачи меньше 1 кг/мин оказалось в стаде 28,9 % первотелок.
О возможности неравномерного развития долей вымени свидетельствуют теоретические исследования Пищана С.Г., который установил, что в процессе доения коров однорежимным доильным аппаратом соски травмируются «холостым» доением в течение 10 % времени, так как каждая передняя четверть секретирует в среднем 20 % молока, а каждая задняя - 30% [10]. Экспериментальные исследования доения коров двухтактным однорежимным аппаратом подтвердили, что выведение молока из молочных желез проходит неодинаково. Так, если активная фаза молокоотдачи по задним долям составляет 4 мин. 40 с. то по передним - 4 мин. 5 с. В то же время пассивная фаза молоковыделения в передних молочных железах составила 17 с, а в задних - 6,5 с. Меньшая активная и пассивная фазы молокоотдачи передних четвертей в сумме оставались короче задних, что привело к травмированию передних сосков вымени «холостым» доением перед интенсивной фазой молокоотдачи в процессе машинного доения.
Ф.Ф. Юлдашев также утверждает, что передержка доильных стаканов в конце доения стимулирует возникновение маститов и приводит к самопроизвольному уменьшению длительности лактирования до 240 дней и менее, при нормальной средней продолжительности лактации порядка 305 дней [11]. В результате среднегодовые потери молока составляют до 100 кг в расчете на корову без учета заболеваемости маститом. Исследования показали, что сокращение лактации обусловлено изменениями на первых месяцах после отела, то есть на этапе раздоя, когда происходит усиленный рост и развитие молочной железы, особенно у первотелок, вызванные отклонениями от технологических норм и правил эксплуатации доильного оборудования.
Кокорина Э.П., Кавешникова К.И. и Красноперова Л.Г. утверждают, что эффективность машинного доения коров зависит от сочетания морфологического развития и функциональной активности четвертей вымени [12].
Наиболее велика разница времени выдаивания долей при сочетании в одной из них большого количества молока наряду с низкой интенсивностью моло-ковыделения. Следовательно, чем больше разница во времени выдаивания наиболее быстро и медленно выдаиваемых долей вымени, тем длительнее «холостое» доение выдоенных передних долей, так называемые скрытые передои. Экспериментально было установлено, что у коров с равномерно развитым выменем при удое за дойку 6,6 кг, среднее значение передоев составило 1,85 мин., а у коров с непропорционально развитым выменем (индекс рав-. номерности развития долей вымени ИР 45 %) передои составили 2,1 - 3,03 мин. Исследователи пришли к единому мнению, что тип стрессоустойчивости коров является ведущим признаком при оценке пригодности коров к машинному доению коров, так как обнаружена высокая достоверная зависимость величены передоев от их типа стрессоустойчивости. Чем ниже тип стрессоустойчивости, тем выше длительность передержек.
Аналогичные исследования проводили Анисько Е.Н., Анисько Л.Г., Анисько П.Е. [13]. Анализ экспериментальных данных показал, что из 124 обследуемых коров к сильному стрессоустойчивому типу отнесено 53 (42,7%), к средним типам - 41 (33,1%) голов скота. Такое распределение коров в стаде является закономерным. Полученные ими экспериментальные данные свидетельствуют о значительном влиянии типа стрессоустойчивости на молочную продуктивность коров. У животных с высоким типом стрессоустойчивости удой молока за 305 дней лактации выше на 21,5 % по сравнению с коровами среднего типа, и на 37,1 % - по сравнению с коровами низкого типа.
Разработка конструктивной схемы доильного аппарата с управляемым режимом доения
Для устранения недостатков, отмеченных в ходе анализа существующих технических решений доильных аппаратов с управляемым режимом доения, предлагается следующая конструкция доильного аппарата (приложение Б).
Доильный аппарат (рисунок 2.1) [79, 80] содержит доильные стаканы 1 и коллектор 2, имеющий четыре камеры 3, камеру переменного вакууммет-рического давления 4, и молокосборную камеру 5 с клапаном 6 и молокоот-водящий патрубок 7, причем каждая камера 3 снабжена молоколовушкой 8, которая содержит поплавок 9, взаимодействующий с коаксиально расположенным подвижным патрубком 10, в нижней части которого выполнен калиброванный вырез 11 для отвода молока в молокосборную камеру 5 через отверстие 12, расположенное на дне молоколовушки 8. В верхней части каждой камеры 3 выполнены разделенные гибкой мембраной 13 дополнительная камера 14 и камера управления 15. Мембрана 13 выполнена с выступом 16, отделяющим полость молоколовушки 8 от дополнительной камеры 14, которая образует с дном камеры 14 щель 17. В молоколовушке 8 в зоне накопления молока установлен биметаллический датчик 18, выполненный в виде кольцевого сектора, закрепленный средней частью на дне молоколовушки 8, а свободными концами соединеный со скобой 19, взаимодействующей с иглой 20 игольчатого клапана 21, который выполнен в виде перфорированной стойки 22 с гнездом 23, жестко и герметично установлен в центре мембраны 13. Свободный конец иглы 20, в свою очередь, выполнен с возможностью взаимодействия со скобой 24, соединенной со свободными концами компенсирующего биметаллического датчика 25, выполненного в виде кольцевого сектора, закрепленного средней частью на крышке камеры управления 15. Игла 20 в верхней части имеет клапан 26 и паз 27. В своем нижнем положении образует калиброванную щель в отверстии 28 гнезда 23 и калиброванную щель 29, сообщающие через перфорированную стойку 22 камеру управления 15 с молоколовушкой 8 и атмосферой. В верхнем положении клапан 26 выполнен с возможностью закрывать калиброванную щель 23 и совместить паз 27 с отверстием 29. Подводящими молочными патрубками 30 дополнительная камера 14 сообщена с подсосковой камерой 31 доильных стаканов 1, причем патрубок 30 содержит калиброванное отверстие 32. Доильный стакан 1 содержит регулятор вакуумметрического давления 33, выполненный в виде атмосферной камеры 34 и камеры управления 35, разделенных гибкой мембраной 36. Атмосферная камера 34 посредством патрубка 37 соединена с камерой переменного вакуумметрического давления 4 коллектора 2 и от межстенной камеры 38 доильного стакана 1 отделена перегородкой 39, которая образует с мембраной 36 щель 40. Камера переменного вакуумметрического давления 4 в свою очередь, через пульсатор соединена с вакуумпроводом (на схеме не показано). Камера управления 35 посредством патрубка 41 соединена с подсосковой камерой 31 доильного стакана 1.
Доильный аппарат работает следующим образом.
Молокоотводящим патрубком 7 соединяют коллектор 2 с доильным ведром или молокопроводом (на схеме не показано) и открывают клапан 6. При этом вакуумметрическое давление по патрубку 7 распространяется в мо-локосборную камеру 5 и далее по отверстию 1 (рисунок 2.2) в молоколовуш-ке 2 и подвижном патрубке 3 вакуумметрическое давление поступает в моло-коловушку 2, он прогибает мембрану 4 до соприкосновения выступов 5 с дном дополнительной камеры 6, закрыв щель 7. Так как биметаллический датчик 8 (рисунок 2.1, 2.2) не погружен в молоко, то его температура равна температуре компенсирующего биметаллического датчика 9, и так как они имеют идентичные параметры и установлены таким образом, что при увеличении температуры они деформируются навстречу друг друга, то в этот мо Одновременно вакуумметрическое давление по патрубку 41 поступает в камеру управления 35 регулятора вакуумметрического давления 33 доильных стаканов 1. В результате вакуумметрическое давление, подаваемое в такте сосания от пульсатора по патрубку 37 в атмосферную камеру 34, прогибает мембрану 36, закрыв щель 40, образованную мембраной 36 и перегородкой 39, перекрыв тем самым щель поступления вакуума в межстенную камеру 38 доильных стаканов 1. До надевания доильного стакана 1 на сосок вымени в подсосковой камере 31, патрубке 30 и дополнительной камере 14 практически атмосферное давление. После надевания доильных стаканов 1 на соски вымени коров в под-сосковой камере 31, патрубке 30 и дополнительной камере 14 устанавливается вакуумметрическое давление стимулирующего воздействия на соски, величина которого определяется величиной вакуумметрического давления в камере управления 15. При этом мембрана 13 находится в равновесии, а поток воздуха, поступающий через калиброванные отверстия 32 в подводящий молочный патрубок 30 и далее в дополнительную камеру 14, обеспечивает транспортировку молока. Одновременно стимулирующее вакуумметрическое давление по патрубку 41 поступает в камеру управления 35. При этом мембрана 36 прогнется, образуя с перегородкой 39 щель 40, сообщив межстенную камеру 38 с атмосферной камерой 34 доильного стакана 1, одновременно ограничивая вакуумметрическое давление, поступающий из атмосферной камеры 34 до величины, равной вакуумметрическому давлению в камере управления 35 тем самым обеспечивая доение в стимулирующем режиме.
Молоко поступает из подсосковой камеры 31 по молокоотводящему патрубку 30 в дополнительную камеру 15, далее через щель 17 в молоколовушку 8.
При этом если количество поступающего молока не превышает 50 г/мин, доение осуществляется низким вакуумметрическим давлением, так как молоко, поступающее в молоколовушку 8, уходит через калиброванный вырез 11 в подвижном патрубке 10 и далее в молокосборную камеру 5 коллектора 2. При увеличении поступления молока в молоколовушку 1 (рисунок 2.3) свыше 50 г/мин происходит наполнение молоколовушки 1, и погружение биметаллического датчика 2 (рисунок 2.3) в молоко, при этом он нагревается, что приводит к перемещению скобы 3 вверх, а следовательно иглы 4 игольчатого клапана 5 и закрытию клапаном 5 калиброванной щели 6, сообщающей камеру управления 7 с атмосферой. Одновременно паз 8 иглы 4 сообщается с отверстием 9 гнезда 10, увеличив его проходное сечения и тем самым усилив поступление вакуума в камеру управления 7.
Методика определения изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия
В результате выполнения теоретических исследований определены наиболее важные конструктивные параметры и зависимости, однако, окончательные выводы об их достоверности и работоспособности предлагаемой конструкции можно сделать только после экспериментальных исследований. Исходя из этого были определены задачи экспериментальных исследований доильного аппарата с управляемым режимом доения: - определить изменение вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия; - определить расход воздуха через клапан камеры управления в зависимости от величины вакуумметрического давления, диаметра впускного отверстия; - определить высоту открытия клапана камеры управления, в зависимости от температуры биметаллического элемента его длины и толщины; - определить силу, развиваемую биметаллическим элементом в зависимости от высоты открытия клапана камеры управления и изменения температуры; - определить время срабатывания биметаллического элемента датчика потока молока; - оптимизировать конструктивно-режимные параметры доильного аппарата с управляемым режимом доения; - разработать методику инженерного расчета конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с управляемым режимом доения.
Для достижения этой задачи нами был изготовлен экспериментальный образец доильного аппарата с биметаллическими датчиками потока молока (рисунок 3.1).
Для проведения лабораторных исследований было изготовлено необходимое оборудование [96].
Стендовые испытания доильного аппарата проводили с использованием тензометрического оборудования [97], персонального компьютера с цифровым осциллографом (Velleman PSC 500).
Обработку результатов вели с использованием пакета программ Microsoft Excel 2003, Statistica 6.0 и MathCAD 2001 методом вариационной статистики, а также регрессионного и корреляционного анализа [98, 99, 100, 101].
Экспериментальная установка рисунок 3.3 состоит из коллектора доильного аппарата 1, закрепленного на плите поверочной (400x400 ГОСТ 10905-86) 2, на которой для измерения перемещения клапана камеры управления 3 установлен штатив (ШН-ПН-8 ГОСТ 10197-70) 4 с индикатором часового типа (ИЧ 10 ГОСТ 11007-66) 5, измерительный стержень которого соединен с иглой клапана камеры управления. Перемещение клапана камеры управления 3 осуществляли при помощи рычага 5, один конец которого соединяли с иглой клапана камеры управления 3, а второй конец рычага - с подвижной головкой штатива (ШН-ПН-8 ГОСТ 10197-70) 6 при помощи которой осуществляли открытие клапана камеры управления на заданную величину с точностью измерения ± 0,005 мм. Измерение давления в камере управлении 7 осуществляли, используя датчик давления (Micro Switch 143 PC 15D) 3 (рисунок 3.4), установленный на корпусе коллектора, питание на который поступало от блока питания (Агат-4). Изменение выходного сигнала датчика давления регистрировали на ноутбук в комплекте с цифровым осциллографом с точностью измерения ± 0,5 %.
Исследования проводили следующим образом. Включали блок питания 9 и подавали питание на датчик давления 8 и в течение 5 минут прогревали оборудование. Для определения зависимости изменения вакуумметрического давления во времени в зависимости от диаметра калиброванного отверстия. При переключении стимулирующего режима доения на номинальный при помощи подвижной головки штатива 6 и индикатора часового типа 5 открывали клапан камеры управления 3, молокосборную камеру коллектора соединяли с вакуумной линией. С клавиатуры ноутбука 10 запускали соответствующее программное обеспечение, включали вакуумную линию. После установления номинального вакуумметрического давления производили считывания показаний, затем с помощью подвижной головки штатива 6 и индикатора часового типа 5 закрывали клапан камеры управления 3, величина давления в камере управления стремилась к давлению в молокосборной камере. При установлении постоянного давления в камере управления 7 с по - коллектор доильного аппарата; 2 - плита поверочная 400x400 ГОСТ 10905-86; 3 - клапан камеры управления; 4, 6 - штатив ШН-ПН-8 ГОСТ 10197-70; 5 - индикатор часового типа ИЧ 10 ГОСТ 11007-66; 7 - камера управления; 8 - датчик давления Micro Switch 143 PC 15D; 9 - блок питания «Агат-4»; 10 - ноутбук; 11 - цифровой осциллограф. Рисунок 3.3 - Схема лабораторной установки для определения изменения давления в камере управления во времени в зависимости от диаметра калиброванного отверстия мощь подвижной головки штатива 6 и индикатора часового типа 5 открывали клапан камеры управления 3, величина вакуумметрического давления стремилась к величине стимулирующего значения вакуумметрического давления, данное изменение вакуумметрического давления характеризует процесс переключения номинального режима доения на стимулирующий режим. После установления в камере управления постоянного вакуумметрического давления выключали запись файла. Исследования проводили с трехкратной по-вторностью с диаметром калиброванного отверстия клапана камеры управления 1,5, 1,6 и 1,7 мм ±0,01 мм. Поле проведения опыта, анализируя полученные результаты, находили участки изменения вакуумметрического давления от стимулирующего значения до номинального значения вакуумметрического давления, которые характеризуют режим переключения стимули
Результаты исследований изменения вакуумметрического давления в камере управления по времени при переключении стимулирующего на номинальный режимы доения и обратно в зависимости от диаметра калиброванного отверстия
В результате обработки полученных данных определения изменения вакуумметрического давления в камере управления во времени при переключении номинального режима доения на стимулирующий режим доения на ПК с использованием пакета программ Microsoft Excel 2003 и Statistika 6.0 нами был получен закон изменения вакуумметрического давления в камере управления во времени в зависимости от диаметра калиброванного отверстия (рисунок 4.1) (приложение Г, таблица Г.1). Данная зависимость достаточно полно описывается полиномом второго порядка, который имеет следующий вид: У = 325252,76-161537337,10-X + 3514052,36-Х2 + 338085,13 Х22 (4.1) - 2563923634 -XrX2, к J где Y —вакуумметрическое давление в камере управления, Па; Xj — диаметр калиброванного отверстия d , м; Хг — время переключение номинального режима доения на стимулирующий режим, с; или используя формулу перевода 3.1 запишем полученное выражение для натуральных значений Р = 325252,76 -161537337,10 йъ + 3514052,36 t + 338085,13 t2 --2563923624- , Графическое отображение зависимости изменения вакуумметрического давления от 50 до 0 кПа во времени от диаметра калиброванного отверстия ds представлено на рисунке 4,1.
Анализ функции P(t, dj) показал, что при увеличении диаметра калиброванного отверстия ёз от 1,5 до 1,7 мм и вакуумметрического давления от 50000 Па до 0 Па, время переключения сокращается от 0,45 до 0,07 с. с номинального режима доения на стимулирующий
Анализ текстовых файлов позволил получить зависимость, характеризующую изменение вакуумметрического давления в камере управления во времени от диаметра калиброванного отверстия для откачки воздуха при переключении со стимулирующего режима в номинальный режим доения (приложение Г, таблица Г.2), которая достаточно полно описывается следующим выражением : (4.3) где Y - вакуумметрическое давление в камере управления, Па; Xi - диаметр калиброванного отверстия для откачки воздуха d\, м; Хг - время переключения стимулирующего режима на номинальный режим доения, с; или используя формулу перевода 3.1 получим выражения 4.3 для натуральных значений Р = -284860585,20 -106496323,60 ln(rf,) +10526,11 taft)-- 9950721,78 (1п( , ))2 + 2,97 (ln(/, ))2 +194,87 ln( ) ln(/,),
Рисунок 4.2 - Зависимость вакуумметрического давления в камере управления во времени от диаметра калиброванного отверстия для откачки воздуха при переключении стимулирующего режима на номинальный
Анализ функции (4.4) показал, что при увеличении диаметра калиброванного отверстия для откачки воздуха сокращается время включения номинального режима. Так, при увеличении диаметра dt от 4,5 до 4,7 мм время включения номинального режима доения сокращается с 0,440 до 0,005 с вакуумметрическое давление в камере управлении возрастает с 5 до 45 кПа. На
участке от 45 до 50 кПа время переключения со стимулирующего режима доения на номинальный резко увеличивается, а приближаясь к 50 кПа стремится к бесконечности.
Методом дисперсионного анализа по критерию Фишера была установлена адекватность теоретических (2.15) и (2.18) и экспериментальных моделей (4.2) и (4.4), характеризующих изменение вакуумметрического давления во времени в зависимости от диаметров калиброванных отверстий для поступления воздуха в камеру управления и откачки воздуха из камеры управления.
При табличном значении Бт-критерия Фишера равным 1,34 фактическое значение находится в интервале 0,46... 1,25. Это свидетельствует о достоверности наших теоретических предположений.
В результате обработки полученных данных, характеризующих изменение расхода воздуха в зависимости от диаметра калиброванного отверстия клапана камеры управления и вакуумметрического давления, которое проводили на ПК с использование пакетов программ Microsoft Excel 2003 и Statisika 6.0, нами получена зависимость, которая имеет следующий вид для различных диаметров калиброванного отверстия [106]:
