Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Асманкин Алексей Михайлович

Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям
<
Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Асманкин Алексей Михайлович. Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01.- Оренбург, 2001.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/46-2

Содержание к диссертации

Введение

1 Интерпретация актуальности проблемы

1.1 Аспект на развитие конструкции доильного оборудования

1.2 Целесообразность и направления внедрения ЭВМ в практику машинного доения коров

1.3 Анализ вопроса повышения физиологичности машинного доения коров

1.3.1 Способы стимуляции молокоотдачи и их техническая реализация

1.3.2 Проблема и способы регулирования вакуумметрического режима

1.4 Анализ основных направлений и этапов внедрения вычислительной техники для проектирования доильного оборудования

1.5 Анализ основных направлений применения методов расчета конструктивно - режимных параметров доильного оборудования

Выводы

2 Теоретическое обоснование оптимизации конструктивно-режимных параметров доильного оборудования

2.1 Моделирование процесса отдачи молока животным

2.1.1 Математическое описание кривой отдачи молока животным

2.1.2 Зависимость уровня молока в молочной цистерне от его объема

2.1.3 Зависимость объема выводимого молока от его уровня в молочной цистерне

2.1.4 Определение величины вакуумметрического давления под соском

2.2 Моделирование процесса выведения молока

2.2.1 Определение функции наползания доильного стакана на сосок вымени

2.2.2 Оптимизация функции наползания доильного стакана на сосок вымени

2.3 Возможности использования математической модели выведения молока

2.4 Моделирование функциональной схемы доильного аппарата

2.4.1 Определение коэффициента емкости тупиковой гидроаэромеханической системы

2.4.2 Определение коэффициента комплексного сопротивления гидроаэромеханической системы

2.4.3 Уравнение изменения давления в тупиковой гидроаэромеханической системе

2.4.4 Математическая модель трехтактного доильного аппарата

2.4.5 Алгоритмы создания и анализа работы доильного аппарата Выводы

3 Экспериментальные исследования

3.1 Методика лабораторных исследований

3.1.1 Определение имитационных параметров стенда для испытания доильных аппаратов

3.1.2 Разработка имитационного стенда для испытания доильных аппаратов

3.1.3 Методика определения степени наползания доильного стакана на сосок вымени коровы

3.1.4 Методика построения кривых отдачи молока животным

3.1.4.1 Оптимизация функции наползания

3.1.4.2. Методика построения функции молокоотдачи

3.1.5 Обработка результатов лабораторных исследований

3.2 Методика производственных исследований

4 Экономическая эффективность от внедрения вычислительного эксперимента

4.1 Методика оценки экономической эффективности

4.2 Расчет капитальных затрат на создание и опытную эксплуатацию задачи

4.2.1 Расчет трудоемкости разработки и опытной эксплуатации задачи

4.2.2 Расчет трудоемкости подготовки программы и контрольного примера на машинных носителях

4.2.3 Расчет трудоемкости работы оператора ЭВМ и расхода машинного времени

4.2.4 Определение стоимости затрат на создание и опытную эксплуатацию задачи.

4.2.5 Общие капитальные затраты на создание программы

4.3 Расчет затрат на эксплуатацию задачи

4.3.1 Расчет трудоемкости и стоимости ручного заполнения, приема документов и переноса информации на МД

4.3.2 Затраты машинного времени и стоимость решения задачи на ЭВМ

4.3.3 Расчет затрат времени и стоимости операции выходного контроля

4.3.4 Расход и стоимость материалов по задаче

4.3.5 Подсчет общей стоимости на эксплуатацию задачи на ЭВМ

4.4 Расчет затрат на эксплуатацию задачи ручным методом.

Введение к работе

Наиболее сложными системами, функционирующими на современных высокомеханизированных фермах или комплексах, являются биотехнические (биофизические) - так называемые, ЧМЖ - «человек-машина-животное». Сложность этих систем объясняется различной физической структурой звеньев и связей, имеющих место внутри системы.

Для повышения эффективности функционирования системы ЧМЖ необходимо обратить особое внимание на совершенствование форм и методов управления ею. Поскольку одной из наиболее значимых составляющих целенаправленного воздействия на систему ЧМЖ является организационная деятельность оператора через исполнительные механизмы машины, целесообразно предполагать, что совершенствование управления системой ЧМЖ можно обеспечить оптимизацией технических параметров технологического оборудования, используемого для механизации производственных процессов и животноводстве.

Однако как показывает практика, совершенствование сельскохозяйственной техники, применяемой в сфере животноводства, невозможно без фундаментального изучения анатомических и физиологических особенностей селектируемого скота. В противном случае внедрение нового оборудования может иметь отрицательный эффект при реализации генетического потенциала сельскохозяйственных животных.

В частности перспектива развития молочного скотоводства определяется уровнем научно-технического прогресса, обеспечивающего внедрение и использование в животноводстве нового оборудования и технологий, посредством которых возможно значительное увеличение валовой продукции при условии снижения ее себестоимости и повышения рентабельности производства молока.

Несмотря на то, что наука по физиологии лактации еще не дала ответов на ряд вопросов поставленных инженерами, конструкторы доильного оборудования на сегодняшний день имеют четкие ориентиры в области проек- 7

тирования доильных машин. Каждая новая конструкция доильного аппарата, предполагаемая к внедрению, должна полностью обеспечивать стимулирование отдачи молока у коров, быть совершенно безвредной, не вызывать заболеваний вымени при передержках аппарата как перед началом истечения молока, так и по окончании доения. Она не должна требовать затрат ручного труда на массаж вымени, оттягивание доильных стаканов, а также на машинное и ручное додаивание.

Работая над созданием доильной машины, удовлетворяющей всем необходимым требованиям, обусловленным физиологическими особенностями процесса молокоотдачи животного, конструкторы добились значительных успехов, но на сегодняшний день, пока, в производство не внедрен «идеальный» доильный аппарат, принципиально изменивший состояние дел в мол око производящей отрасли.

Актуальность. Особое место в отрасли молочного животноводства занимает машинное доение коров, как наиболее трудоемкий и ответственный процесс, значительно облегчающий труд доярки и повышающий его производительность. Применение специального оборудования позволяет получить молоко высокого качества при сокращении затрат ручного труда.

В настоящее время доказано преимущество машинного доения над ручным, однако качественная реализация процесса эвакуации молока из вымени затруднена отрицательным воздействием доильных аппаратов на молочную железу животного.

Проблема оптимизации конструктивно-режимных параметров доильных, аппаратов неотъемлемо связана с их физиологической оценкой, достоверность которой определяется уровнем методологического обеспечения лабораторно-стендового испытательного оборудования, предполагающего высокоточную натурную или функциональную имитацию анатомических, морфологических и физиологических параметров лактирующего животного.

Решение вопроса модернизации и производства доильного оборудования, отвечающего физиологическим требованиям осложняется лимитиро-

ванностью капиталовложений в молокопроизводящую отрасль, что является одной из наиболее значимых причин внедрения ЭВМ в практику научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на наукоемких этапах. Оптимизация параметрических характеристик системы «Доильная машина - испытательное оборудование- животное» предполагает выход на качественно новое, высокоэффективное направление совершенствования доильной техники, что позволит ускорить решение проблемы экономического становления агропромышленного комплекса.

Внедрение электронно-вычислительных машин в проектно-исследова- тельскую сферу сельскохозяйственной индустрии как следствие влечет за собой значительные изменения в организации технического обеспечения производства молока. Возможность оптимизации конструктивно-режимных параметров доильного оборудования с учетом полного комплекса факторов, влияющих на процесс доения, предполагает качественно-новое, высокоэффективное направление совершенствования доильной техники. Таким образом, для увеличения производства молочной продукции, при условии снижения ее себестоимости необходимо обеспечить рациональное использование вычислительной мощности ЭВМ и имеющихся на сегодняшний день прикладных программ. Только компьютерное моделирование, используемое при оптимизации взаимосвязей элементов системы «Доильная машина - испытательное оборудование - животное», является тем фактором, без учета которого практически невозможно решить проблему индустриализации молочного скотоводства при максимальной реализации потенциала продуктивности животных и сохранении генофонда крупного рогатого скота России.

Цель работы. Обоснование методики оптимизации конструктивно- режимных параметров доильных аппаратов для физиологичного доения сельскохозяйственных животных.

Объект исследования. Режим взаимодействия доильного аппарата отсасывающего типа с молочной железой коровы в процессе эвакуации молока.

Предмет исследования. Теория гидродинамики и статически неопределимых систем по допускаемым напряжениям.

Научная новизна:

математическая модель процесса выведения молока из вымени коровы и методика оптимизации конструктивно-режимных параметров доильного аппарата на ее основе;

функциональная структура доильного аппарата и ее математическое описание;

методика вычислительного эксперимента;

конструкция универсального стенда для испытания доильных аппаратов;

методика определения параметров и конфигурации конструктивных элементов стенда для испытания доильных аппаратов;

методика определения конструктивно-режимных параметров доильного аппарата на основе интеграции вычислительного, лабораторного и производственного экспериментов.

Новизна предложенных технических решений защищена тремя патентами на изобретения.

Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработано математическое обеспечение вычислительного эксперимента. Изготовлены испытательные стенды, обеспечивающие уменьшение интервала времени на проведение лабораторных исследований доильных аппаратов, подбор аппаратов к определенной группе животных и выбор лучшей модели. Применение разработанного оборудования позволяет снижать заболеваемость коров маститом вследствие исключения возможности «сухого доения».

Внедрение. Предложенная методика внедрена в двух хозяйствах Оренбургской и Самарской областей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и одобрены на IX международном симпозиуме по машинному

доению сельскохозяйственных животных (Оренбург, 1997), X международном симпозиуме по машинному доению сельскохозяйственных животных (Переславль-Залесский, 2000), международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, 1998), III международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 1999), международной научно-производственной конференции "Механизация и автоматизация технологического процесса в молочном скотоводстве" (Львов, 1999), региональных конференциях молодых ученых и специалистов (Оренбург, 1997, 1999 ), межвузовской научно-практической конференции. «Решение проблем стабилизации сельскохозяйственного производства на современном этапе развития» (Оренбург, 1999 ), научно-производственной конференции научных работников и преподавателей (Оренбург, 1996), ежегодных научно-практических конференциях сотрудников факультета механизации сельского хозяйства (Оренбург, 1995 - 1999), на молодежных проблемных научных чтениях Ассоциации молодых ученых и специалистов.

Публикации. По материалам диссертации опубликована 41 статья, получено 4 патента на изобретения и 2 положительных решения по заявкам на выдачу патента на изобретение.

На защиту выносятся:

обоснование внедрения в практику машинного доения животных вычислительного эксперимента;

построение задачи оптимизации конструктивно-режимных параметров доильного аппарата;

функциональная структура доильного аппарата отсасывающего типа;

методики интеграции вычислительного эксперимента с лабораторными и производственными исследованиями;

результаты лабораторных и производственных исследований.

Аспект на развитие конструкции доильного оборудования

В настоящее время 90% дойного поголовья содержится на фермах с привязным содержанием коров, где доение выполняется в основном на устаревших малопроизводительных доильных установках, в связи с чем затраты труда на проведение этой операции составляют более 40% от общего объема затрат труда на производство молока, поэтому основным фактором повышения производительности труда и увеличения валовой продукции является переход на усовершенствованные установки автоматического типа с физиологической точки зрения обоснованными конструктивно режимными параметрами и совмещающими в себе исполнительные и контрольно-предохранительные функции [1,2].

Как показывает технико-теоретический анализ, одной из основных причин низкой эффективности машинного доения являются недостатки технического плана, то есть несовершенство конструкции доильных машин, используемых при выдаивании коров [3]. Для устранения этих недостатков необходима либо модернизация отдельных конструктивных элементов, что обычно в незначительной степени корректирует функциональный режим доильной машины, либо кардинальная модернизация, предполагающая проектно-исследова- тельские мероприятия, ориентированные по таким направлениям как дизайн и эргономика [4].

На сегодняшний день уже разработано оборудование для автоматизации таких заключительных операций при машинном доении на установках с индивидуальными и групповыми станками, как машинное додаивание, полное отключение вакуума или переключение доильного аппарата на «щадящий» режим, а также снятие доильного аппарата с вымени [5]. Комплексная реализация системы машин для животноводства практически является фактором, определяющим уровень роста производительности труда и степень загруженности одного отраслевого работника. То есть, проблема механизации сельскохозяйственного производства является многогранной, поскольку затрагивает вопросы занятости и перераспределения кадров в животноводстве вообще и в производстве молока в частности. Учитывая масштабы агропромышленного комплекса Российской федерации, можно рассматривать указанную проблему в демографическом аспекте.

Принципиально важно учитывать то обстоятельство, что процесс производства молока реализуется в системе «человек - машина - животное», следовательно, вопросы связанные с проектированием или модернизацией доильного оборудования должны рассматриваться не только в организационно-технологическом или техническом, но и в физиологическом аспекте [1]. Создание полной адекватности действия исполнительной системы машины и ее технических параметров с физиологическими особенностями молокоотдачи животного является основополагающим условием стимуляции лактогенеза, представляющей собой интеграционный процесс специальных воздействий, на животное, осуществляемых в порядке, определенном технологией машинного доения [6, 7]. Непрерывность и стабильность процесса стимуляции является гарантией реализации генетического потенциала молочности дойных коров. В противном случае у животного образуется состояние пессимума, что неизбежно вызывает торможение лактации [8, 9].

Экспериментально подтверждено, что наиболее целесообразно проводить возбуждение рефлекса молокоотдачи в то время, когда выдаивается цис- тернальное молоко, то есть практически на протяжении всего процесса доения [1,9]. Следовательно, создание конструкции доильного аппарата, обеспечивающего полную адекватность физиологическим особенностям молокоотдачи животного, приведет к наиболее эффективному способу стимуляции молокоотдачи, отличающемуся технологической простотой.

Таким образом, необходимость осуществления адекватного процесса молоковыведения проявляет две проблемы: во-первых, проектирование принципиально новой или модернизации конструкции доильного аппарата, технические и технологические параметры которого полностью соответствовали бы физиологии животного; во-вторых, выбор из уже разработанного и созданного на сегодняшний день доильного оборудования оптимальной конструкции доильного аппарата, наиболее полно (поскольку идеальный вариант практически невозможен) удовлетворяющей предъявляемым требованиям технологии машинного доения [10].

Моделирование процесса отдачи молока животным

В результате проведенных исследований [1] по выявлению наиболее характерных особенностей динамики отдачи молока животными с различными уровнями продуктивности и последующей статистической обработкой полученной информации выделены и усреднены кривые молокоотдачи, которые в значительной степени отражают типологические особенности высшей нервной деятельности животных.

Разнообразие характеристик процесса молокоотдачи предполагает дифференцированный подход к созданию доильного оборудования, предназначенного как для доения отдельных животных, так и отселектированных групп коров.

Однако, для обеспечения максимально эффективного доения, при создании технических средств, реализующих этот процесс, необходимо рассматривать животное как индивид, а объединение животных в технологические группы должно быть строго обосновано с учетом типологических особенностей высшей нервной деятельности, а также морфологических и физиологических характеристик.

Таким образом, решение проблемы создания высокоэффективного доильного оборудования, максимально соответстветствующего физиологическим особенностям животных, на наш взляд, должно осуществляться с учетом параметров процесса молокоотдачи, который можно считать индивидуальной характеристикой животного или группы животных.

Отбор коров в технологические группы в соответствие с характером указанного процесса может быть произведен с помощью специального доильного оборудования с регистриющими блоками. Зависимость интенсивности мо- локоотдачи от времени определяется счетчиком молока конструкции Рижского ГСКБ [1, 2, 3] или любыми другими датчиками, выполняющими подобную функцию. Данные статистической обработки результатов эксперимента являются базой для построения математической модели процесса выведения молока из вымени.

Анализируя функцию молокоотдачи за период эвакуации молока из вымени животного, можно утверждать, что в большинстве случаев результаты экспериментального определения зависимости молокоотдачи от времени могут быть оформлены в виде таблицы:

где - отдача молока в 1-ый момент времени от начала доения, кг/с; тм{11) - отдача молока, кг/с;

- значение времени в ьый момент наблюдения от начала доения, с; п - количество элементов таблицы.

Учитывая уровень погрешности экспериментальных данных, который может быть значительным, и случайный характер ошибок, возникающих при их определении [83], по нашему мнению, оптимальным способом приближения функции молокоотдачи является аппроксимация по методу наименьших квадратов. 45

Однако следует учитывать, что адекватность модели будет зависеть от точности приближения [84]. Кроме того, чтобы математическая модель была применима не к единичному процессу, а имела широкое приложение, необходимо построить параметрическое семейство моделей, т.е. необходимо явно указать зависимость параметров модели от данных, получаемых в результате эксперимента [85].

По нашему мнению, параметрический подход к моделированию обладает рядом преимуществ по сравнению с единичной моделью: во-первых, параметрическая модель применима к широкому кругу близких по характеру явлений, к которым можно отнести процессы молокоотдачи, а выбор конкретной модели осуществляется фиксацией ее параметров [3, 79]; во-вторых, такое моделирование обладает определенной степенью "шаблонности", что позволяет каталогизировать модели по способу приближения, а выбор конкретного шаблона можно осуществлять в зависимости от характера экспериментальных данных [86].

Кроме этого может быть получена дополнительная информация о функции молокоотдачи - интервалы незначительного изменения производной функции, т.е. интервалы времени, для которых в любых двух точках значение производной отличается на величину не большую заданной.

Если поставить задачу глобального приближения функции с помощью какого-либо интерполяционного полинома, то построение модели выявляет следующий ряд вопросов, которые требуют решения: выбор степени интерполяционного многочлена, выбор стратегии определения узлов интерполяции, оценка погрешности интерполяции, оценка чувствительности интерполяционного многочлена к погрешностям входных данных. Затраты вычислительных ресурсов, необходимые для их решения, неадекватны решаемой проблеме. Таким образом глобальная полиномиальная интерполяция может привести к неудаче или оказаться неэффективной [87, 88, 89].

Интерполяция функции молокоотдачи с помощью кубического сплайна, как наиболее распространенного метода, реализованного во многих про граммных продуктах [90, 91, 92], требует дополнения таблицы 1 значениями первых и вторых производных в рассматриваемых узлах, что приводит к необходимости проведения дополнительной обработки данных эксперимента и значительной сложности вычислений.

Методика лабораторных исследований

Поскольку эффективность работ, связанных с созданием физиологичной конструкции доильного аппарата практически полностью зависит от результатов исследований влияния параметров аппарата на организм животного, проблема создания методологической основы для реализации лабораторно-стен- довых испытаний прежде всего рассматривалась в аспекте определения критерия физиологичности.

Существующие методики испытания доильных аппаратов не представляют возможности для получения достоверной информации о предполагаемой реакции животного при взаимодействии его с исполнительными элементами исследуемого аппарата. Это обусловлено тем, что в процессе молоковыведе- ния животное подверженное воздействию множества разнообразных факторов, в той или иной степени определяющих его физическое состояние вообще и интенсивность молокоотдачи в частности. То есть, фактически суть стоящей проблемы заключается в том, что реализация процесса жизнедеятельности животного в естественных макро-, или искусственных микроклиматических условиях предполагает реактивную лабильность его анатомических, морфологических и физиологических параметров. В этом случае, как показывает практика, что статичная , что и динамическая имитация какого-либо из параметров животного, рекомендуемого для проектирования испытательного стенда в соответствие с существующими методиками исследования доильного оборудования не обеспечивает требуемый уровень объективности физиологической оценки испытываемых доильных аппаратов. Более того, если учитывать то обстоятельство, что, как правило, исследуется реакция на процесс машинного молоковыведения не одного «среднестатистического» животного, выделенного по специальным критериям, а любого, представленного от различных групп и пород скота, при условии нестабильности физического состояния коров, то встает вопрос о методической целесообразности проведения лабораторно-стендовнх исследований доильных аппаратов вообще. Техническая имитация какого-либо параметра организма животного представляет из себя сложный дорогостоящий процесс, относящийся к сфере высокоточных технологий. В связи с этим, необходимо, чтобы разработанная методика и соответствующее ей лабораторно-стендовое оборудование имели реальное экономическое обоснование и давали информационный материал для анализа инструкционных и технологических недостатков существующих доильных аппаратов, а также для определения перспективных направлений их совершенствования.

В связи с этим, особое внимание обращает на себя факт «наползания» доильного стакана в процессе машинного доения на сосок вымени коровы, вследствие чего происходит пережатие верхнего устья соснового канала. Причина этого явления заключается в том, что в конечной фазе молоковыведения тургор стенки основания железистой цистерны уменьшается, так как уменьшается внутривыменное давление, и дряблые ткани соска втягиваются в доильный стакан. В результате механически закупоривается отверстие между железистой цистерной и цистерной соска. Происходит, так называемое, «сухое» доение, что крайне отрицательно влияет на здоровье животного, вызывая заболевание коров маститом и выбраковку их из молочного стада. Таким образом, систематически не додаивается 6...8% от общего удоя молока жирностью 10... 16%, а коровы преждевременно уходят в запуск.

Проведенные патентные исследования показали, что конструкторы доильных аппаратов при проектно-исследовательских работах уже предпринимали попытки предотвратить, или хотя бы уменьшить, величину наползания доильных стаканов на соски вымени в процессе машинного доения. Модифи-цированные доильные аппараты, оснащенные специальными тормозящими приспособлениями, действительно имеют тенденцию к снижению скорости перемещения доильных стаканов по соскам, но дать сравнительную оценку значимости как предполагаемого, так и реального воздействия доильного аппарата на организм животного разработанные на сегодняшний день экспериментально-исследовательские методики могут только с большой погрешностью.

Таким образом, для получения достоверных результатов лабораторно- стендовых испытаний при сравнении доильных аппаратов различных конструкций в качестве критерия физиологичности целесообразно принять степень «наползания» доильных стаканов на соски вымени [113]. Чем меньше доильные стаканы наползают на соски, тем совершенней в конструктивном и технологическом плане является эксплуатируемый доильный аппарат, поскольку сразу решается несколько основополагающих вопросов. Исключается машинное додаивание, снижается вероятность «сухого» доения, и, к тому же, значительно уменьшается необходимость в технологическом обеспечении стимулирующего эффекта для поддержания лактационной доминанты. Вследствие этого резко снижается затраты ручного труда, увеличивается количество выдоенного молока, при условии уменьшения его себестоимости, а также обеспечивается полноценная реализация генетического потенциала молочного скота.

Выбор в качестве критерия физиологичности доильного аппарата степени «наползания» доильного стакана на сосок вымени предполагает разработку специального стендового комплекса или универсального испытательного стенда, в основе технологической реализации которого лежит универсальный имитатор соска вымени коровы.

Методика оценки экономической эффективности

1. В результате теоретического исследования проблемы создания доильных аппаратов установлено, что наиболее целесообразно их проектирование начинать с определения оптимальных значений конструктивно-режимных параметров функциональной структуры аппарата, что дает повышение технико- экономических показателей на 20 - 30% на этапе создания структурной схемы, - на 30 - 50% на этапе создания принципиальной схемы, - на 10 - 15% при формировании рабочей документации.

2. Разработана модель оптимизации конструктивно-режимных параметров, в основу которой положена характеристика молокоотдачи лактирующего животного, обеспечивающая адекватность технической функции доильного аппарата функциональным особенностям молочной железы с ошибкой моделирования не более 4.6%.

3. На основе теории гидропневматических систем предложена функциональная структура доильного аппарата отсасывающего типа и ее математическое описание, позволяющие давать оценку функциональным возможностям технического средства, с ошибкой не превышающей 5%, что обеспечивает их физиологическую пригодность и создает предпосылки внедрения в практику машинного доения вычислительного эксперимента.

4. В результате экспериментальных исследований установлено, что предлагаемая методика вычислительного эксперимента, позволяющего оптимизировать параметрические характеристики конкретных технических, анатомических, физиологических и имитационных элементов системы "Доильная машина - испытательное оборудование - животное", делает возможным снижение величины наползания доильных стаканов на соски вымени коровы в среднем до 4.8 мм за 3 - 4 дойки, причем, данное значение остается стабильным на протяжении 8-10 доек.

5. Предложена методика испытаний доильных аппаратов на стенде с оригинальной конструкцией, обеспечивающем имитацию основных характе-ристик соска в процессе молокоотдачи (конфигурация поверхности соска вымени коровы, состояние кожного покрова соска - шероховатость, диаметр соска, упругость соска в процессе молокоотдачи животного, длительность периода молокоотдачи), позволяющая осуществлять экспертирование различных конструкций доильных аппаратов и установку их режимов работы адекватно физиологическим особенностям коров.

6. Абсолютный показатель экономии стоимостных затрат на один доильный аппарат при использовании разработанного математического и методологического обеспечений составил 638.33 руб. в ценах 2000 года.

Похожие диссертации на Обоснование методики оптимизации конструктивно-режимных параметров аппаратов для доения коров в режиме адекватном их физиологическим особенностям