Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Процесс и стимулы молокоотдачи, влияние их на машинное доение коров , 9
1.2 Исполнительные органы доильных аппаратов и их классификация 14
1.3 Обзор научных работ по исследованию доильных аппаратов 39
1.4 Основные направления совершенствования исполнительных органов доильных аппаратов. Цель и задачи исследования 44
2. Теоретические иследования процесса работы исполнительных органов доильного аппарата 54
2.1 Анализ пневматического привода усовершенствованных доильных стаканов 54
2.2 Расход воздуха исполнительными органами доильного аппарата 64
2.3 Определение величин давления сосковой резины на сосок вымени коровы при работе доильного аппарата 67
2.4 Оценка степени воздействия механических давлений сосковой резины на рецепторы соска 80
Выводы 82
3. Программа и методика экспериментальных исследований 84
3.1 Общая программа и методика исследований 84
3.2 Описание приборов и экспериментальной установки 85
3.3 Частные методики экспериментальных исследований 92
3.3.1. Методика определения физико - механических свойств материалов гибких оболочек доильного стакана 92
3.3.2 Методика определения частоты пульсаций в исполнительных органах доильного аппарата 91
3.3.3 Определение соотношения между тактами и степени влияния на не- 98 го основных параметров доильных стаканов
3.3.4 Определение давлений сосковой резины на сосок вымени коровы при работе исполнительных органов доильного аппарата 99
3.3.5 Методика определения поперечных деформаций резиновых оболочек доильного стакана 101
3.3.6 Зависимость пропускной способности аппарата с экспериментальными стаканами от их основных параметров 102
3.3.7. Расход воздуха исполнительными органами и коэффициенты расхо да воздуха пневмолинии их привода 103
3.4 Техника обработки опытных данных 104
4. Результаты исследований процесса работы экспериментальных доильных стаканов 106
4.1 Физико — механические свойства сосков вымени коров и материалов доильного стакана 106
4.2 Влияние основных параметров доильных стаканов на частоту пульсов. 112
4.3 Длительность переходных процессов в камерах доильных стаканов 116
4.4 Влияние основных параметров исполнительных органов доильного аппарата на длительность и соотношение тактов 120
4.5 Результаты исследований деформации оболочек доильного стакана и их механического воздействия на соски вымени коровы 124
4.6 Результаты исследований пропускной способности доильного аппарата с исследуемыми исполнительными органами... 130
4.7 Расход воздуха исполнительными органами дольного аппарата и коэффициенты расхода воздуха их пневмопривода 134
Выводы , 137
5 .Результаты производственной проверки доильного аппарата с экспериментальными исполнительными органами и расчет экономической эффективности их применения 139
5.1 Результаты производственной проверки работы экспериментальных исполнительных органов доильного аппарата 139
5.2 Экономическая эффективность использования экспериментальных исполнительных органов доильного аппарата 155
Выводы , 162
Общие выводы 163
Литература 166
Приложения 180
- Исполнительные органы доильных аппаратов и их классификация
- Определение величин давления сосковой резины на сосок вымени коровы при работе доильного аппарата
- Описание приборов и экспериментальной установки
- Результаты исследований деформации оболочек доильного стакана и их механического воздействия на соски вымени коровы
Введение к работе
В повышении уровня производства продукции молочного животноводства и улучшении ее качества большое значение, наряду с кормлением, поением и содержанием животных, имеет машинное доение коров.
Эффективность работы доильных машин и технологии в целом в значительной степени определяется такими показателями, как скорость доения, полнота извлечения молока и поддержание рефлекса молоко отдачи на высоком уровне в течение всего процесса доения.
Данные отечественных и зарубежных исследователей показывают, что существующим отсасывающим доильным аппаратам присущи такие распространенные недостатки, как медленное выдаивание молока, недостаточная стимуляция животных к отдаче молока в процессе доения и необходимость применения дополнительных затрат ручного труда по механическому, а нередко и ручному додаиванию их. Применение таких аппаратов повышает опасность заболевания коров маститами, а из - за неполного выдаивания их ведет к снижению продуктивности животных в сравнении с ручным доением.
Эти недостатки привели к разработке новых, более сложных физиологических требований к эксплуатации доильных машин, осуществление которых на практике затруднено. К ним относятся стимулирование отдачи молока у коров перед доением и во время доения с помощью специальных дополнительных устройств к доильному аппарату, быстрое отключение аппаратов после окончания доения и другие требования. Конструкция аппаратов при этом усложняется, а показатели надежности их снижаются.
Поэтому необходимо дальнейшее совершенствование конструкции существующих доильных аппаратов и разработка новых механизмов для извлечения молока из вымени коровы.
Значительную эффективность при этом имеют различного рода массаж-ники. Исследования их показали возможность повышения средней интенсивно-
сти молоковыведения на 20...60% и увеличения продуктивности коров на
9,3...27.8%/3,4/.
Широкое распространение получила ручная стимуляция, при которой оператор машинного доения обмывает вымя, массирует его вручную вытирает полотенцем. Этот способ достаточно хорошо отработан и описан многими исследователями. Стимуляция молокоотдачи механическими устройствами или массажниками способствует более полному извлечению молока из вымени и увеличению продуктивности коров, позволяет более стабильно готовить вымя к дойке и увеличить производительность доильной установки на 10,4%. При этом время машинного доения уменьшается на 13% /4, 14/.
Большое место физиологи отводят термической стимуляции рефлекса молокоотдачи. Так, горячее обмывание не только способствует выведению жира, но и стимулирует его дополнительное образование /17/.
Однако все эти устройства усложняют не только конструкцию доильного аппарата, но и требуют увеличения перечня технологических операций доения коров и усложняют процесс их доения.
Эти недостатки несколько устранены в доильных аппаратах выдавливающего типа /92/, но сложность конструкции их исполнительных органов и привода сдерживает широкое распространение таких аппаратов. Поэтому остается актуальной задача совершенствования исполнительных органов отсасывающих доильных аппаратов, широко распространенных как в молочных хозяйствах России, так и за рубежом.
Вакуум доильных установок оказался более удобным как для извлечения молока, так и крепления исполнительных органов (доильных стаканов) на сосках вымени коровы. Однако массирующее воздействие доильных стаканов на соски вымени недостаточное и не превышает пороговых значений давления на мехорецепторы, достаточных для "запуска" механизма отдачи коровой молока и поддержания его на достаточном уровне в процессе доения.
Настоящая работа посвящена обоснованию процесса работы исполнительных органов с приводом от вакуума, обеспечивающего извлечение молока
из соска не только отсасыванием под действием вакуума, но и выдавливание его, как вручную, а также определению оптимальных параметров и режимов работы их с целью улучшения процесса машинного доения.
Предусматривалась также оценка работы их непосредственно на молочных фермах по времени выдаивания коров и полноте извлечения молока, обоснование состава и продолжительности операций технологического процесса доения коров доильными аппаратами с такими исполнительными органами.
В работе на основе известных положений газовой динамики пневмопривода машин — автоматов установлены закономерности истечения и наполнения камер доильных стаканов воздухом. Описано воздействие на сосок блока оболочек стакана с деформаторами, произведен анализ силового воздействия сосковой резины на сосок вымени коровы.
Экспериментальные исследования по обоснованию параметров доилных стаканов проведены с использованием современных измерительных приборов и методик.
Определено рациональное распределение длительности тактов в усовершенствованных доильных стаканах, получены величины поперечных деформаций соска и сосковой резины, установлены закономерности тактов и частоты пульсов. Определены расход воздуха, скорость извлечения молока в зависимости от частоты пульсаций и глубины вакуума, параметров сосковой резины и ее деформатора.
Конструктивные решения по теме диссертации защищены патентом России на изобретение № 2181241.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы: - усовершенствованный принцип извлечения молока из вымени коровы путем отсасывания и последующего выдавливания его из сосков исполнительными органами доильного аппарата, имеющего пневмопривод от вакуумной системы доильной установки;
уточненные математические модели пневмопривода доильных стаканов и степени механического воздействия их на соски вымени в режимах высасывания и выдавливания молока из них;
результаты сравнительных исследований усовершенствованных исполнительных органов доильного аппарата в лабораторных и производственных условиях по обоснованию параметров и режимов работы их, последовательности и продолжительности технологических операций доения коров.
Цель исследования — повышение эффективности работы исполнительных органов доильных аппаратов в процессе извлечения молока из сосков вымени коровы доильными стаканами с приводом от вакуумной системы доильной установки..
Объект исследования - процесс извлечения молока из сосков вымени коровы доильными стаканами с приводом от вакуумной системы доильной установки.
Предмет исследования - изучение режимных характеристик и параметров, влияющих на качественные показатели процесса доения.
Научная новизна состоит в уточнении зависимостей пневматического привода доильных стаканов в режиме выдавливания молока, расхода воздуха исполнительными органами доильного аппарата, давления сосковой резины с де форматорами на сосок вымени, поиске граничного суммарного механического воздействия сосковой резины на рецепторы соска для обеспечения рефлекса молокоотдачи у коров.
Практическая ценность работы заключается в обосновании усовершенствованного технологического процесса доения коров путем отсасывания молока из соска с последующим выдавливанием его при такте сжатия, в обосновании параметров и режимов работы доильного аппарата с исполнительными органами выдавливающего типа с приводом от "вакуума". Новизна технических решений защищена патентом РФ №2181241.
Исполнительные органы доильных аппаратов и их классификация
За все время развития доильной техники в конструкцию современных аппаратов и их исполнительных органов вносились различные усовершенствования, цель которых - улучшение работы доильного аппарата. В настоящее время исполнительные органы доильных аппаратов различаются по следующим признакам: по роду используемой для извлечения молока силы, по принципу работы, а также по конструкции исполнительного органа (доильного стакана). По роду используемой силы для извлечения молока из сосков вымени коровы исполнительные органы подразделяются на выжимающие и отсасывающие. По принципу работы на трехтактные и двухтактные, а также непрерывного отсоса. В зависимости от конструкции доильного стакана аппараты подразделяются на аппараты с двухкамерными и однокамерными стаканами. Кроме того, их можно разделить на аппараты попарного и одновременного доения, имеются также многокамерные исполнительные органы. Кроме того по назначению исполнительные органы могут быть индивидуальными для одного соска вымени, сблокированными для двух сразу и виде групповой чаши для всего вымени с сосками. Классификация исполнительных органов доильных аппаратов
Однокамерный доильный стакан имеет конусообразную форму. Стенки его сделаны из твердого (чаще прозрачного) материала. В верхней части стакана находится резиновый колпак, предназначенный для лучшего присасывания стакана к соску /72/. Однокамерный доильный стакан работает следующим образом. Во время первого такта из него откачивается воздух до разрежения 48...53 кПа. Такая разность давлений действует примерно 0,5 секунд. Сосок вытягивается, конец его упирается в корпус стакана, сфинктер соска раскрывается и молоко вытекает из него. Происходит такт сосания, номинальная разность давлений при этом действует на сосок, а стенки его подвергаются воздействию меньшего разрежения, так как кончик соска успевает опуститься на конус до того, как образуется номинальная разность давлений, и препятствует отсасыванию воздуха из верхней части стакана. Во время второго такта (отдыха) в стакан от коллектора подается воздух и давление в нем повышается до атмосферного (рис. 1.2, б). Сосок при этом укорачивается, истечение молока из него прерывается, и в соске в какой-то мере восстанавливается кровообращение, нарушенное во время такта сосания. Конструкция присоска в таких доильных стаканах и форма конусной части тормозят процесс доения, а работа ими требует тщательный предварительной подготовки коровы к доению. В целях устранения указанного недостатка В.Ф. Королевым /86, 87, 88/ была предложена конструкция аппарата со стаканами, имеющими гофрированные присоски. Этот доильный аппарат получил название "Стимул", схема его работы представлена на рис. 1.3 /88/. На этом аппарате установлен пульсатор 4 от трехтактного доильного аппарата и коллектор 3. Доильные стаканы 2 оборудованы гофрированными присосами 1 и имеют дополнительные грузы 3 для устранения наползания их на соски вымени в конце доения. От общепринятых двухтактных доильных аппаратов он отличается тем, что имеет такты сосания и отдыха.
При его работе в первый момент от пульсатора в верхнюю камеру коллектора подается вакуум, мембрана его поднимается, и клапаны его переключаются. Верхний клапан закрывается, а нижний открывается. В доильном стакане под соском создается вакуум. Гофрированный присосок несколько сжимается, подталкивая вымя коровы, а сосок вытягивается. Происходит такт сосания (рис 1.3,а). Под действием вакуума под соском и давления внутри вымени молоко истекает из сосков и поступает через коллектор в доильное ведро. Схема работы однокамерных доильных стаканов в аппарате "Стимул"
Далее пульсатор подает в верхнюю камеру коллектора воздух атмосферного давления. Клапаны коллектора переключатся - верхний открывается, а нижний закрывается. В доильные стаканы под соски поступает воздух атмосферного давления. Наступает такт отдыха (рис. 1.3, б): присосок растягивается, сосок сокращается, в нем в какой - то мере восстанавливается кровообращение. После этого в верхнюю камеру коллектора 2 от пульсатора снова подается вакуум, клапаны коллектора переключаются, В доильные стаканы распространяется разрежение из доильного ведра. Затем процессы повторяются. Основным недостатком таких исполнительных органов является слабое механическое воздействие на соски. Широкое распространение получили двухкамерные исполнительные органы /6, 7, 72, 73, 86, 88, 103, 105/ в различных доильных аппаратах отечественного и зарубежного производства. Наибольшее распространение двухкамерные доильные стаканы получили в двухтактных отсасывающих доильных аппаратах. Так отечественный аппарат АДУ-1 состоит из двухкамерных доильных стаканов, коллектора, пульсатора, доильного ведра с крышкой и шлангов, соединяющих эти узлы между собой. Коллектор в нем (рис. 1.4, а) имеет две камеры - распределительную 9 для пневмопривода межстенных камер доильных стаканов и камеру 10 постоянного вакуума для вакуум ирования подсосковых камер стаканов, сбора молока из всех доильных стаканов и отвода его к доильному ведру. В молочной камере коллектора имеется клапанное устройство 16 для ввода воздуха атмосферного давления в молочную линию аппарата, что обеспечивает транспортировку молока по шлангу 4 к доильному ведру. Пульсатор имеет корпус с крышкой, основание, мембрану 13 и стержень с клапанами 6 и 12. Ими пульсатор разделен на четыре камеры: камеру III постоянного атмосферного давления, камеру II переменного вакуума, камеру I постоянного вакуума и управляющую камеруIV. Камеры II и IV переменного вакуума соединены между собой каналом с винтом 14 регулировки частоты пульсаций аппарата. Исполнительные органы двухкамерного типа работают в этом аппарате следующим образом. При подаче вакуума в камеру I постоянного вакуума из доильного ведра при открытом зажиме на молочном шланге он поступает в подсосковые камеры 8 исполнительных органов. При появлении вакуума в камере I пульсатора на мембрану действует сила снизу вверх. Через открытый нижний клапан пульсатора вакуум распространяется в камеру 9 коллектора и далее в межстенные камеры 7 доильных стаканов. В обеих камерах доильных стаканов в этот момент действует вакуум, происходит такт сосания (рис. 1.4, а). Молоко под действием разности давлений под соском и в вымени коровы отсасывается из сосков и транспортируется в доильное ведро.
Определение величин давления сосковой резины на сосок вымени коровы при работе доильного аппарата
Эффективность и скорость извлечения молока из вымени коровы в большой степени зависит не только от величины вакуума под соском, но и от степени воздействия сосковой резины на боковые стороны соска. При этом в такт сосания сосковая резина не сжата, на боковую поверхность соска воздействует со стороны сосковой резины небольшое давление, вызванное предварительным натяжением сосковой резины, а на кончик соска длиной в 1.5...2 см — вакуум в под сосковой камере исполнительного органа доильного аппарата и сила внут-ривыменного давления молока. Под действием этих сил ткани кончика соска растягиваются, раскрывая сфинктер соска, и молоко высасывается из его цистерны.
Сосковая резина является цилиндрической оболочкой из изотропного материала. Толщина ее постоянна и мала в сравнении с радиусом. При небольших поперечных деформациях сосковой резины, не превышающих 10...5 % ее радиуса, имеющих место при такте сосания, можно предположить в целях некоторого упрощения расчета параметров доильных стаканов, что при осевом растяжении она подчиняется известному закону Гука /91, 92/. Этим мы допускаем, что осевое растяжение ее в доильных стаканах осуществляется в пределах начальных растяжений, где зависимость между условным напряжением f и относительной деформацией Є (удлинением) близка к линейной. Для сосковой резины, находящейся под действием осевого натяжения при такте сосания Красновым И.Н. и Карташовым Л.П. /91, 101/ получены расчетные зависимости для определения поперечных деформаций и сил давления на сосок. Так Краснов И.Н. /91, 92/ для эллиптической формы соска приводит следующую зависимость для определения поперечной деформации сосковой резины:
Эти зависимости получены для длинной замкнутой оболочки, оба края которой заделаны, из-за чего поперечные деформации их равны нулю. Такая оболочка частично опирается на упругое основание в виде соска вымени коровы. Решения вопроса деформаций промежуточной резиновой оболочки доильного стакана, контактирующей с деформатором соска в литературе нет. Эта оболочка выполнена из того же материала, что и сосковая резина. Для условного напряжения f ее при растяжении справедлива зависимость /101/: / = -l-;rrL (2.27) где E -- модуль по истинному напряжению а, зависящий от режима деформации, определяемый по экспериментально найденным с и s: ,. ,. L +AL E = f- , (2.28) где L0 - начальная длина сосковой резины, мм; L - текущая длины сосковой резины под действием осевой силы, мм; AL - удлинение резины, мм. Промежуточная резиновая оболочка является также замкнутой цилиндрической оболочкой и длиной, так как: L 2.5-R-J , (2.29) где R- радиус ее срединной поверхности, мм; е- толщина оболочки, мм. Оба края этой оболочки доильного стакана также заделаны, поэтому поперечные деформации их равны нулю /91, 92/. Решение задач равновесия оболочек при упругих деформациях основано на двух гипотезах Кирхгофа- Лява /107, 112, 113/: деформированное состояние оболочки определяется только деформированным состоянием ее срединной поверхности и всякий тонкий элементарный слой материала ее, параллельный срединной поверхности оболочки, находится в условиях плоского напряженного состояния. Во время такта сосания на промежуточную резиновую оболочку действует только осевая сила Р натяжения в доильном стакане. По теории упругих оболочек /97, 100, 131/, величина поперечной деформации ее при этом определяется по формуле: w = R
E-h / sA L m (2.30) где Sj и S2 - растягивающие усилия соответственно в меридиальной плоскости и в плоскости параллельного круга оболочки, отнесенные к единице их длины, Н/мм; т- число Пуассона, которое для ненаполненых резин принимается равным т=0,5. (2.31) (2.32) С учетом влияния заделанных краев по данным Лурье А.И. /111/ растягивающие усилия будут: Р 1 2TT-R S2=R [Qo- p(xhQl (xll где / = \ т т R Qo и Q] - перерезывающие усилия соответственно в нижнем и верхнем заделанных краях премежуточной резиновой оболочки доильного стакана, Н; ф(х) - функция независимой переменной типа (р(х) =е Х (cos X - sin х). По его данным величина поперечной деформации любой точки такой оболочки будет определяться выражением: Р w = (2.33) 0 г—Ц {х)+ рх-\). 2тг-т-Е-е s 1 71 Максимальный прогиб такой оболочки будет в центре ее, где влиянием краев на поперечную деформацию ее можно пренебречь, так как (р{\) = р(х J» 0. Тогда И max 27fm-E-e (2.34) Образующая деформированной оболочки под действием осевой силы Р ее натяжения представляет собой часть окружности радиуса Ri, как и в работах Карташова Л.П /67, 68, 70/: R. = 2 2 L +4-С0 щах max 1 8-00 (2.35) Тогда поперечная деформация в любой точке сосковой резины (рис. 2.2) без учета влияния соска может быть определена по следующей зависимости: а = R (cosa - cosa), (2.36) Схема прогиба промежуточной резиновой оболочки сосковой резины (а) и тканей соска (б) под действием осевой нагрузки в такт сосания N. TJ. а Рис. 2.2 где а - угол между радиусом R) окружности меридионального сечения в искомой точке прогиба оболочки с горизонтальной осью (рис. 2.2).
Описание приборов и экспериментальной установки
Общая схема экспериментальной установки для исследования параметров и режимов работы доильного аппарата с исполнительными органами выжимающего типа приведена на рисунке 3.1. Установка содержала силовую станцию (электродвигатель 1 и вакуум-насос 2). Для стабилизации глубины вакуума в ней использовался серийный вакуум-баллон 3. Глубина вакуума регулировалась грузовым регулятором 4. Величина разрежения в магистрали измерялась с помощью контрольного вакуумметра 5. Наряду с этим в лабораторных условиях и на молочной ферме использовался серийный индивидуальный доильный аппарат АИД — 1, оборудованный тензоаппаратурой для исследований динамики пневмопривода усовершенствованных исполнительных органов. Этот агрегат имел раму на колесах, на которой установлен доильный аппарат с исследуемыми доильными стаканами, вакуумный насос и искусственное вымя. Для записи давлений в камерах доильного стакана, было изготовлено тен-зозвено такой же конструкции, как и в опытах Краснова И.Н. /93/ и Щербины СВ. /145/. Каждое звено (рис.3.2) состояло из корпуса 1, гайки 2 и мембраны 3 из высокоуглеродистой стали. Общая схема экспериментальной установки 1- электродвигатель; 2- вакуум-насос; 3- вакуум-баллон; 4- вакуум-регулятор; 5- вакуумметр; 6- доильное ведро; 7- пульсатор; 8- коллектор; 9- доильные стаканы; Рис. 3.1 На мембрану 3 наклеивались рабочие проволочные датчики 4, а компенсационные - на корпус 1. Они образовывали половину измерительного моста. Вторая половина его была вмонтирована в усилитель. Полученный тензометри-ческий мост применим для динамических измерений в диапазоне частот от 0 до 150 Гц/135/. Общий вид доильных стаканов с тензозвеньями для измерения давлений в их камерах представлен на рис. 3.3. Габариты датчиков и их размещение на доильном стакане не оказывали влияния на процесс работы доярки, а сам датчик не приводил к резкому изменению объема камер исполнительных органов доильного аппарата. Датчик имел небольшой внутренний объем, из-за чего погрешность измерения давлений уменьшилась в сравнении с серийными устройствами для этой цели. Тарировка датчиков осуществлялась подачей в полость между корпусом 1 и мембранной 3 вакуума от 0 до 70 кПа с интервалом через каждые 10 кПа.
Тарировка производилась с двухкратной повторностью сначала с увеличением нагрузки на датчики, а затем с постепенным снижением ее до нуля. На каждом интервале давлений производилась запись прямой (ступени записи) на АЦП. Давление сосковой резины на поверхность соска определялось с помощью тензометрического соска, разработанного Красновым И.Н. /91, 93/. При определении скорости доения доильным аппаратом с усовершенствованным исполнительным органом выжимающего типа применялась экспериментальная установка (рис.3.4), также разработанная Красновым И. Н. /91, 92/. Она состояла из емкости для жидкости 1, искусственного вымени 2, исследуемого доильного аппарата 3 и устройства для замера надоенной жидкости 4. Для искусственного вымени (рис 3.5) использован прозрачный цилиндр 12, на котором нанесены деления через каждые 0,5 л. Дно 16 цилиндра со штуцерами 2 для искусственных сосков 1 вместе с верхней крышкой 11 через прокладки 3 и 6 посредством трех шпилек 5 прижималось к цилиндру. Верхняя крышка имела отверстие 7 для соединения с атмосферой и втулку 8, в которую внутрь цилиндра вставлена трубка 13. Установка для определения скорости доения исполнительными органами доильного аппарата 1 - емкость для жидкости; 2 - искусственное вымя; 3 - экспериментальные стаканы; 4 - устройство для замера выдоенной жидкости. Рис. 3.4 Схема искусственного вымени Патрубок 9 служил для подачи воды в цилиндр через шланг 10. На нижнем конце трубы 13 был закреплен корпус откидного клапана 4 с поплавком 15. Соски были изготовлены из пищевой резины. Толщина стенки каждого соска составляла 0.5 мм и по объемной жесткости с водой соответствовала жесткости сосков вымени коровы. Сфинктер соска выполнен в виде отверстия в соске, закрытого ножкой грибовидного штифта. Подбором их регулировалась "тугодойность" сосков. Исполнительные органы закреплялись на искусственные соски, и доильный аппарат включался в работу.
Результаты исследований деформации оболочек доильного стакана и их механического воздействия на соски вымени коровы
Поперечные деформации сосковой резины исследуемого доильного стакана при такте сосания незначительны в сравнении с диаметром (табл.4.8) и зависят от натяжения ее в корпусе доильного стакана и длины оболочки. Таблица 4.8 Величины поперечных деформаций сосковой резины (023 мм, t — 2,5 мм) исполнительного органа аппарата при различной степени ее натяжения в корпусе доильного стакана Силы механического давления ее на сосок в этот момент работы исполнительных органов доильного аппарата зависят, в основном, от размеров и формы соска вымени коровы. Они не превышают 3...5 кПа и не оказывают заметного влияния в создании рефлекса отдачи молока коровой. Наибольшие деформации соска и сосковой резины происходят при сжатии его деформатором в процессе такта выжимания молока. При такте выжимания в экспериментальном доильном стакане на сосок вымени коровы действует вакуум под соском и сила давления лепестков де-форматора. Эти факторы являются основными раздражителями в исполнительных органах доильного аппарата, вызывающими доильное возбуждение животного и обеспечивающими расслабление сфинктера соска. При такте выжимания межстенные камеры доильных стаканов заполняются воздухом атмосферного давления, и сосковая резина вместе с лепестками деформатора промежуточной оболочкой сжимается. При этом давление одновременно начинает увеличиваться по всем зонам соска. Однако максимум давления наступает на участках не одновременно (точки а, б, с, d рис.3.11). Сначала сосок под действием вакуума постепенно сжимается у основания, а затем сжатие распространяется к кончику соска (точка d), имитируя ручное доение, или процесс сосания теленком. Силы давления сосковой резины на сосок зависят от велины ее поперечной деформации. При определении величин поперечных деформаций сосковой резины в экспериментальном доильном стакане были получены значения прогибов ее, которые представлены в таблице 4.9.
Данные таблицы 4.9 показывают, что наибольшее значение величины поперечной деформации достигается у основания соска. Это может способствовать более эффективному стимулирующему массажу основания соска и отделению его цистерны от цистерны вымени при такте выжимания. Кроме того этим обеспечивается устранение возможного обратного тока молока в цистерну вымени при сжатии соска. В рабочем диапазоне величин разрежения наибольшая поперечная деформация сосковой резины составляет 5...5,5 мм, что вполне достаточно для сжатия соска вымени коровы с объемной жесткостью порядка (2...5) 10 кН/м , так как сосок диаметром 22...24 мм может быть пережат в поперечном направ 126 лении до толщины 12...13 мм /91/. Далее упругость его тканей возрастает в десятки раз и ставит последующую его деформацию бесполезной в процессе извлечения молока. Значения величин поперечных деформаций сосковой резины в экспериментальном доильном стакане при такте выжимания Сравнение теоретических значений деформации оболочек и сил давления их на участке соска с экспериментальными (таблица 4.10) показывает достаточно высокую сходимость результатов, что свидетельствует о целесообразности использования полученных в главе 2 зависимостей для расчета параметров усовершенствованных доильных стаканов на стадии их проектирования. Так как такт выжимания осуществляет стимулирующее воздействие на соски и способствует вырабатыванию рефлекса молокоотдачи у коров, то необходимо знать величины сил, действующих на отдельные участки соска.
Это позволит сравнить действие исполнительного экспериментального органа доильного аппарата на соски вымени с существующими доильными аппаратами. Установлено, что наибольшее влияние на величину этих сил в экспериментальном стакане, как и в существующих аппаратах, оказывает значение рабочей глубины вакуума (таблица 4.11). Увеличение вакуума ведет к росту сил, действующих на все участки соска. Анализируя представленные значения, видно, что силы, действующие на сосок, больше воздействуют на основание его с постепенным изменением к верхушке соска: сжатие его лепестками деформатора происходит сначала у основания, а затем, по мере поступления вакуума оно распространяется по всей его длине. Сравнительные данные по определению деформаций оболочек и сил давления их на участки соска экспериментальным и расчетным путем с применением зависимостей главы 2 (h=50 кПа, п=1Гц, t,: t2=33:67%) Это заметно и на фрагментах осциллограмм сил давления сосковой резины исследуемых исполнительных органов на участки тензососка (рис. 4.12): вершины максимальных давлений кривых записи по участкам соска у исследуемого доильного стакана выдавливающего типа постепенно смещаются
