Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований... 9
1.1. Состояние исследований доения коров доильными аппаратами 9
1.2. Классификация и анализ доильных аппаратов 22
1.3. Цель и задачи исследований 39
2. Обоснование конструктивно-технологической схемы и основных параметров доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 41
2.1. Разработки конструктивно-технологической схемы доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 41
2.2. Теоретическое обоснование доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 48
2.2.1. Определение значения еакуумметрического давления, не
обходимого для удержания подвесной части доильного ап- Ь парата с однокамерными доильными стаканами на сосках вымени 48
2.2.2. Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров пневмоклапана 56
2.2.2.1. Расчет диаметра впускного отверстия пневмо клапана 57
2.2.2.2. Расчет геометрических параметров мембраны пневмоклапана 58
2.2.3. Расчет коллектора доильного аппарата 59
2.3. Выводы , 66
3. Программа и методика экспериментальных исследований доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 68
3.1, Исследование морфологических параметров сосков вымени животных 70
3.2, Методика определения характера зависимости диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана 72
3.3. Методика определения характера зависимости усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве 75
3.4. Методика определения вакуум метрического давления, необходимого для удержания доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами на сосках вымени коров 78
3.5. Методика определения изменения давления в рабочей камере пневмоклапана во времени в зависимости от диаметра впускного отверстия 80
3.6. Методика определения изменения давления в камере управления коллектора во времени в зависимости от диаметра впускного отверстия 82
3.7. Методика определения изменения давления в камере управлении коллектора во времени в зависимости от глубины отверстий для откачки воздуха 83
3.8. Методика исследований по оптимизации конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами... 84
4. Резулыагы экспериментальных исследований доильного анпарата с однокамерными доильными стаканами 87
4.1. Результаты исследований морфологических параметров сосков вымени животных 87
4.2. Результаты исследований по определению зависимости диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана. Определение значения силы, способствующей удержанию доильного стакана за счет ваку-умметричеекого давления в присоске 88
4.3. Результаты исследований по определению зависимости усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве. Определение силы треиия между соском и стенкой однокамерного доильного стакана 91
4.4. Результаты исследований по определению вакуумметрического давления необходимого для удержания подвесной час
ти доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами на сосках вымени коров. 94
4.5. Результаты исследований по определению зависимости изменения давления в рабочей камере пневмоклапана во времени от диаметра впускного отверстия 96
4.6. Результаты неследований по определению зависимости изменении давлений в камере управления коллектора во времени от диаметра впускного отверстия 98
4.7. Результаты исследований по определению зависимости изменение давление в камере управления коллектора во времена от отверстий для откачки воздуха 100
4.8. Результанты исследований по оптимизации конструктивы о-режишаых параметров доильного аппарата с однокамерными дон л стаканами 102
4.9. Вьшоды... ... 103
5. Производственные испытания доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 106
5.1.Услоеии производственных испытаний 106
5.2. Методика зшшташш 107
5.3. Результаты производственных испытаний доильного аппарата 108
5.4. Экономическая эффективность доильного аппарата 109
5.4.1. Экономическая эффективность доильного аппарата от стшеения затрат ручного труда 110
5.4.2. Лимитная цена экспериментального доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 111
5.4.3. Экономическая эффективность доильного аппарата с учетом приведенных затрат и увеличения молочной про-дуктшшости коров.. 112
5.4.4. Расчет экономической эффективности доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами 114
5.5. Выводы 117
Общие выводы и предложения 118
Литература... 120
Приложений
- Состояние исследований доения коров доильными аппаратами
- Теоретическое обоснование доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами
- Методика определения характера зависимости усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве
- Результаты исследований по определению зависимости диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана. Определение значения силы, способствующей удержанию доильного стакана за счет ваку-умметричеекого давления в присоске
Введение к работе
Главная задача молочного скотоводства - дальнейшее увеличение темпов производства молока на основе увеличения молочной продуктивности коров.
Важнейшим резервом роста молочной продуктивности является применение доильного оборудования наиболее полно отвечающего физиологии животных, а также его правильная эксплуатация.
Особого внимания заслуживает разработка доильных аппаратов, способных стимулировать физиологические процессы организма.
Самос слабое место серийно выпускаемых доильных аппаратов - доильные стаканы, а именно их сосковая резина. Изменение ее характеристик влечет за собой изменение режима воздействия на сосок и вызывает торможение, а иногда и полное прекращение процесса выведения молока. Следующий недостаток - наползание доильных станов на соски. На это влияют многие факторы, в том числе величина вакуумметрического давления в подсосковой камере, расширение сосковой резины в такте сосания, несоответствие массы доильного аппарата режиму доения. Еще один недостаток - обратный ток молока, а также образование з подсосковой камере аэрозолей, способствующих проникновению патогенных микробов в полости молочных цистерн вымени, что приводит к заболеванию животных маститом и к дальнейшей их выбраковке.
Поэтому вопрос разработки доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами остается в настоящее время актуальным и решению, которого посвящена настоящая диссертационная работа, выполненная в соответствии с целевой комплексной программой научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Белгородской государственной сельскохозяйственной академии» (номер государственной регистрации 1860125985). Сроки выполнения: 29.09.2003-29.09.2006 г.г.
Цель и задачи работы - улучшение технико-экономических показателей машинно го доения коров путем разработки перспективной конструктивно-
технологической схемы доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами, обеспечивающего периодическое снижение вакуумметрического давления в подсосковои камере доильного стакана от номинального до минимального значения, достаточного для удержания подвесной части доильного аппарата на вымени.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследования:
- обосновать конструктивно-технологическую схему доильного
аппарата с однокамерными доильными стаканами;
~ теоретически и экспериментально обосновать конструктивно-режимные параметры доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами;
- изучить влияние разработанного доильного аппарата на функ
циональные свойства вымени коров и заболеваемость маститом;
- дать оценку эффективности предлагаемого доильного аппарата.
Объект кесжуншашш - рабочий процесс доильного аппарата с однока
мерными доильными стаканами.
Предмет исследований - закономерности изменения технологических показателей работы доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами. Научную повизжу работы составляют:
обоснование направления в создании доильных аппаратов с однокамерными доильными стаканами;
теоретические модели рабочего процесса доильного аппарата с однокамерным)-] доильными стаканами;
- результаты лабораторных и производственных испытаний.
Практическую ценность представляют:
конструкции доильных аппаратов с однокамерными доильными стаканами, обладающие новизной (патент № 2250605, патент № 2262841, патент №2263443);
конструкции устройства для измерения диаметра соска в зави-
симости от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана (патент Агі>2282981) и устройства для измерения усилия, оказываемого соском от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана (патент № 2284691).
- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами. Реализации результатов исследований.
На основании результатов проведенных исследований подготовлено учебное пособие «Адаптивные доильные аппараты».
Создана партия адаптивных доильных аппаратов с однокамерными доильными стаканами и с положительным эффектом внедренная в ряде хозяйств Белгородской области (ЗЛО «Бобравское», колхозе «Тихая сосна», СПК «Тихая сосна»),
Апробация. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на VIII - IX научно-производственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород 2004 ~ 2005 г.г.), на VII - VIII международных научно-практических конференциях Москва - Подольск ВНИИМЖ 2004 - 2005 г.г., на Белгородском областном конкурсе научных молодежных работ «Молодежь Белгородской области» (Белгород 2005 г.).
Публикации, По материалам диссертации опубликовано тринадцать работ. Подано 5 заявок на нзобретение. Получено 4 патента на изобретение и одно положительное решение на выдачу патента на изобретение.
Структура к объем- диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 135 стр. машинописного текста, включая список литературы из 160 наименований (в том числе б на иностранных языках), 31 рисунок, б таблиц и 27 приложений.
Состояние исследований доения коров доильными аппаратами
Высокая эффективность извлечения молока из вымени явилась причиной широкого применения доильных аппаратов, заменивших ручное доение. Однако известные устройства не в полной мере отвечают зоотехническим требованиям, предъявляемым к доильному оборудованию. Для выявления наиболее перспективных устройств для доения коров, был проведен анализ известных доильных аппаратов, разработанных не только в нашей стране, но и в ряде зарубежных стран, их систематизация и классификация. Следует отметить, что известные конструкции доильных аппаратов отличаются разнообразием способов воздействия на сосок, о чем свидетельствует приведенная ниже классификация (рис. 1.1). Данная классификация позволяет прослеживать связи и выявлять характерные их признаки, общие черты и направления в создании доильных аппаратов [55].
Доильные аппараты будем классифицировать по следующим признакам: 1. по способу изменения режима доения; 2. по управляемым камерам доильного стакана; 3. по типу изменения режима доения.
Для сравнения и выбора наиболее эффективного доильного аппарата рассмотрим их более подробно.
Как видно из приведенной классификации, в настоящее время существует довольно много видов доильных аппаратов, различающихся по способу изменения режима доения (изменение режима доения вымени и изменение режима доения по долям вымени); по управляемым камерам доильного стакана (подсосковой, межстенной, подсосковой и межстенной); по типу изменения режима доения (изменение давления, изменение частоты пульсаций, изменение тактов работы доильного аппарата, информация о конце доения, применение массажа в процессе доения, изменение силы отсоса молока, а так же совокупности нескольких этих показателей). Рассмотрим эти доильные аппараты более подробно.
В Оренбургском СХИ разработано устройство для доения, которое через переключатель при интенсивном молоковыделении изменяет режим доения за счет включения массажа сосков (приложение 1, рис. 1) [56]. Переключатель снабжен мембраной и клапанами, а доильные аппараты содержат камеры с массажными элементами. При интенсивной молокоотдаче возникает разность давлений на мембране. Прогибаясь, она перемещает клапаны вверх и сообщает дополнительные камеры доильных стаканов с атмосферой. Под действием разрежения в меж-стенных камерах доильных стаканов, массажный элемент перемещается к соску, массируя его. При снижении интенсивности потока молока клапан опускается вниз и сообщает дополнительные камеры с вакуумной магистралью, массажные элементы отходят от соска и массаж прекращается.
Немаловажную роль в эффективном доении играет своевременная информация об окончании молоковыделения - это либо информирование оператора, либо автоматическое отключение доильного аппарата по завершению доения, либо сочетание этих показателей.
Так, известен доильный аппарат, разработанный СЯ. Гормом, В.Ф. Королевым и В.П. Лариным (приложение 1, рис.2) [57]. Он состоит из емкости для молока, поплавка, крышки, фланца, фиксатора, поплавковой камеры, пульсатора, упоров и двухплечего рычага. Поплавковая камера имеет калиброванную щель, калиброванное отверстие и большое отверстие для слива излишек молока.
Работает доильный аппарат следующим образом. Перед дойкой поплавок фиксатором поднимают в положение, при котором его вес не воздействует на стержень клапана пульсатора, позволяя ему работать в нормальном режиме. При увеличении интенсивности потока молока поплавок поднимается в поплавковой камере. Рычагом, опирающимся на упоры, поплавок воздействует на стержень клапана с мембраной, что приводит к увеличению такта сосания. При максималь ной молокоотдаче такты отдыха и сжатия могут совсем исчезнуть и доильный аппарат перейдет на режим непрерывного отсоса. При снижении скорости молоко-отдачи пульсатор переходит на нормальный режим работы. С прекращением мо-локоотдачи, камера переменного вакуума пульсатора сообщается с камерой атмосферного давления, в результате чего доильный аппарат отключается и стаканы спадают с сосков коровы.
Б.Ф. Нечитайло с целью упрощения эксплуатации доильного оборудования предложил доильный аппарат, информирующий оператора об окончании доения при помощи звукового пневмосигиала [58J.
Этим же автором предложена конструкция коллектора доильного аппарата, позволяющая повысить эффективность доения за счет своевременного его прекращения (приложение 1, рис. 3) [59]. Для этого коллектор содержит корпус с клапаном и патрубками для соединения с вакууммолокопроводом и доильными стаканами, С-образной формы поплавок с пазом, постоянный магнит, жестко прикрепленный к нижней части поплавка, и герметичные контакты, установленные на корпусе. При поступлении молока в молочную камеру поплавок всплывает, а при прекращении молокоотдачи уровень молока падает, поплавок опускается и замьь кает контакты, посылая при этом па исполнительный механизм сигнал окончания доения. Исполнительный механизм связан с реле времени, которое устанавливается на определенную выдержку. После истечения времени доильный аппарат отключается.
Другой принцип - изменение режима доения. Один из вариантов - изменение числа и (или) длительности тактов работы доильного аппарата в зависимости от интенсивности молоковыделения. По этому принципу работает доильный аппарат, разработанный В.М. Радоманским, содержащий доильное ведро, на крышке которого расположено устройство для изменения режима работы аппарата в зависимости от молокоотдачи, молоколовушку со сливным калиброванным отверстием, управляемый пульсатор, воздушный колпак, верхняя часть которого выполнена в виде мембраны (приложение 1, рис. 4) [60].
Теоретическое обоснование доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами
На корпусе доильных стаканов 1, 2, 3 и 4 расположены пневмоклапаны 14, 15, 16 и 17, соединенные соответственно посредством патрубков 18, 19, 20 и 21 с молокопроводными патрубками 5, 6, 7 и 8, которые, в свою очередь, связаны с подсосковой камерой доильных стаканов. Патрубками 22, 23, пневмоклапаны 14 и 16 связаны с патрубком И пульсатора 12, а патрубками 24 и 25 пневмоклапаны 15 и 17 с другой частью двухполупериодного пульсатора - патрубком 10.
Коллектор доильного аппарата выполнен из трех камер (рис. 2.2). Первая и вторая камеры оборудованы ограничителями вакуума, выполненными в виде разделенных гибкими мембранами 1 и 2 с цилиндрическими выступами 3, 4 рабочих камер 5, 6 я камер управления 7 и 8. Камеры управления 7 и 8 соединены с двухполупериодвым пульсатором посредством патрубков 9 и 10 через конические клапаны 11 и 12, причем последние содержат выступы 2 (рис. 2.3), отверстия 3, закрытые подпружиненными при помощи пружин 4 с регулировочными гайками 5 клапанами 6 и образуют щель 7 при крайнем верхнем положении. Цилиндрические выступы 3 и 4 (рис. 2.2) мембран 1 и 2 выполнены с возможностью отделения рабочих камер 5 и 6 от молокопроводных камер 13 и 14 путем перекрытия отверстий 15,16, 17 и 18.
Третья камера коллектора - молокосборная камера 19 снабжена клапаном 20 и молокопроводящим патрубком 21. В камере управления 8 коаксиально расположен молокоотводящий патрубок 22 для отвода молока из рабочей камеры 5 первой (верхней) камеры коллектора в молокосборную камеру .19.
Дольный аппарат снабжен пневмоклапанами 14, 15, 16 и 17 (рис. 2.1), расположенными соответственно на корпусе доильных стаканов 1, 2, 3 и 4. Каждый пневмоклапан выполнен из разделенных между собой гибкой мембраной .1 (рис. 2,4) рабочей камеры 2 и камеры переменного вакуума 3, последняя посредством патрубка 4 соединена с патрубком 11 коллектора (для пневмоклапа- нов 14 и 16) или с патрубком 10 (для пневмоклапанов 15 и 17) (рис. 2.1). Рабочая камера 2 (рис. 2.4) выполнена с калиброванным отверстием 5, в которое входит клапан 6, соединенный при помощи штока 7 с гибкой мембраной 1. Двухполупериодный пульсатор 12 (рис. 2.1) и коллектор 9 подсоединяют к источнику вакуума (на схеме не показаны), и надевают доильные стаканы 1 и 4 на задние доли вымени, а 2 и 3 на передние доли. В рабочих камерах 6 и 5 (рис. 2.2) устанавливается разрежение, при этом мембраны 1 и 2 прогнутся, перекрыв цилиндрическими выступами 3 и 4 отверстия 15, 16, 17 и 18.
При поддержании одной части пульсатора вакуумметрического давления, за счет наличия патрубка 9 вакуум устанавливается и в камере управления 7 коллектора. При этом клапан 11 переместится вверх до упора выступами 2 с корпусом 7 (рис. 2.3). щель 8 проникает в камеру управления 7 (рис. 2.2), где устанавливается вакуум такой же величины, как и в рабочей камере 5. Мембрана 1 под действием собственной жесткости разогнется вверх, открыв цилиндрическим выступом 3 отверстия 15 и 16, обеспечив тем самым поддержание вакуумметрического давления в молокопроводящих патрубках 23 и 24 (6 и 8 рис. 2.1).
Вместе с этим за счет соединения пульсатора патрубками 4 (рис. 2.4) с камерой переменного вакуума 3 пневмоклапанов 15 и 17 (рис. 2.1) в упомянутых камерах также создается разрежение. При этом клапан 6 (рис. 2,4) находится в крайнем левом положении, закрывая отверстие 5 и отсекая тем самым попадание атмосферного воздуха в рабочую камеру 2.
В это нее время из второй части двухполупериодного пульсатора по патрубку 11 (рис, 2,2) через цилиндрическое отверстие 3 клапана 1 (рис. 2.3) в камеру управления 8 коллектора (рис. 2.2) подается атмосферный воздух. При этом мембрана 2 остается в прогнутом состоянии, закрывая цилиндрическим выступом 4 отверстия 17 и 18 и препятствуя тем самым откачиванию воздуха из молокопроводных патрубков 25 и 26, а следовательно, и доильных стаканов 1иЗ(рис. 2.1).
Далее процесс идет следующим образом. Теперь та часть двухполупериодного пульсатора 12, которая поддерживала атмосферное давление, обеспечивает поддержание вакуумметрического давления и наоборот.
При подаче двухполупериодным пульсатором 12 атмосферного воздуха в патрубок 9 конический клапан 11 коллектора (рис. 2.2) опускается вниз, перекрывая отверстие 8 (рис. 2.3), и препятствуя поступлению атмосферного воздуха в камеру управления 7 (рис. 2.2). Но поскольку в клапане 1 (рис. 2,3) предусмотрено калиброванное цилиндрическое отверстие 3, подобранное таким образом, что при попадании через него атмосферного воздуха в камеру управления 7, там устанавливается давление ниже атмосферного. При достижении определенного давления в камере управления 7 последнее перестает превышать жесткость пружины 4, и клапан 6 перекроет отверстие 3, прекратив тем самым подачу атмосферного воздуха в камеру управления 7 (рис. 2.2). Из-за разности давлений в рабочей камере 5 и камере управления 7 мембрана 1 прогнется вниз, частично перекрыв отверстия 15 и 16, обеспечив поддержание заданной величины вакуумметрического давления в молокопроводных патрубках 23 и 24.
Вместе с этим атмосферный воздух по патрубкам 4 (рис. 2.4) попадает в камеры переменного вакуума 3 пневмоклапанов 15 и 17 (рис. 2.1). Из-за разности давлений в камере переменного вакуума 3 (рис. 2.4) и рабочей камере 2 мембрана I прогнется вправо, переместив клапан 6, и открыв на определенную величину отверстие 5. Через образовавшуюся щелв атмосферный воздух проникает в рабочую камеру 2 и далее по, патрубкам 8 - в молокопроводные патрубки 5 и 7 (рис. 2.1).
Геометрические размерві цилиндрического отверстия 3 клапана 1 коллектора (рис. 2.3), жесткость пружины 4 клапана 6, жесткость мембраны 1 (рис. 2.2) подобраны таким образом, что в молокопроводных патрубках 6 и 8 (рис. 2.1), а следовательно в подсосковых камерах доильных стаканов 2 и 4, стабили зируется вакуум (устанавливается низкое его значение, например 30 кПа). Кро ме того, поступающий по патрубкам 19 и 21 атмосферный воздух способствует более быстрой транспортировке молока. В это же время, при поддержании вакуумметрического давления в патрубке 10, клапан 12 (рис. 2.2) поднимается вверх до упора выступами 2 (рис. 2.3) в корпус 7, следовательно, вакуумметрическое давление поддерживается и в камере управления 8 (рис. 2.2), значение которого равно давлению в рабочей камере 6. Мембрана 2 под действием упругости разогнется вверх, открыв ци линдрическим выступом 4 отверстия 17 и 18, обеспечив тем самым поддержа ние вакуумметрического давления в молокопроводящих патрубках 25 и 26.
Вместе с этим вакуумметрическое давление за счет наличия патрубков 8 (рис. 2.4) (22 и 23 рис. 2.1) устанавливается в камере переменного вакуума 3 пневмоклапанов 14 и 16. Из-за разности давлений в камере переменного вакуума 3 и рабочей камере 2 мембрана 1 прогнется влево, переместив клапан 6 и закрыв отверстие 5. При этом вакуум в молокопроводных патрубках 25 и 26 и в молокопроводе 21 одинаковый (рис. 2.2).
Методика определения характера зависимости усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве
Сигнал с реостатных датчиков (резисторов переменного сопротивления СПО - 0,15) регистрировали при помощи омметра 5 (мультиметр DT - 830 В с погрешностью ± 0,8% или ± 1 ед. счета).
После обработки результатов исследований зависимости изменения диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана, определяли зависимость изменения величины силы, способствующей удержанию доильного стакана за счет вакуумметрического давления в присоске, от величины вакуумметрического давления в подсосковом пространстве доильного стакана для различных начальных диаметров сосков вымени (выражение 2.9). 3.3. Методика определения характера зависимости усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве
Закономерность изменения величины усилия воздействия соска вымени животного в трех точках (у основания, посередине и на расстоянии 5 мм от окончания соска) от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана определяли с трехкратной повторностью, используя тензометри-ческую аппаратуру [131, 143]. Для этого была разработана и изготовлена экспериментальная установка для измерения усилия воздействия соска на стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве (рис. 3.5) 1145] (приложение 2). Схема данного устройства представлена на рис. 3.6.
Устройство для измерения усилия, оказываемого соском, выполнено в виде специального однокамерного доильного стакана 1, съемной емкости для сбора молока 2, вакуумметра 3, регулятора вакуума 4, блока питания 5, тензо усилителя 6, регистрирующего устройства 7, вакуумпровода 8, тензорезисторов 9 и механизма перемещения 10. 1 - специальный доильный стакан; 2 - емкость для сбора молока; 3 - вакуумметр; 4 - регулятор вакуума; 5 - блок питания; 6 - тензоусилитель; 7 - самописец; 8 - вакуумпровод; 9 - тензорезисторы; 10 - механизм перемещения.
Доильный стакан выполнен однокамерным, с механизмом для измерения усилия, оказываемого соском на жесткую стенку при изменении его диаметра, состоящего из трех аналогичных узлов с возможностью измерения усилия, оказываемого соском в трех точках (у основания, посередине и у окончания соска). Каждый узел механизма выполнен в виде кольца с прорезями, механизма перемещения кольца в корпусе доильного стакана и измерительной части.
Последняя выполнена в виде рычагов с выступами и тензоэлементами, шарнирно закрепленными в корпусе доильного стакана, кронштейнами с отверстиями и опорными колесами. Механизм перемещения выполнен в виде корпуса, штока, подпружиненного пружиной и жестко закрепленного с кольцом, сто
порных рычагов с отверстиями, между которыми установлены пружина и ограничитель хода,
Тарирование экспериментального устройства для измерения усилия воздействия соска на жесткую стенку в зависимости от величины разрежения в под сосковом пространстве доильного стакана, проводили с трехкратной по-вторностью при помощи набора весовых мер (гири общего назначения 4-го класса Г - 4 - 1111, 10 000. 00 ЭТ исполнения УХЛ 4,2 ГОСТ 7328 - 82) (приложение 4).
Исследования проводили следующим образом. После надевания специального доильного стакана L на сосок вымени животного, регулятором вакуума 4 плавно изменяли вакуумметрическое давление в подсосковой камере доильного стакана (в пределах от 5 до 55 кПа, с шагом 5 кПа) с точностью ±0,5 кПа. Измерения усилия воздействия соска на жесткую стенку проводили с трехкратной повторностью по каждому соску вымени в трех точках: у основания, посередине и у окончания соска с точностью измерений ±0,09 Н (приложение 4). Сигнал с тензорезисторов 9 (2 ПКБ - 20 - 200Г В ГОСТ 21616 - 76 сопротивлением 199,00 - 199,49 Ом) регистрировали на ленте самописца 7 (Н 338 / 88). Для усиления сигналов использовали многоканальный шлейфовый тензоусили-тель 6 («Топаз - 4) с блоком питания 5 («Агат»). Одновремено регистрировали величину вакуумметр и ческо го давления в подсосковом пространстве доильного стакана при помощи вакуумметра З (ОБВ1 - 100 ГОСТ 2405 - 80). Измерение проводили при различной величине вакуумметрического давления: от 5 до 50 кПа с шагом 5 кПа.
После обработки результатов исследований зависимости изменения усилия воздействия соска на жесткую стенку от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана нахождение величины силы трения между соском и стенкой однокамерного доильного стакана для различных начальных диаметров сосков вымени вели по выражению 2.11 с использованием ПЭВМ.
Результаты исследований по определению зависимости диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана. Определение значения силы, способствующей удержанию доильного стакана за счет ваку-умметричеекого давления в присоске
Далее по приведенным результатам определили геометрические размеры однокамерных доильных стаканов: внутренний диаметр стакана dcm = 0,022 м; диаметр входного отверстия присоска dnp = 0,025 м; длина доильного стакана 1ст = 0,115 м; угол наклона стенки доильного стакана к вертикальной оси а = 2.
Исследования по определению зависимости изменения диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана проводили в соответствии с методикой, изложенной в разделе 3.2.
В результате проведения эксперимента был получен ряд значений диаметров сосков в трех точках (у основания d.b посередине d2 и у окончания соска d-з) для различных начальных диаметров сосков (d2 = 18; 20; 22; 24; 26 и 28 мм). Проверку однородности полученной выборки проверяли по критерию Кохрена (приложение 3) [148]. По полученным уравнениям построены зависимости изменения диаметра соска от величины вакуумметрического давления в подсосковом пространстве доильного стакана (рис. 4.1), (приложение 6).
В результате обработки данных исследований на ПЭВМ IBM PC с комплектом программ Microsoft Office 2003 (Excel) установлено, что, зависимость изменения диаметра соска от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана достаточно точно описывается полиномом третьего порядка (с величиной достоверности аппроксимации R2 = 0,83 ...0,96), имеющего следующий вид:
В результате проведенных исследований согласно методике приведенной в разделе 3.3 был получен ряд значений усилия воздействия соска на жесткую стенку от величины разрежения в подсосковом пространстве доильного стакана. Проверку однородности полученной выборки проверяли по критерию Кохрена (приложения 8) [ 148].
Графическая интерпретация зависимости изменения усилия воздействия соска на жесткую стенку однокамерного доильного стакана от величины разрежения в подсосковом пространстве для трех точек (у основания, посередине и у окончания соска) представлена на рис. 4.3 и в приложении 8.
В результате обработки данных исследований на ПЭВМ PC с комплектом программ Microsoft Office 2003 (Excel) установлено, что искомая зависимость достаточно полно описывается линейными уравнениями вида (4.2):
Нахождение теоретической зависимости изменения силы трения между соском и стенкой однокамерного доильного стакана по выражению 2.22 вели с использованием ПЭВМ по разработанной нами программе (приложение 9).
Оценку достоверности сходимости теоретических и экспериментальных данных зависимости силы трения между соском и стенкой однокамерного доильного стакана проводили на ПЭВМ по критерию Фишера [150], используя разработанную в соответствии с монографией [151] в отделе механизации «Бел ГСХА» программу (приложение 10).
Методом дисперсионного анализа по критерию Фишера проверялась адекватность теоретических и экспериментальных моделей, а также сравнивались экспериментальные зависимости, характеризующие изменение силы трения между соском и стенкой однокамерного доильного стакана от величины вакуумметрического давления в подсосковом пространстве для различных начальных диаметров сосков вымени.
Так величина силы трения при изменении вакуумметрического давления в подсосковом пространстве доильного стакана от 5 до 55 кПа для сосков с начальным диаметром 22 мм изменяется в пределах от 0,85 до 2,7 Н.
Установлено, что различие между экспериментальными зависимостями силы трения соска по стенке однокамерного доильного стакана достоверно. Фактические значения F - критерия Фишера при сравнении смежных уравнений, а также соответствующих в различных группах превышало табличное значение, равное 2,71. Одновременно было доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны [152]. При табличном значении F05 - критерия Фишера равном 2,71, фактическое значение находилось в интервале 1,11...2,50 (приложение 11). Это свидетельствует о достоверности нашего теоретического предположения о зависимости трения соска по стенке доильного стакана при различных значениях вакуумметрического давления в подсосковом пространстве доильного стакана.
