Содержание к диссертации
Введение
Состояние проблемы и задачи исследования 9
1.1. Роль и значение индивидуального учёта молока в современных технологиях машинного доения коров 9
1.2. Современные тенденции развития методов и технических средств для индивидуального учёта молока на доильных установках 12
1.3. Классификация стендов для испытания средств учёта жидкости и газа 26
1.4. Выводы 34
Теоретические исследования по влиянию эксплуатационных режимов на точность показаний устройств для индивидуального учёта молока 35
2.1. Исследование факторов, определяющих погрешность измерений устройств для индивидуального учёта молока... 35
2.1.1. Исследование погрешности измерений молокомеров объемного и весового типов 38
2.1.2. Погрешность измерений порционных молокомеров поточного типа 39
2.1.3. Исследование погрешности измерений устройств объёмного типа с пропорциональным отбором: прямоточных без воздухоотделительной камеры и с воздухоотделительной камерой 41
2.2. Теоретические предпосылки функционирования системы пневмомолокопроводной линии доильных аппаратов 43
2.2.1. Модели жидкой среды и некоторые аспекты гидродинамики однофазных жидкостей, применимых для построения модели потока молоко-воздух 43
2.2.2. Аналитическое описание процессов в потоке молоковоздушной смеси 48
2.3. Гидравлическая характеристика и гидравлический расчет доильных аппаратов 56
2.4. Вязкость молоковоздушной смеси в зависимости от состава и температуры её компонентов 75
2.5. Создание двуфазных потоков с высокой концентрацией дисперсной фазы с помощью трубчатых турбулентных аппаратов диффузор-конфузорной конструкции 81
3. Экспериментальные исследования стенда для испытаний средств учёта молока 91
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 91
3.2. Разработка алгоритма оценки целесообразности использования счётчика молока с конкретным типом доильной установки 93
3.3. Структура испытательного стенда для поверки средств учёта молока 95
3.4. Программа и методика экспериментальных исследований работы счётчика УЗМ-1А с доильными аппаратами АДУ- 1 А, «Волга», «Нурлат» 100
3.4.1. Принцип работы и описание лабораторной установки. 101
3.4.2. Методика испытаний 105
3.5. Испытание счётчика УЗМ-1А на универсальном стенде с турбулентным аппаратом диффузор-конфузорной конструкции 108
3.5.1. Принцип работы и описание лабораторной установки. 108
3.5.2. Методика испытаний 112
3.6. Производственные исследования факторов влияющих на погрешность измерения счётчиков молока 116
Результаты экспериментальных исследований 119
4.1. Результаты экспериментальных данных исследования работы счётчика УЗМ-1А с доильными аппаратами АДУ-1А, «Волга», «Нурлат» 119
4.2. Результаты экспериментальных данных испытаний счётчика УЗМ-1А на универсальном стенде с турбулентным аппаратом диффузор-конфузорной конструкции 127
4.3. Обработка и сравнение экспериментальных данных 131
Обоснование экономической эффективности использования рекомендаций по применению счётчиков молока 136
Общие выводы и предложения 140
Литература 142
Приложения 155
- Современные тенденции развития методов и технических средств для индивидуального учёта молока на доильных установках
- Аналитическое описание процессов в потоке молоковоздушной смеси
- Производственные исследования факторов влияющих на погрешность измерения счётчиков молока
- Результаты экспериментальных данных испытаний счётчика УЗМ-1А на универсальном стенде с турбулентным аппаратом диффузор-конфузорной конструкции
Введение к работе
Актуальность работы.
Индивидуальный подход при обслуживании животных невозможен без качественного проведения такой технологически необходимой операции при машинном доении коров, как зоотехнический учет молока, который по своей важности занимает одно из первых мест после самой операции извлечения молока.
Зоотехнический учет молока необходим для проведения планомерной селекционной и зооветеринарной работы, поскольку позволяет оценить количество и качество получаемого от животного молока. На автоматизированных доильных установках, помимо простого учёта, счётчик молока должен выполнять еще и функцию датчика потока, т.е. информировать о начале стадии машинного додаивания и окончании доения, что необходимо для автоматического управления работой доильного аппарата.
В последние годы номенклатура применяемых средств учета молока значительно расширилась как за счет освоения производства счётчиков отечественными производителями, так и за счет поставок из-за рубежа. Одним из вопросов, возникающих при их эксплуатации, является определение целесообразности использования различных счётчиков молока, на тех или иных типах доильных установок при работе с различными доильными аппаратами. Кроме того, возникает необходимость в определении технологических параметров (погрешности измерения, оптимального рабочего давления в доильных аппаратах), тарировки и калибровки, а также в проведении периодической поверки для подтверждения характеристик приборов требованиям установленных норм точности. Для решения этих проблем необходимо обеспечение средств измерения молока эталонной базой - испытательным стендом, позволяющим в максимальной степени разрешить перечисленные выше задачи.
Все это предопределяет важность и актуальность проблемы создания стендового оборудования для проведения поверок и испытаний средств индивидуального учёта молока.
Учитывая вышеизложенное, цель работы - выявление факторов в значительной мере влияющих на погрешность показаний средств учёта молока и разработка испытательного стенда с обоснованием его конструктивных и технологических параметров, для получения эксплуатационно-расходных характеристик счётчиков молока.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ литературных источников и передового опыта по оценке средств учёта молока
Получить теоретические модели расходных характеристик аппарата при не установившемся режиме движения газо-жидкостного потока
Разработать методики и стендовое оборудования для определения режимов работы счётчиков молока
Провести сравнительные лабораторные испытания счётчиков молока с целью определения факторов, влияющих на точность измерения
5. Оценить экономическую эффективность использования
рекомендаций по применению счётчиков молока.
Объект исследования. Устройства для индивидуального учёта молока
Предмет исследования. Процесс движения молоковоздушной смеси на участке «коллектор доильного аппарата - устройство для индивидуального учёта молока».
Научная новизна работы заключается:
- по специальности 05.20.01 > Теоретические подходы к оценке погрешности различных типов
средств учёта молока.
Аналитические зависимости движения молоковоздушной смеси в конструктивных элементах доильных систем.
Аналитические зависимости для определения вязкости молоковоздушной смеси от плотности и температуры составляющих ее компонентов.
- по специальности 05.20.03
> Методика определения погрешности средств учета молока при
различных эксплуатационных режимах.
Практическую ценность работы представляют:
- по специальности 05.20.01
Конструкция стенда (положительное решение от 13.05.2005 по заявке №2005114558/12).
Расчет конструктивно - технологических параметров узлов стенда для испытания устройств индивидуального учёта молока.
- по специальности 05.20.03
Алгоритм оценки адекватности работы устройств учёта с конкретным типом доильной установки.
Номограмма для определения погрешности устройств индивидуального учёта молока.
Внедрение (реализация результатов исследований).
Универсальный стенд для испытания средств учёта молока проходил проверку в лаборатории кафедры механизации животноводства и применялся для дачи рекомендаций по использованию счётчиков на доильной установке УДА-8 «Тандем» при работе с доильными аппаратами АДУ-1А и «Нурлат» в СПК «Урал» Оренбургского района.
Апробация.
Основные положения диссертационной работы представлены и доложены на заседаниях кафедры «Механизация животноводства» ФГОУ ВПО ОГАУ (2003-2006 гг.), на ежегодных научных конференциях сотрудников и преподавателей факультета механизации сельского хозяйства
8 ОГАУ (2003-2006 гг.), на региональных конференциях молодых учёных и специалистов (Оренбург, 2002-2003 гг.), а также на XIII Международном симпозиуме по машинному доению коров (Гомель, Беларусь, 2006).
Макет универсального стенда для испытания средств индивидуального учёта молока демонстрировался на выставке ВВЦ-2004 (г. Москва), на которой отмечен медалью участника.
Публикации.
По материалам выполненных исследований опубликовано 6 работ, получено положительное решение по заявке на получение патента.
Объём работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников (147 наименований) и приложений. Работа изложена на 154 страницах и включает 10 таблиц, 36 рисунков и 5 приложений на 16 страницах.
Современные тенденции развития методов и технических средств для индивидуального учёта молока на доильных установках
Разнообразие конструкций счётчиков молока подразумевает универсальность испытательного стенда. Так как средства учёта постоянно совершенствуются, а их конструкции могут заимствоваться из конструкций промышленных расходомеров, мы разработали их полную классификацию по различным признакам (рис.1), на основе анализа работ Л.П. Карташова, С.А. Соловьёва, Ю.А. Цоя, Б.В. Бирюкова, С.С. Кивилиса, М.А. Данилова, В.В. Кирсанова, В.А.Королёва.
Следующим этапом наших исследований стала классификация существующих измерительных устройств по принципу действия (рис.2), которые принято подразделять на весовые и объёмные, поточные и пропорциональные, механические и электронные.
Одним из самых простых измерительных устройств являются молокомеры. Молокомеры представляют собой различные типы мерных сосудов, либо подвешенных к весам, либо имеющих градуированную шкалу. Молокомеры малоэффективны при работе на автоматизированных доильных установках из-за больших трудозатрат, связанных с измерением количества молока [23]. При доении коров на доильных установках, оснащенных молокопроводами, применяются вакуумированные цилиндрические и шаровидные молокомеры изготовленные из прозрачных материалов. Известен стеклянный цилиндрический молокомер, разделенный на четыре секции с коаксиально расположенной трубкой для сообщения ее с источником вакуума и атмосферой [23]. Он предназначен для определения надоя молока с каждой четверти вымени, для чего в конструкции молокомера предусмотрен трехходовой кран. Этот молокомер прост по конструкции, более удобен в эксплуатации, имеется возможность отбора проб на анализ. Но вместе с тем, показания молокомеров во многом подвержены искажениям, что говорит о присутствии нежелательных факторов, влияющих на процесс измерения. Такой метод контроля удоя создает дополнительные затраты труда и времени,
В некоторых автоматизированных доильных установках применяется молокомер, состоящий из корпуса с фиксированной крышкой, датчика положения, установленного на ней и соединенного электрически со счетным устройством, зубчатых колес. Зубчатые колеса находятся в зацеплении друг с другом в измерительной камере, входного и выходного патрубков, уплотняющих кулачков, установленных в овальной форме, объединенных с зубчатыми колесами в единой конструкции [24]. Основным недостатком таких молокомеров является наличие зубьев на колесах (овальных шестернях), что затрудняет надежное уплотнение и точное исполнение последних, а также повышает стоимость и ухудшает точность устройства, так как при этом увеличиваются перетекания молока в приборе.
Известна схема молокомера, где количество молока измеряется с помощью ультразвука. Принцип работы датчика основан на измерении времени прохождения ультразвука от излучателя до отражателя [140]. В середине емкости, в пластмассовой трубке, имеется металлический сердечник. Расположенный вокруг пластмассовой трубки поплавок поднимается соответственно уровню молока в емкости и вместе с собой поднимает постоянный магнит, приводящий в движение сердечник, который находится в пластмассовой трубке. Встроенный в верхней части емкости ультразвуковой генератор излучает и воспринимает отраженные сигналы. При увеличении количества продукта в емкости сокращается время прохождения ультразвукового сигнала, и это изменение находится в прямой зависимости от объема надоенного молока.
Из зарубежных молокомеров заслуживает внимания молокомер производства фирмы "Bow-Matic s", с вращающимся ротором и электронной регистрацией количества надоя молока. Ротор имеет шесть калиброванных камер, каждая вместимостью 10" м . Под корпусом молокомера установлен электродвигатель, вращение от которого передается ротору через коробку передач [140].
В основе работы молокомера лежит объемный принцип определения количества молока. Заполнение камер ротора происходит через щели в днище кожуха. При поступлении в молокомер некоторого объема, равного примерно 1,5 кг молока, поплавок воздействует на магнитный выключатель, который активизирует электродвигатель. Ротор приводится во вращение, при этом одна из камер оказывается над отверстием в днище молокомера, и происходит ее опорожнение. Во время вращения ротора одна из камер пустая, другая опорожняется, третья полная, и оставшиеся три находятся в процессе заполнения. При падении уровня молока ниже 1,5 кг поплавок падает и тем самым отключается электродвигатель. Ротор останавливается. Количество молока определяется с помощью датчика, который находится под молокомером. Надой от коровы отражаются на дисплее блока управления через каждые 0,1 кг. Особенностью данного молокомера является то, что используемый в блоке управления микропроцессор одновременно с надоем, по количеству переданных импульсов, определяет скорость поступления молока. Если скорость поступления молока падает ниже установленного значения, например 3,33 Ю"3 кг/с, то доильный комплект снимается. Надои менее 1,5 кг этот молокомер не регистрирует.
Широкое распространение получили весовые порционные измерительные устройства с опрокидывающимися измерительными камерами. Они характеризуются тем, что при наполнении камеры молоком нарушается ее равновесие, она опрокидывается и подает импульс счетному механизму. Эти данные собираются на внутрифермской системе АСУ ТП. Измерительные устройства с опрокидывающимися камерами могут быть ковшовые и роторные.
Подробному анализу ковшовых и роторных устройств индивидуального учета молока посвящены работы [23, 80]. Молокомеры роторного типа не получили должного распространения из-за наличия недостатков, влияющих на погрешность учета, трудоемкости промывки, а также конструктивной сложности,
В настоящее время известны двухковшовые молокомеры производства ГСКБ г. Рига (Латвия), одноковшовый молокомер "Milk-Meter" фирмы "Technical Industries", двухковшовый молокомер фирмы "Becker" (Англия), KMG-A01 ("Импульс", Германия) и МИК-88/2 ("Агрокомтект", Болгария).
Принцип работы ковшовых молокомеров основан на следующем: при доении молоко от доильного аппарата подается в приемную камеру ковша. При наполнении ковш опрокидывается, молоко сливается в корпус и отсасывается в молокопровод. Ковши имеют магнит, которым при опрокидывании замыкают магнитоуправляемые контакты. Сигнал поступает в электронную схему, обрабатывающую поступившую информацию и подающую ее на цифровое табло. Для повышения точности измерений и автоматизации технологического процесса доения с применением микропроцессорной техники В.В. Кирсановым был разработан алгоритм учета молока с автоматической коррекцией погрешности двухковшового молокомера. Применение данного алгоритма способствует более точному получению информации об удое от каждой коровы в условиях молочных ферм [78].
Аналитическое описание процессов в потоке молоковоздушной смеси
Перемещение молока от коллектора доильного аппарата до доильного ведра или молокопровода на всех участках неразрывно связано с совместным движением молока и воздуха, с образованием молоковоздушной смеси. Совместное движение и образование смеси оказывает разностороннее действие, влияющее на процесс доения и качество молока. Аэризация молока в коллекторе и молочном шланге доильного аппарата приводит к уменьшению плотности молока за счет образования смеси. Этим обеспечивается подъем смеси до молокопровода при меньших перепадах разрежения и высокой стабильности. С другой стороны образование смеси (особенно при движении на подъемах) приводит к снижению качества молока, которое происходит и при движении в стойловых молокопроводах.
Процессы течения двухфазных смесей в трубах являются предметом широких теоретических и экспериментальных исследований в нашей стране и за рубежом. Проблема течений газожидкостных систем выделилась в крупный раздел физической гидродинамики и на эту тему опубликовано много статей, монографий и обзоров [21, 25, 59, 43, 75, 102]. В указанных работах собран значительный материал и дано развитие идей и методов, базирующихся на основных уравнениях гидродинамики смесей, предполагающих критериальные методы постановки экспериментальных исследований и обработки опытных данных.
Для описания переноса в двухфазных потоках имеются два подхода. Один подход основывается на представлении, что двухфазный поток является гомогенным с непрерывным плавным изменением свойств, зависящих от относительной концентрации фаз. Часто в основу берется преобладающая фаза и учитывается влияние второй фазы на свойства всего потока.
Второй подход основывается на более реальном представлении о наличии четкой границы между фазами. В этом случае для каждой фазы записываются уравнения для однофазных потоков, учитываются процессы взаимодействия фаз на границах раздела. Даже при изотермическом течении двухфазной смеси задача такого описания достаточно сложна и для реальных частных случаев часто рассматривается упрощенно [75].
В ряде монографий подробно рассмотрены свойства двухфазных жидкостей, основные определения и обозначения [21, 59, 75, 96, 102]. Опираясь на их выводы, следует отметить, что, если в турбулентном газовом потоке твердые частицы сохраняют свою форму, то газовые и жидкостные образования смесей деформируются, т.е. поверхности раздела текущих сред являются переменными в пространстве и времени. Эти особенности объясняются, главным образом, различием плотностей фаз и являются причиной значительного многообразия форм (видов, структур) течения, поэтому закономерности движения газожидкостных смесей значительно сложнее течения однородной жидкости.
Кроме этого, турбулентный поток двухфазной жидкости характеризуется значительными движениями и продолжительными пульсациями давления, которые во много раз превышают таковые при однородном турбулентном потоке. При установившемся движении однородной жидкости по трубопроводу структура турбулентности меняется мало; при движении газожидкостной смеси изменение скоростей фаз приводит к перестройке форм течения даже на небольшой длине, особенно в случае сложного гидравлического контура.
Изменения плотности, вязкости, поверхностного натяжения и концентрации смеси вносит в гидродинамику газожидкостных смесей вполне определенные закономерности, которых не наблюдается при течении однородной жидкости.
При небольших скоростях движении смеси влияние гравитационных сил довольно сильно сказывается на форме течения, значении относительной скорости, сопротивлении и пульсациях давления. Течение смеси в каналах, различно расположенных в пространстве в отличие от однородного течения, не имеет одних и тех же закономерностей.
Поскольку расход газа или жидкости через произвольное сечение трубы меняет свои значения в различные моменты времени, отклоняясь от средних значений в ту или другую сторону, то для каждой формы течения имеется такой промежуток времени, в продолжении которого этот расход можно считать постоянным [75, 96, 102]. Совместное движение газа и жидкости по трубопроводу характеризуется наличием различных форм течения, определяемых в основном распределением фаз по сечению трубы. Это, в свою очередь, зависит от объемного содержания легкой фазы в потоке смеси, скорости течения, физических свойств обеих фаз и других факторов. При движении смеси по вертикальным трубам легкая фаза может быть распределена в виде мелких пузырьков или отдельных газовых скоплений, которые занимают все сечение потока, вытесняя подобно поршню жидкость. Также газ может двигаться в виде газового ядра внутри жидкостного кольца правильной формы с волнистой или гладкой поверхностью раздела.
Структуры течения в горизонтальных и наклонных трубах могут быть дополнены расслоенной формой и некоторыми разновидностями пузырькового (пробкового) течения. Классификация структур газожидкостных течений разработана достаточно полно [21, 59, 96, 102] и представлена на рис.2.1. Резких и четких границ перехода от одного вида потока к другому не наблюдается, их механизм заключается в следующем.
При ламинарном течении смеси поверхность раздела, как правило, плоская. Турбулизация газа и жидкости приводит к появлению беспорядочных (пульсационных) возмущений. В жидкости на границе раздела при увеличении относительной скорости газа случайные возмущения усиливаются так, что частицы жидкости смещаются, ее поверхность деформируется, отклоняясь от первоначальной формы. На поверхности жидкости появляются волны. Капиллярные силы и сила тяжести стремятся вернуть жидкость в прежнее состояние. Скорость движения газа у гребней волн больше чем на впадинах, что вызывает разные давления. При больших скоростях газа амплитуда волн на поверхности жидкости оказывается экспоненциально возрастающей во времени, а сама поверхность неустойчивой. Неустойчивостью волновой поверхности и увеличением амплитуды волн объясняется возникновение пробкового с пенообразованием и пленочно-диспергированного видов потока, которые проявляются при больших, чем у волнового потока газосодержаниях. Пробковый поток характеризуется тем, что амплитуда волн жидкости достигает (омывает) верхнюю образующую трубы. Из-за неустойчивости волновой поверхности пробки имеют различную длину и амплитуду. При ещё большем газосодержании пробки и волны жидкости разрушаются, часть жидкости движется в виде пленки по стенкам трубопровода, а другая часть в распыленном дисперсном состоянии в виде капель уносится газом.
Производственные исследования факторов влияющих на погрешность измерения счётчиков молока
Для определения наиболее значимых, влияющих на погрешность счётчиков молока величин, мы использовали пять факторов. Это -вакуумметрическое давление №1 - (Xi), интенсивность молокоотдачи - (Хг), расход воздуха коллектором доильного аппарата - (Х3), температура молока - (ХД высота расположения счётчика - (Х5). Выходным параметром является погрешность средства учёта молока (Y).
Согласно теории активного планирования, выбранная нами группа факторов влияет на погрешность измерения, факторы Xj... Х5 -воспроизводимы и их можно измерить, иными словами являются управляемыми. Уровни варьирования факторов приведены в табл. 4.1
Чтобы получить объективные показания, мы проводили эксперимент с пятью повторениями. На основе априорных данных был проведён корреляционный, факторный и регрессионный анализы (приложение 2). Корреляционный анализ даёт определение качественных парных связей или качественных обусловленностей только между двумя параметрами. Если модуль коэффициента парной корреляции R больше 0,75 - то линейная связь между параметрами сильная. Если модуль R больше 0,5, но меньше 0,75 - то линейная связь считается средней. Если модуль R менее 0,5, то линейная связь слабая. Это значит, что при /R/ 0,75 можно использовать линейные регрессионные модели для определения одного параметра по другому, в этом случае говорят, модель адекватно отражает природную связь между этими показателями. Результаты корреляционного анализа представлены в табл. 4.2. Для определения групповых связей между параметрами использован факторный анализ. Для определения матрицы факторных нагрузок (табл. 4.3) был использован метод главных компонентов (метод Томпсона) [68]. Результаты факторного анализа представлены в приложении 2. Согласно результатам факторного анализа, погрешность измерения счётчика молока (Y) объединена с показателем фактора Х2 (расход молока), а фактор Хі (вакуумметрическое давление) объединен с Х3 (расход воздуха). Корреляционный и факторный анализы дают представление только о качественных обусловленностей между параметрами исследования. Для определения количественных обусловленностей, методом Брандона [68] была построена регрессионная модель (результаты регрессионного анализа представлены в приложении 2). Для построения регрессионной модели (выражение 4.1) в качестве зависимого параметра выбрана погрешность измерения средства учёта (Y), а в качестве параметров аргументов рассматривались факторы Х\... Х5. По построенной регрессионной модели (4.1) были определены вклады параметров - аргументов в зависимый параметр Y таб. 4.4. Этот вклад, очевидно, и есть количественная обусловленность для соответствующего параметра. Адекватность построенной модели определяется характеристиками модели (табл. 4.5). Считается [68], если коэффициент детерминации больше 0,8, средняя ошибка меньше 15%, то модель - адекватна. В нашем случае коэффициент детерминации равен 0,89, а средняя ошибка - 7,55%, следовательно полученная регрессионная модель (4.1) - достаточно точна. После обработки экспериментальных данных, которая проводилась с использованием программы Statistica Soft v6.0 по определению влияния режимов работы счётчика молока на его погрешность измерения, получили следующее уравнение регрессии: Проверку модели на адекватность проводили с помощью F-критерия. Расчётное значение критерия Фишера (FpaC4=15,98) меньше табличного (Fpac4= 19,30) при 5% уровне значимости, что свидетельствует об адекватности полученной модели. Для наглядности и анализа влияния факторов (Хь Хг, Хз, Х5) на погрешность счётчика были сформированы поверхности отклика (приложение 3). Далее по полученным результатам были построены графики изменения погрешности в зависимости от выше перечисленных влияющих на неё факторов. Как видно из рис. 4.1. с увеличением вакуумметрического давления погрешность увеличивается. Это можно объяснить увеличением скорости движения жидкости и уменьшением цикла опорожнения. В результате этого изменяются условия пропорционального отбора и увеличивается его продолжительность, а следовательно, и количество отбираемой жидкости. Анализируя полученные результаты можно отметить, что относительная погрешность имеет допустимые значения при величине молоковыведения на участке 0,04-0,05 м /ч (рис. 4.2)
Верхний предел погрешности, очевидно, обусловлен тем, что устройство работает на максимальной производительности, близкой к его пропускной способности, в результате уровень заполнения приёмной камеры повышается и препятствует свободному выходу воздуха из мерной камеры. Это приводит к затягиванию процесса перекрытия сливного отверстия, при этом транспортировка начинается несколько раньше за счёт подпора оставшегося воздуха, и цикл откачки увеличивается, приводя к дополнительному пропорциональному отбору части потока, в сравнении с нормально протекающим процессом опорожнения, тем самым увеличивая объём отбираемой жидкости и соответствующую погрешность измерений.
Что касается расхода воздуха коллектором доильного аппарата, то в данном случае этот фактор оказывает большое влияние как на плотность молоковоздушной смеси, так и на погрешность счётчика. Это видно из графика рис. 4.3.
Результаты экспериментальных данных испытаний счётчика УЗМ-1А на универсальном стенде с турбулентным аппаратом диффузор-конфузорной конструкции
Как было выше сказано, помимо простого учёта молока, счётчики оказывают большое влияние на его качество и количество. В настоящее время на современных дольных установках, сигналы поступающие от устройств индивидуального учёта молока, используются для определения начала стадии машинного додаивания, определения фактического окончания выдаивания, автоматического отключения доильных стаканов, а также для съёма ряда других зооветеринарных показателей. Поэтому из всего выше сказанного следует, что точность учёт молока оказывает влияние не только на количество молока и его жирность но и на здоровье животного. Данные, приводимые В.Ф. Ужиком, свидетельствуют о том, что уменьшение вакуума в подсосковых и межстенных пространствах доильных стаканов при снижении интенсивности потока молока до 0,2 л/мин положительно влияет на здоровье животного, уменьшает заболеваемость коров маститом в 2 раза и повышает молочную продуктивность на 6,1%. В следствии адекватности доения увеличивается величина суточного удоя на 0,69 л и молочного жира на 6,2 жиро-единиц соответственно.
По статистическим данным клиническими формами мастита периодически заболевают 8...15% животных стада, что нередко приводит к последующей порче одной-двух четвертей вымени, выбраковке животных не достигших своей наивысшей продуктивности. В среднем за лактацию маститы снижают удои на 8... 12%, холостое доение снижает продуктивность на 5...12%.
Из выше сказанного следует, что экономический эффект от использования рекомендаций по применению того или иного средства индивидуального учёта молока будет заключаться в снижении заболеваемости маститом (снижение в 2 раза), в следствии своевременного снятия доильных стаканов с вымени животного и в повышении продуктивности скота (на 6,1%), в следствии адекватности доения.
Для начала расчёта экономической эффективности необходимо знать балансовую стоимость испытательного стенда, которая складывается из стоимостей узлов применяемых при его изготовлении: металлоконструкции (1400 руб.); испытательного участка, состоящего из трёх стеклянных трубчатых турбулентных аппаратов (1100 руб.); запорной аппаратуры (350 руб.); регуляторов-расходомеров жидкости и воздуха (1800 и 2050 руб. соответственно); ПК типа «Notebook» на базе процессора Pentium III 733 (5100 руб.); доильного ведра (950 руб.); электронных весов с разрешённой массой до 15 кг. (4500 руб.) и соединительных шлангов (300 руб). В итоге стоимость стенда составляет Б=17050 руб.
Анализ литературных источников и передового опыта по использованию индивидуальных счётчиков молока показал необходимость совершенствования методик и испытательного оборудования для поверки и оценки целесообразности применения счётчиков на различных типах доильных установок. Кроме того, проведённый анализ позволил определить перспективные направления по созданию универсального стенда для определения эксплуатационно-расходных характеристик счётчиков молока. 2. В результате теоретических исследований влияния эксплуатационных параметров на показания счётчиков молока, получена математическая модель погрешности, основными составляющими которой являются плотность и режим движения молоковоздушной смеси, а также геометрические параметры ориентации счётчика в пространстве. 3. Изучение особенностей движения гозожидкостной среды при доении показало, что эффективность работы счётчиков молока в наибольшей степени зависит от значения критерия Рейнольдса, определяемого интенсивностью молокоотдачи, расходом воздуха коллектором доильного аппарата и не зависит от вязкости и температуры компонентов смеси. 4. Для моделирования режимов движения молоковоздушной смеси в магистральных шлангах доильных аппаратов целесообразно использование трубчатого турбулентного аппарата диффузор-конфузорной конструкции. Данное устройство позволяет получать молоковоздушную смесь заданной плотности с диапазоном значений критерия Рейнольдса от 1700 до 8500, что подтверждается теоретическими и практическими исследованиями. 5. Предложенная методика экспресс-оценки погрешности счётчиков молока с использованием универсального стендового оборудования позволяет определить их эксплуатационно-расходные характеристики и рекомендовать к использованию на доильных установках с заранее определённой погрешностью. 6. Анализ поверхностей откликов регрессионной модели относительной погрешности счётчика УЗМ-1А показал, что относительная погрешность принимает допустимые значения при величине молоковывеведения (1,1...1,3 10-4 м3/с , что целесообразно для доения животного со средней продуктивностью 2800 кг/год. Резкое увеличение погрешности до 8% наблюдается при расходе воздуха более 1,6x10 м/с, поэтому рационально использовать исследуемый счётчик с доильными аппаратами у которых расход воздуха коллектором превышает указанную величину. 7. Построенная по результатам испытаний исследуемого счётчика молока номограмма, позволяет рекомендовать его применение по условиям эксплуатации и компоновки доильной системы. По номограмме можно определить относительную погрешность средства учёта в зависимости от вакуумметрического давления в доильной установке, высоты установки счётчика и расходных характеристик доильного аппарата. 8. Экономическая эффективность применения рекомендаций по использованию счётчиков молока составляет 1950 руб./гол., вследствие полного выдаивания и снижения заболеваемости животных маститом.
