Содержание к диссертации
Стр,
ВВЕДЕНИЕ 5
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ II
Влияние рабочих параметров доильных аппаратов
на эффективность машинного доения II
Рефлекс молокоотдачи и способы его стимуляции 18
Основные направления совершенствования доильных
аппаратов 26
Оценка эффективности работы современных доильных
аппаратов ' . 31
Обоснование проблемы, цель и задачи исследования 40
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
Теоретические основы разработки стимулирующего
доильного аппарата 42
Конструктивно-технологическая схема стимулирую
щего доильного аппарата 42
Обоснование конструктивных параметров регулято
ра вакуума. 47
Обоснование параметров доильного стакана с
массажным элементом 57
Теоретическое обоснование процесса молокоотдачи
и блоков его имитации 61
Математическое описание кривых интенсивности
молокоотдачи различных групп коров молочного
стада 61
Расчет параметров блока имитации интенсивности
молокоотдачи 64
Расчет параметров блока имитации внутривыменного
давления 76
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСОЩОВАШ ... 87 Методика подбора коров по индивидуальным харак-
Стр.
теристикам молокоотдачи 87
3.2. Методика разработки стенда для испытания доиль
ных аппаратов 91
Разработка блока имитации интенсивности молоко-отдачи 94
Разработка блока имитации внутривыменного давления 98
Разработка блока регистрэдии интенсивности молоко-выведения 99
Методика проверки блоков имитации стенда для испытания доильных аппаратов 103
Методика определения влияния величины вакуума и внутривыменного давления на параметры молоковы-ведения доильных аппаратов 106
Методика лабораторных испытаний доильного аппарата с автоматическим регулированием величины вакуума 108
Методика измерения величины вакуума. 109
Методика испытания доильных аппаратов 114
Методика оценки доильного аппарата по изменению жирности молока в процессе доения 117
Методика производственных испытаний доильного аппарата с массажом сосков вымени коровы 119
ЗЛО. Методика производственных испытаний доильного ап
парата с автоматическим регулированием режима ра
боты 123
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
АНАЛИЗ 126
Отбор коров и их комплектование по технологическим группам 126
Результаты функциональных испытаний стенда для испытания доильных аппаратов 128
Стр.
Проверка блока имитации интенсивности молоко-отдачи 128
Проверка блока имитации внутривыменного давления 137
4.3. Результаты лабораторных испытаний доильных аппа
ратов 140
Определение максимальной отсасывающей способности доильных аппаратов 140
Определение влияния величины вакуума на отсасывающую способность доильного аппарата 141
Определение влияния внутривыменного давления на эффективность доения 145
Результаты испытаний доильного аппарата с автоматическим регулированием величины вакуума .... 148
Сравнительные лабораторные испытания доильных аппаратов 153
Результаты тарировки устройств для регистрации интенсивности молокоотдачи 155
Результаты производственных испытаний доильного аппарата 156
Экономическая эффективность использования результатов исследования 164
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 168
ЛИТЕРАТУРА 170
ПРИЛОЖЕНИЯ 186
Введение к работе
В соответствии с Продовольственной программой СССР и Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986...1990 годы и на период до 2000 года, одобренными ХХУІІ съездом КПСС, намечается довести среднегодовое производство молока до 104...НО млн.тонн и мяса до 20...21 млн.тонн. Причем, увеличение производства молока и мяса должно осуществляться за счет дальнейшей интенсификации животноводства и перевода его на промышленную основу /1,2/.
Одним из основных вопросов в решении проблемы механизации и автоматизации молочного животноводства остается машинное доение коров, на которое приходятся 40...65 % всех трудовых затрат по обслуживанию и уходу за животными / 3 /.
Меры, принятые за последние годы в развитии кормовой базы, совершенствовании организации труда, внедрении хозяйственного расчета, бригадного и арендного подряда, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, в частности процесса доения, позволяют преодолеть отставание животноводства. Вместе с тем, опыт ведения животноводства на промышленной основе показывает, что при интенсивной эксплуатации поголовья возникают ряд трудностей, связанных с машинным доением коров, решение которых базируется на совершенствовании конструкций доильных аппаратов. Эффективность использования доильных машин и поныне остается низкой. По сравнению с доением вручную она, лишь на 30...35 % повышает производительность труда доярок / 4 /.
Одним из важных параметров, обеспечивающих эффективность машинного доения, является вакуумный режим в подсосковых пространствах доильных стаканов, динамика изменения которого должна отвечать физиологическим особенностям молокоотдачи каждого жи-
вотного / 5, 6 /.
У существующих доильных аппаратов вакуум под соском не изменяется, что приводит к несоответствию взаимодействия исполнительного механизма и организма животного. В конечном итоге, постоянный вакуумный режим не только не возбуждает рефлекс мо-локоотдачи, но и часто тормозит его.
В связи с этим, создание стимулирующего доильного аппарата является актуальной задачей, также как и решение вопросов, связанных с разработкой новых методов и средств для оптимизации его конструктивно-технологической схемы. Это вызвано тем, что существующие методы оценки позволяют охарактеризовать, в основном, отдельные параметры доильного аппарата и не дают достоверных результатов его соответствия физиологии молокоотдачи.
Тема диссертации является составной частью координационной программы научно-исследовательских работ на 1986-1990 г.г. по решению программы 0.с.х.42.01.06.Н-3 "Изучить рефлекс молокоотдачи, состояние молочной железы коров различных генотипов и усовершенствовать доильные аппараты с целью повышения эффективности машинного доения и молочной продуктивности" и факультетской научно-исследовательской темы: "Разработать предложения по совершенствованию средств механизации и автоматизации сельскохозяйственных технологических процессов и методов их использования" номер ГР 01864)081270.
Цель исследования - обоснование конструктивно-технологических параметров стимулирующего доильного аппарата и методики его испытаний.
Объектом исследования является процесс машинного доения коров стимулирующим доильным аппаратом.
В связи с вышеизложенным в работе были поставлены и решены следующие вопросы по рассматриваемой проблеме:
проведен анализ существующих доильных аппаратов и устройств для регулирования вакуума и составлена их классификация ;
обоснованы конструктивно-технологические параметры доильного аппарата с автоматическим регулированием величины вакуума и массажем сосков вымени в процессе доения и разработана его конструкция;
теоретически определены рабочие параметры блоков стенда, имитирующих физиологические процессы молокоотдачи коров, разработан испытательный стенд и методика лабораторных испытаний доильных аппаратов;
получены математические модели характеристик молокоотдачи коров различных технологических групп, на основании которых предложен метод комплектования групп коров молочного стада.
Методика исследований. В основу теоретических исследований положены элементы теории автоматического регулирования, теории механизмов и машин, теории моделирования, теории механики жидкостей.
Для решения поставленных задач разработаны частные методики: подбора коров по индивидуальным характеристикам молокоотдачи животных, разработки блоков стенда для испытания доильных аппаратов, оценки эффективности доильного аппарата по изменению жирности молока в процессе доения, производственных испытаний доильного аппарата с автоматическим регулированием вакуумного режима и массажем сосков вымени.
Экспериментальные исследования проводили с применением современной измерительной и регистрирующей аппаратуры. Результаты экспериментальных исследований обрабатывали с использованием методов математической статистики на ЭВМ.
Влияние разработанного доильного аппарата на показатели
доения и здоровье животных изучалось в хозяйственных условиях в течение отдельных периодов и полного цикла лактации.
Работы вели в соответствии с требованиями ГОСТов и ОСТов на испытания сельскохозяйственных машин.
Научная новизна работы заключается:
в разработке математической модели процесса автоматического регулирования величины подсоскового вакуума и теоретическом обосновании рабочих и конструктивных параметров стимулирующего доильного аппарата;
в теоретическом обосновании блоков имитации физиологических процессов молокоотдачи и разработке методики лабораторных испытаний доильных аппаратов на специальном стенде;
в разработке математической модели кривых интенсивности молокоотдачи и метода комплектования групп коров молочного стада.
Разработанные конструкции стимулирующего доильного аппарата, испытательного стенда и оборудования для проведения экспериментальных исследований защищены пятью авторскими свидетельствами Са.с. 1253530, а.с. 1367925, а.с. I375I98, а.с. I3388I8, а.с. I4I962I ).
Практическая ценность. Применение стимулирующего доильного аппарата с автоматическим регулированием вакуума и массажем сосков вымени позволяет значительно повысить эффективность машинного доения. Разработанный стенд и методика позволяют в короткие сроки и с наибольшей достоверностью проводить испытания доильных алпаратов в лабораторных условиях, приближающихся к реальным. Предложенный метод комплектования технологических групп коров молочного стада по характеру интенсивности молокоотдачи, обеспечивает индивидуальный подход в обслуживании животных и повышение их продуктивности.
Разработана техническая документация на изготовление доильных стаканов и стенда для испытания доильных аппаратов. Результаты исследования могут быть использованы проектно-кон-структорскими организациями при проектировании доильных аппаратов и испытательного оборудования.
Основные положения диссертации были доложены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Оренбургского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института (1983, 1984, 1985, 1986, 1967 г.г.), на научно-практической конференции молодых ученых Куйбышевского СХИ (1985 г.), на научной конференции Челябинского ордена Трудового Красного Знамени института механизации и электрификации сельского хозяйства (1986 г.), на научно-техническом совете областного агропромышленного комитета (1986 г.), на областных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов (Куйбышев, 1987 г., Оренбург, 1987 г., 1988 г.).
По результатам работы опубликовано 13 работ общим объемом 4,0 печатных листов ( в том числе пять авторских свидетельств).
Исследования были проведены в лабораториях и учебно-опытном хозяйстве Оренбургского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института, колхозах и совхозах Оренбургской области.
Разработанный доильный аппарат внедрен в колхозе "Память Ленина" Новосергиевского района. Согласно решения научно-технического совета, областного агропромышленного комитета о внедрении доильных стаканов с устройством для массажа сосков вымени коровы, выпущена опытная партия в количестве 500 штук и передана Кувандыкскому и Новосергиевскому РАЛО для внедрения в хозяйствах района. Разработанный стенд прошел функциональные испытания в ВНИИМОЖ и рекомендован для использования при государствен-
ных испытаниях доильного оборудования. Доильный аппарат с автоматическим взятием проб молока отмечен бронзовой медалью ВДНХ. Годовой экономический эффект от внедрения одного доильного аппарата составляет 572 руб. в год.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованной литературы С 162 наименования). Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 16 таблиц, 3 приложения на 49 страницах.
На защиту выносятся следующие основные положения:
классификация средств автоматического регулирования вакуумного режима и перспективы их совершенствования;
методика подбора коров по технологическим группам на основании кривых интенсивности молокоотдачи и их математическая интерпретация;
результаты теоретического обоснования конструктивно-технологических параметров регулятора вакуума и доильного стакана с устройством для массажа сосков вымени;
методика лабораторных испытаний доильных аппаратов с применением специального испытательного стенда;
теоретические основы разработки блоков имитации физиологических процессов молокоотдачи для стенда;
результаты лабораторных и производственных испытаний стимулирующего доильного аппарата и экономическая оценка его применения.
