Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ способов, средств и выполненных научных исследований в области машинного доения коров 10
1.1 Технология и основные физиологические требования, предъявляемые к машинному доению коров 10
1.2. Анализ конструкций доильных аппаратов 16
1.3. Способы и устройства, предотвращающие наползание доильных стаканов на соски вымени 26
1.4. Анализ теоретических исследований по обоснованию процесса молоковыведения и параметров доильных аппаратов 37
1.5. Постановка проблемы, цель работы и задачи исследования 43
2. Физико-механические характеристики сосков вымени коровы 45
2.1. Программа исследований 45
2.2. Методика исследований 46
2.2.1. Экспериментальные установки 46
2.2.2. Методика определения морфологических характеристик сосков вымени 49
2.2.3. Методика определения характеристик упругих свойств сосков вымени 49
2.2.4. Методика определения коэффициентов трения сосков вымени ...51
2.3. Результаты исследований 53
Выводы 56
3. Теоретические предпосылки к обоснованию параметров и режимов работы доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 58
3.1. Теоретические предпосылки создания доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 58
3.2. Конструктивно-технологическая схема доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 68
3.3. Обоснование основных параметров доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 71
3.3.1. Имитирующая схема взаимодействия подвесной части доильного аппарата с выменем коровы 71
3.3.2. Определение закона движения поршня коллектора в дифференциальном виде 75
3.3.3. Определение закона движения подвесной части доильного аппарата в дифференциальном виде 78
3.3.4. Определение перемещения и скорости поршня в цилиндре коллектора 87
3.3.5. Закономерности совместного поступательного движения подвесной части доильного аппарата 89
3.3.6. Равновесие доильного стакана на сосках вымени 100
Выводы 105
4. Экспериментальные исследования доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 106
4.1. Программа исследований 106
4.2. Методика лабораторных исследований 107
4.2.1. Экспериментальные установки 107
4.2.2. Методика определения времени движения поршня 115
4.2.3. Методика определения времени нарастания вакуума в камере цилиндра 117
4.2.4. Методика определения угла отклонения подвесной части от вертикали 118
4.2.5. Методика определения наползания доильных стаканов на соски вымени 120
4.2.6. Планирование многофакторного эксперимента 120
4.3. Результаты исследований 128
4.4. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований 134
Выводы 135
5. Производственные испытания и экономическая эффективность применения доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 138
5.1. Программа и методика производственных испытаний 138
5.2. Внедрение результатов исследований 146
5.3. Экономическая эффективность применения доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы 148
Выводы 160
Общие выводы и рекомендации производству 161
Список литературы 164
Приложение 175
- Способы и устройства, предотвращающие наползание доильных стаканов на соски вымени
- Методика определения коэффициентов трения сосков вымени
- Конструктивно-технологическая схема доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы
- Методика определения угла отклонения подвесной части от вертикали
Введение к работе
Задача, стоящая перед сельским хозяйством, заключается в обеспечении населения страны полноценными продуктами питания, а перерабатывающую промышленность сырьем. Большую роль в этом играет молочное скотоводство, дающее молоко и мясо. Чтобы успешно функционировать производителям сельскохозяйственной продукции в современных рыночных условиях, помимо повышения качества продукции, необходимо снижать и затраты на ее производство. Снижение себестоимости продукции невозможно без внедрения современных технологий и средств механизации.
Одним из основных вопросов в решении проблемы механизации и автоматизации молочного животноводства остается машинное доение коров, на которое приходится 40...60 % всех трудовых затрат по обслуживанию и уходу за животными [3,51,52,62].
Применяемые доильные установки обычно состоят из нескольких технологических систем: вакуумной, молочной, промывки и дезинфекции, дозирования и раздачи концентрированных кормов. Наибольшее значение для работы доильной установки имеет ее вакуумная система, так как существующие доильные аппараты работают по принципу отсоса молока из вымени животного при действии на его соски пониженного давления. Однако, сравнивая машинное доение с ручным, следует отметить, что производительность доярок выросла лишь на 30...35 % [6].
Проведенные исследования отечественными и зарубежными учеными [2,5,7,9,30,32,38,51,52,62] показывают, что производительность труда оператора доильных установок пропорциональна объему ручных затрат. Исключение или сокращение некоторых ручных операций позволяет улучшить организацию и повысить производительность труда при машинном доении [83].
Одним из резервов снижения затрат труда при производстве молока является повышение уровня механизации доения коров на основе совершенствования существующих и создания новых доильных аппаратов, осуществляющих быстрое и полное выдаивание животных [113]. Большое влияние на молокоотдачу животного оказывает величина рабочего вакуума и его колебания в процессе работы доильного аппарата. На основе многочисленных исследований ученых в области механизации доения коров установлена определенная величина вакуума [1,11,41,64,97.], которая составляет 48...50 кПа. Вопрос о допустимой величине колебаний вакуума в процессе доения коров остается спорным. Некоторые ученые описывают процесс «баллонизации» сосковой резины, который возникает из-за колебаний вакуума и ведет к наползанию стаканов на соски вымени животного и преждевременному прекращению молокоотдачи [67,103].
В связи с наползанием доильных стаканов к основаниям сосков оператору приходится проводить машинное додаивание, составляющее 34...37 % затрат труда от проводимых технологических операций машинного доения. Если машинное додаивание не производится, то происходит систематическое недодаивание - 6...8 % от общего удоя молока жирностью 10... 16 % и преждевременный уход коров в запуск [51,52].
При применении машинного доения необходимо, чтобы доильный аппарат отвечал физиологическим требованиям [62,97].
Доильный аппарат в процессе доения должен выводить молоко, а также поддерживать рефлекс молокоотдачи и быть физиологически адаптированным к организму животного [52,62]. Существующие серийные доильные аппараты не в полной мере выполняют вышеуказанные функции из-за не совершенствования конструкции.
Для более эффективного доения животных необходимо создание доильного аппарата, который автоматически перераспределяет оттягивающее усилие на сосках в зависимости от такта работы аппарата. Благодаря чему, обеспечивается щадящее обращение с выменем, улучшается здоровье коров и исключается как наползание, так и спадание с вымени подвесной части доильного аппарата. В связи с изложенным выше, целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности машинного доения коров за счет полноты выдаивания и снижения затрат ручного труда путем разработки доильного аппарата с автоматическим перераспределением оттягивающего усилия на сосках вымени коровы в зависимости от такта работы посредством изменения центра масс коллектора и обоснование режимов его работы.
Народнохозяйственное значение разработанного доильного аппарата заключается в повышении полноты извлечения молока у коров, при снижении его себестоимости и затрат ручного труда.
В данной работе проанализированы существующие доильные аппараты, отмечены их преимущества и недостатки.
Предложен модернизированный доильный аппарат.
Приведены результаты теоретических исследований модернизированного доильного аппарата.
Приведены результаты лабораторных и производственных сравнительных испытаний модернизированного доильного аппарата с серийным АДУ-1-04. На защиту выносится:
- показатели физико-механических характеристик сосков вымени коровы;
- конструктивно-технологическая схема разработанного доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы;
- теоретические положения по обоснованию конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы;
- оптимальные параметры доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы и режимы его работы;
- результаты производственной проверки доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы.
Способы и устройства, предотвращающие наползание доильных стаканов на соски вымени
В нашей стране и за рубежом наибольшее распространение получили двухтактные доильные аппараты отсасывающего типа, в которых молоко-выведение происходит при такте сосания, за счет создания вакуума в под-сосковой камере стакана. От воздействия вакуума соски значительно удлиняются, и доильные стаканы наползают на соски и вымя коровы. От чего сообщение соска с выменем нарушается и доение прерывается преждевременно, что обуславливает нечистое выдаивание коров. В связи с этим наиболее трудная и важная практическая задача заключается в устранении наползания доильных стаканов, так как из-за этого нарушается процесс доения, возрастает трудоемкость и снижается продуктивность животных.
Вопросам борьбы с наползанием при доении доильных стаканов на соски вымени посвящены труды многих ученых [ 28,51,52,55,62,63,66, 71,76,85]. Для выбора перспективных направлений совершенствования доильного аппарата с целью устранения наползания доильных стаканов на соски вымени животного требуется их систематизировать. Наиболее удачной в этом плане, на наш взгляд, является классификация, предложенная Л. П. Карташовым и др. [55]. Однако она не охватывает все многообразие способов и средств предотвращения наползания стаканов на вымя и требует дальнейшего развития. На основе патентной и научной литературы нами предложена более полная классификация способов исключения наползания до- / ильных стаканов на соски вымени животного при доении (рисунок 1.3).
Наползание доильных стаканов на соски вымени коровы можно пре- , дотвратить следующими способами.
Наиболее часто применяемый на практике способ с уменьшением наползания доильных стаканов является метод регулирования массы подвесной части доильного аппарата. По периоду догружения регулирование может быть осуществлено проектно-конструктивным путем. Таким путем догружается подвесная часть большинства двухтактных доильных аппаратов. Если не учитывать интенсивность поступления молока из вымени, масса подвесной части остается постоянной во время всего процесса доения. Недостатком такого способа является то, что подвесная часть доильного аппарата выполняется массивной, что не соответствует физиологии животного.
При ослаблении молокоотдачи, особенно к концу доения, доильные стаканы наползают на соски из-за того, что масса оказывается недостаточной. Увеличение массы доильного аппарата ведет к спаданию его подвесной части с вымени коровы.
Отличные результаты по чистоте выдаивания, а значит и с предупреждением наползания дает догружение подвесной части в процессе эксплуатации доильного аппарата. Данный способ реализован в доильном аппарате "Спутник" с подвешиваемым ведром. При доении происходит постепенно возрастающее оттягивание вымени за счет увеличения массы выдоенного молока в доильном ведре. Однако работа с подобным доильным аппаратом имеет определенные сложности. Так его нужно подвешивать под брюхо коровы, что требует определенных навыков и затрат ручного труда.
Рассмотренный выше способ реализован также в коллекторе, предложенным В. П. Лариным [20]. Коллектор, содержит выпускной патрубок вверху нижней части съемной камеры коллектора. Это позволяет сохранить в камере постоянное по массе сдаиваемое молоко и использовать камеру с молоком как дополнительный груз для оттягивания доильных стаканов. К недостаткам можно отнести то, что при интенсивной молокоотдаче возможен противоток молока, что способствует заболеванию молочной железы маститом. Работа с громоздким коллектором затруднительна. Если в доильном аппарате "Спутник" часть массы доильного ведра с выдоенным молоком приходится на туловище животного, то в данном доильном аппарате масса подвесной части с выдоенным молоком полностью передается на соски. Поэтому при колебании вакуума, особенно при доении высокоудойных коров, возможно спадание доильного аппарата с вымени.
Объектами догружения массы подвесной части доильного аппарата могут быть коллектор, доильные стаканы, шланги, присоски и подвижная масса в коллекторе (обеспечение смещения центра масс подвесной части). Целесообразно увеличивать массу доильных стаканов, а не коллектора, в следствие неравномерности развития вымени.
Определенный интерес вызывает способ борьбы с наползание стаканов за счет смещения центра подвесной части доильного аппарата. Данный способ реализован в доильном аппарате попарного действия, разработанный под руководством В.Ф.Королева [21,62]. Он состоит из доильных стаканов с гофрированными присосками, пульсоколлектора и шлангов. Во время работы аппарата происходит периодическое сокращение гофрированных присосков доильных стаканов при такте сосания в одной из двух пар стаканов. Под этими стаканами образуется оттягивающая сила за счет смещения коллектора и, следовательно, за счет изменения центра масс всей подвесной части, препятствующая наползанию. В другой паре стаканов оттягивающая сила наоборот пропорционально уменьшается, что способствует удерживанию доильных стаканов на сосках. Периодическое сокращение гофрированных присосков обеспечивает стимуляцию рефлекса молокоотдачи, так как стаканы, совершая возвратно-поступательное движение по соскам, массируют их. Преимущество применения такого доильного аппарата очевидно, потому что попарное выдаивание и изменение центра масс подвесной части за счет сокращения гофр присоска обеспечивают попеременное оттягивание половин вымени и стимуляцию рефлекса молокоотдачи, что наибольшим образом соответствует физиологии животного. Недостатком является то, что образуемая оттягивающая сила недостаточна, чтобы препятствовать наползанию доильных стаканов на соски.
Вариант реализации рассмотренного способа осуществлен также в доильном аппарате с двухкамерными доильными стаканами, гофрированными трубками пульсирующего вакуума для попарного доения сосков, описанный Королевым В. Ф. [19,62]. Отличается тем, что вместо гофрированных присосков сосковой резины доильного стакана, используются гофрированные шланги переменного вакуума.
В качестве догружателя могут быть использованы элементы конструкции доильного аппарата или масса выдоенного молока. Исключение наползания можно добиться при использовании инерционного компенсатора. По способу стабилизации инерционные компенсаторы подразделяются на активные, пассивные, комбинированные. Компенсаторы бывают твердые, эластичные, жидкостные. По месту расположения инерционные компенсаторы разделяют на компенсаторы с внешней установкой и с установкой внутри стакана в виде дополнительных устройств или как детали доильных стаканов.
Доильный аппарат с твердыми весовыми компенсаторами для перераспределения массы на сосках неравномерно развитого (ступенчатого) вымени предложен Л. П. Карташовым, 3. В. Макаровской и М. А. Мазитовым [90].
Методика определения коэффициентов трения сосков вымени
При такте сжатия величина вакуума под соском значительно уменьшается, смыкание сосковой резины приводит к возникновению силы, выталкивающей сосок, которая в среднем достигает 1 кг и более [66]. При отсутствии силы трения или ее уменьшении выталкивающая сила действует сильнее присасывающей, и стаканы спадают с сосков. С наступлением такта сжатия смыкание стенок сосковой резины первоначально происходят под соском, а затем распространяется вверх. Происходит уменьшения объема под соском и снижения вакуума. Следует заметить, что у цилиндрической сосковой резины смыкание стенок происходит не полностью. Поперечное сечение резины при этом имеет форму одежной петли и подсосковое пространство продолжает сообщаться с вакуумом. Если судить об изменения площади поперечного сечения сосковой резины при ее смыкании и сжатии соска, то поперечное сечение конца соска превращается в эллипс. Моделирование путем построения геометрические кривых сжатия соска при смыкании стенок сосковой резины и имитация процесса доения на искусственном соске в виде тонкой резиновой оболочки заполненным литолом показали, что площадь торца соска уменьшается приблизительно в 2,7...3,0 раза по сравнению с первоначальной. Тогда, если за основу взять изменение площади конца соска, связанной с источником вакуума, то, приняв средний диаметр соска в сосковой резине 25 мм и разрежение под соском 48 кПа во время такта сосания, действующая сила на стакан вверх составит а при такте сжатия действующая сила на.Для лучшего удерживания и предотвращения спадания стаканов с сосков вымени с наступлением такта сжатия в верхней части сосковой резины выполнен присосок. Эта зона сосковой резины имеет увеличенный внутренний диаметр по сравнению с сосковой трубкой.
У стандартного доильного стакана деформация стенок происходит в одной плоскости навстречу друг другу, при этом смыкание первоначально происходит под соском. Смыкание сосковой резины приводит к возникновению силы, выталкивающей сосок и вызывает сопротивление упругости тканей торцевой части соска, т.е. появляется реакции со стороны конца соска. Суммарная выталкивающая сила Ршт, действующая со стороны соска на стакан, направлена вниз, а со стороны сомкнувшейся сосковой резины вверх. Целесообразно суммарную выталкивающую силу разделить на две составляющие, боковую, возникающую от реакции боковой поверхности соска и торцевую Рсв, так как показывают исследование давление стенок сосковой резины по длине различное. Наибольшее давление наблюдается на верхушку соска при смыкании стенок сосковой резины. Стакан начинает перемещаться по соску вниз. Движение стакана по соску приводит к появлению силы трения F.n, направленной вверх под углом а к вертикали. Кроме того, от массы доильного стакана возникает сила тяжести G]. Так как сосковая резина в стакане находится в натянутом положении и стенки ее сжаты, то перпендикулярно стенкам под углом а к оси X на сосок действует сила от давления сосковой резины Ра, что вызывает сопротивление упругости тканей соска и соответственно реакции JV, этому обжатию. Результирующая сила Рсп в присоске будет той же по величине, что при такте сосания, но направлена в противоположную сторону, так как стакан на соске перемещается вниз (изменение вакуума в присоске не учитываем).
При такте сосания из-за присутствующего перепада давлений в межстенной камере доильного стакана, действующего на сосковую резину и соответственно непосредственно на сосок, стенки сосковой резины прогибаются. Согласно данных [66] величина перепада вакуум метрического давления в межстенном и подсосковой камерах доильного стакана находится в пределах 11...21 кПа в зависимости от работы пульсатора и интенсивности молокоотдачи. П.И. Огородников [85] рекомендует подбирать режим доения так, чтобы перепад давлений в камерах доильного стакана должен быть в пределах 11,3... 12 кПа, при этом прогиб сосковой резины будет 4...б мм, который практически не сказывается на интенсивности выведения молока. подтверждается и нашими исследованиями величина вакуума под соском при такте сосания в зависимости от интенсивности течения жидкости снижается на 4,5... 11 кПа от номинального значения. Натяжение резины толщина стенок h =2,5...3,0 мм с усилием 60...70 Н компенсирует раздувание резины от возникающего перепада давлений в камерах доильного стакана.
Определим оптимальную массу подвесной части доильного аппарата. Примем для расчета величину вакуума под соском рл =45кПа, вакуум в присоске рт = 7000Яа , диаметр соска d = 23мм , диаметр утолщенной части присоска d) = 30мм, длину активной части соска /, = 50мм, коэффициент трения f\ = /г = 22 , коэффициент k=0,3, высоту присоска U = 20мм , присасывающую силу при такте сжатия Рт =8# (см. с. 63), угол наклона стенок а = 15, среднее давление ps2 =6868Ля, /?S1 =\2155Па (0,13 кгс/см2), максимальное давление в зон верхушки соска, p sx =\9620Па (0,2 кгс/см ).
Конструктивно-технологическая схема доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы
Подвесная часть доильного аппарата (рис. 3.3) состоит из двухкамерных стаканов 1,2 соединенных с коллектором 3. Коллектор оригинальной конструкции. Содержит молокосборную камеру 4 и распределитель 5. Над распределителем установлен полый горизонтальный цилиндр 6. В цилиндре 6 размещен поршень 7, с образованием камер 8 и 9 по обе стороны поршня. Перемещение поршня ограничивают упругие демпферы 10, на торцевых стенках полого цилиндра 6. В распределителе 5 размещены камеры переменного вакуума 11 и 12, связанные шлангами с пульсатором попарного действия (не показан). Камеры переменного вакуума 11 и 12 работают в противофазах и сообщены каналами 13 и 14 с камерами 8 и 9, а патрубками 15 и 16 с межстенными камерами доильных стаканов 1 и 2. Если в камеру 11 от пульсатора подается воздух, то в камеру 12 - вакуум и наоборот. Для подключения коллектора к молокоприемнику служит клапан 17. Поршень 7 изготовлен из материала с большим удельным весом, чтобы при малых размерах иметь значительную массу.
Доильный аппарат работает следующим образом. После подключения доильного аппарата к источнику вакуума, оператор надевает доильные стаканы на соски вымени коровы. Целесообразно, чтобы полый цилиндр 6 коллектора был перпендикулярно продольной оси животного. Что обеспечивает попарное доение половин вымени коровы. Пульсатор подает синхронно в камеру 12 коллектора воздух, а в камеру 11 - вакуум. Вакуум из камеры 11 по патрубку 15 поступает в межстенные полости доильных стаканов 1, в этой доли вымени наступает такт сосания. Одновременно воздух из камеры 12 по патрубку 16 подается в межстенные камеры доильных стаканов 2 другой половины вымени, где наступает такт сжатия. Синхронно с этим вакуум по каналу 13 распространяется в камеру 8, а воздух по каналу 14 в камеру 9 цилиндра 6. От возникшего перепада давлений поршень 7 перемещается в крайнее левое положение (см. рис. 3.3). Демпфер 8 смягчает удар поршня 7 о торцевую стенку. От перемещения поршня 7 происходит перераспределение массы коллектора, действующей на доильные стаканы. Под доильными стаканами 1 появляется сосредоточенная сила тяжести от массивного поршня 7, что исключает наползание стаканов на соски вымени. А под доильными стаканами 2 значение силы тяжести наоборот пропорционально уменьшается, что способствует надежному удерживанию стаканов на сосках вымени при смыкании сосковой резины при такте сжатия. При переключении пульсатора происходит противоположная замена тактов. В стаканах 2 наступает такт сосания, а в стаканах 1 - такт сжатия. При этом изменяется направление перепада давлений, действующего на поршень 7 в цилиндре 6. В камеру 8 поступает воздух, а в камеру 9 - вакуум, что приводит перемещение поршня 7 в крайнее правое положение (см. рис. 3.3) и соответственно перераспределение массы в коллекторе, действующей на доильные стаканы 1 и 2. Смена тактов работы аппарата и смена положения поршня в цилиндре происходят практически одновременно.
Итак, в зависимости от тактов создаваемых пульсатором, происходит изменение положения поршня и соответственно автоматическое перераспределение массы действующей на стаканы, что исключает одновременно наползание и спадание доильных стаканов при доении. Это повышает эксплуатационную надежность работы доильного аппарата и обеспечивает полноту извлечения молока без машинного додаивания при снижении общей нагрузки на вымя животного и облегчении труда оператора.
Особенностью конструкции доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени коровы является то, что коллектор снабжен подвижной массой, которая в зависимости от такта работы пульсатора изменяет центр масс подвесной части доильного аппарата. На сосках, где происходит такт сосания, оттягивающую нагрузка увеличивается, а на сосках с тактом сжатия соответственно уменьшится. Что приведет к стабильному процессу молоковыведения. От чего при работе наблюдается некоторое раскачивание коллектора. Благодаря этому, обеспечивается щадящее обращение с выменем, улучшается здоровье коров и исключается спадание с вымени подвесной части доильного аппарата.
В виду сложности аналитического рассмотрения взаимодействия подвесной части доильного с выменем коровы, примем некоторые допущения. Соски вымени коровы от воздействия нагрузки имеют возможность, как вытягиваться, так и изменять свой наклон относительно основания вымени. Допустим, что масса подвесной части подобрана так, что стаканы относительно сосков вымени при доении неподвижны. Зафиксированные на сосках доильные стаканы рассматриваем совместно с соском, что допускает не учитывать их массу. Трубки, соединяющие стаканы с коллектором примем в качестве стержней, масса которых сосредоточена в коллекторе. Отсюда следует, что при раскачивании подвесной части доильного аппарата соски вымени коровы совместно с доильными стаканами изменяют свой угол наклона относительно вертикали. В связи с выше сказанным примем имитационную расчетную схему взаимодействия подвесной части доильного аппарата с выменем коровы (рис.3.4).
Введем систему координат, за начало отсчета примем т. Оь ось OjX справа налево, а 0У - вниз. Примем обозначения: т-масса поршня, кг; Л/- касса всей остальной системы (корпуса коллектора) с центром тяжести в точке О; S- расстояние от правого конца цилиндра коллектора до поршня, м; р-угол отклонения стержня от вертикального положения, рад; / - длина стержня, м; 7],Г2- реакции со стороны коллектора с поршнем на соски соответственно левой и правой долей вымени; а- длина направляющей. Корпус коллектора с цилиндром для поршня условно принят в виде направляющей, по которой движется поршень (ползун).
Определим значение реакций Г„ Т2 , при которых стаканы будут неподвижны на сосках вымени, т. е. длины стержней О]А = 02В = const при движении всей системы. Выберем произвольное положение системы и приложим действующие силы (рисунок 3.4). Движение будет складываться из относительного движения поршня и движения системы в целом (поступательное). При этом полный цикл движения коллектора будет происходить следующим образом (рисунок 3.5).
Методика определения угла отклонения подвесной части от вертикали
Для определения времени движения поршня от одного торца цилиндра до другого была разработана и изготовлена специальная установка (рис. 4.1). Установка представляет собой лабораторный доильный аппарат 1, самопишущий прибор - кардиограф 2 и выпрямитель-стабилизатор 3. На внутренних сторонах торцевых стенок цилиндра 4 подвесной части доильного аппарата 1 установлены разомкнутые кнопочные выключатели 5, подключенные проводами 6 через коммутационную коробку 7 к кардиографу 2. Размещенный в цилиндре 4 подвижный поршень 8 при крайних положениях воздействует на один из выключателей 5, который замыкает электрическую цепь. Через замкнутый выключатель 5 от выпрямителя-стабилизатора 3 к кардиографу 2 поступает электрический сигнал, под действием которого стрелка самопишущего прибора 2 отклонится в сторону от первоначального положения. Как только поршень перестает давить на выключатель 5, электрическая цепь размыкается, и стрелка возвращается в исходное положение.
Для определения времени нарастания вакуума в камере цилиндра была разработана и изготовлена специальная установка (рис. 4.2). Установка представляет собой цилиндр 1 подвесной части лабораторного доильного аппарата, который подключен шлангами 2 через электромагнитный кран 3 к источнику вакуума. На цилиндре 1 установлен вакуумметр 4. Продолжительность нарастания разряжения определяется электрическим секундомером 5 по отклонению стрелки вакуумметра 4 от нулевого положения до заданного значения. Электромагнитный кран 3 и электрический секундомер 5 проводами 6 подключены к общему выключателю 7. Выключатель 7 предназначен для одновременного включения электрического секундомера 5 и открытия электромагнитного крана 3.
В экспериментальной установке суммарный объем цилиндра 1 и шланга 2, соединяющего цилиндр с электромагнитным краном 3, равен общему объему камеры цилиндра, межстенных пространств доильных стаканов и воздушно вакуумных шлангов лабораторного доильного аппарата. Для определения угла отклонения подвесной части доильного аппарата от вертикали использовалась специальная установка (рис. 4.3). Установка представляет собой лабораторный доильный аппарат 1; стенд искусственное вымя 2 и цифровую камеру 3.
Для определения влияния конструктивно-режимных параметров доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на вымя коровы на величину наползания доильного стакана была разработана и изготовлена специальная лабораторная установка, схема которой представлена на рисунке 4.4, а общий вид показан на рисунке 4.5. Лабораторная установка (рис. 4.4) включает в себя, искусственное вымя 1, испытуемый доильный аппарат 2, толкатель со стрелкой 3, шкалу 4, электронный секундомер 5.
Основой лабораторной установки является искусственное вымя (рис. 4.6), разработанное и изготовленное на кафедре механизации животноводства
Рязанской ГСХА для проведения лабораторных испытаний доильных аппаратов. Искусственное вымя состоит из бака для жидкости 1, напорной трубы 2, расширительной емкости 3, имитаторов сосков 4 со сквозными каналами, пружинного клапана 5, перекрывающего отверстие, которое соединяет расширительную емкость 3 с каналами имитаторов сосков 4.
На основании вышесказанного, имитаторы сосков на установке искусственное вымя были изготовлены диаметром 25 мм. Поверхность имитаторов сосков обеспечивала при взаимодействии с сосковой резиной коэффициент трения 0,22.
При выборе значений внутривыменного давления и тонуса соска учитывалось, что они взаимосвязаны между собой. При уменьшении тонуса сфинктера соска увеличивается внутрицистеральное давление, которое после доения практически падает до нуля. Внутривыменное давление невелико и при припуске молока коровой обычно не превышает 5,3... 10,6 кПа, а тонус сфинктера соска до припуска - 39,9...53,2 кПа и после припуска - 13,3...20,0 кПа [36,45].
Учитывая сказанное выше, высоту установки бака 1 (рис. 4.3) выбирали из условия поддержания давления в расширительной емкости 3 в пределах 108,0... 109,3 кПа. Пружину клапана 5, закрывающего вход в имитатор соска, настраивали на открытие при создании вакуума под соском порядка 20,0 кПа. При выборе максимального проходного сечения соскового канала использовались данные А. А. Осетрова [99]. Диаметр соскового канала в период лактации у легкодойных коров колеблется в пределах 2,5.. .4,5 мм при среднем арифметическом размере 3,0 мм. У тугодойных коров диаметр канала составляет 1,5...2,5 мм при среднем размере 2,0 мм. Диаметр канала в имитаторе был принят 3,0 мм, что соответствует максимальному припуску молока коровой.
Работает лабораторная установка следующим образом. Бак 1 заполняли водой, которая через напорную трубу 2 поступает в расширительную емкость 3 и далее в канал имитатора соска 4. Вытеканию жидкости из соска 4 препятствует пружинный клапан 5. При подключении испытуемого доильного аппарата к источнику вакуума, и надевании доильных стаканов на соски искусственного вымени, вакуум при такте сосания проникает через канал в соске к пружинному клапану, в результате чего он открывается, и из-за разницы давлений вода из расширительной емкости 3 устремляется в канал имитатора соска и далее в подсосковую камеру доильного стакана и коллектор. При наползании доильного аппарата доильный стакан поднимает толкатель со стрелкой. Конец стрелки свободно скользит по установленной сбоку шкале, показывая величину наползания.
При помощи разработанной установки определяли наползание доильных аппаратов АДУ-1-01, ШРИБ «Дояр» и лабораторного доильного аппарата, при их сравнительных испытаниях. При проведении лабораторных испытаний в качестве источника вакуума использовали доильную установку ДАС-2Б, которая включает в себя вакуумный насос, вакуум-регулятор, вакуумметр и часть вакуумпровода с вакуумными кранами.
