Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы машинного доения коров 12
1.1. Техническая оснащенность молочно-товарных ферм России доильным оборудованием 12
1.2. Физиологическо-технологические основы выведения молока из вымени коровы 20
1.3. Анализ конструкций доильных аппаратов 26
1.4. Способы и устройства, предотвращающие наползание доильных стаканов на соски вымени 34
1.5. Анализ устройств, предназначенных для контроля за процессом доения 44
1.6. Краткий обзор манипуляторов доения 49
1.7. Постановка проблемы, цель работы и задачи исследования 60
2. Стандартная технология машинного доения при привязном содержании и пути ее совершенствования 62
2.1. Анализ стандартной технологии машинного доения 63
2.2. Направления совершенствования технологии машинного доения 81
Выводы 91
3. Теоретические основы создания технических средств доения 92
3.1. Теория выведения молока из вымени коровы вакуумным доильным аппаратом 92
3.2. Закономерности удлинения сосков вымени при машинном доении 99
3.3. Взаимодействие доильного стакана с соском вымени 103
3.4. Конструктивные схемы усовершенствованных доильных стаканов 119
3.5. Теоретическое обоснование доильного аппарата с управляющей стимуляцией 135
3.5.1. Конструктивно-технологическая схема и физическая сущность работы доильного аппарата с управляющей стимуляцией 135
3.5.2. Теоретическое обоснование устройства отключения стимулирующего пульсатора при доении в ведро 142
3.5.3. Теоретическое обоснование устройства отключения стимулирующего пульсатора при доении в молокопровод 150
3.6. Основы теории доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени 155
3.6.1. Физиологически адаптированный доильный аппарате изменяющейся нагрузкой на четверти вымени 155
3.6.2. Взаимодействие подвесной части физиологически адаптированного доильного аппарата с выменем коровы 158
3.6.3. Определение массы доильных стаканов 183
3.7. Теоретическое обоснование параметров и режимов работы доильного аппарата с манипулятором 186
3.7.1. Разработка компоновочной схемы технического средства доения с манипулятором 186
3.7.2. Обоснование скоростного режима исполнительного механизма манипулятора доения 200
3.7.3. Расчет механизма отключения коллектора 208
3.7.4. Определение величины расхода воздуха и мощности пневмодвигателя 213
Выводы 217
4. Методика экспериментальных исследований 220
4.1. Методика экспериментальных исследований физико-механических характеристик сосков вымени коровы 220
4.1.1. Экспериментальные установки 221
4.1.2. Методика определения морфологических характеристик сосков вымени 224
4.1.3. Методика определения характеристик упругих свойств сосков вымени 225
4.1.4. Методика определения коэффициентов трения сосков вымени 226
4.2. Методика экспериментальных исследований доильного аппарата с манипулятором 228
4.2.1. Экспериментальные установки 229
4.2.2. Методика определения функционирования пневмодатчика от интенсивности потока молока 238
4.2.3. Выбор факторов влияющих на мощность и расход воздуха пневмодвигателя 239
4.2.4. Методика определения влияния сечения выпускного и впускного окон на развиваемую мощность и расход воздуха пневмодвигателем 240
4.2.5. Методика определения влияния величины вакуума на частоту вращения барабана пневмодвигателя, развиваемую мощность и расход воздуха 243
4.2.6. Методика определения необходимой скорости перемещения гибкой нити с подвесной частью доильного аппарата 244
4.2.7. Методика определения жесткости пружины коллектора для условия безударного снятия подвесной части доильного аппарата 246
4.2.8. Планирование многофакторного эксперимента 248
4.3. Методика экспериментальных исследований доильного аппарата стимулирующего действия 252
4.3.1. Экспериментальные установки 252
4.3.2. Методика определения пропускной способности доильного аппарата 253
4.3.3. Методика исследования работы доильного аппарата с управляемой стимуляцией 255
4.3.4. Методика сравнения теоретических и экспериментальных исследований.. 261
4.4. Методика экспериментальных исследований доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени 261
4.4.1. Экспериментальные установки 262
4.2.1. Методика определения времени движения поршня 266
4.2.2. Методика определения времени нарастания вакуума в камере цилиндра.. 268
4.2.3. Методика определения угла отклонения подвесной части от вертикали . 269
4.2.4. Методика определения наползания доильных стаканов на соски вымени 270
4.2.5. Планирование многофакторного эксперимента 270
5. Результаты лабораторных исследований 274
5.1. Результаты исследований физико-механических характеристик сосков вымени коровы 274
5.2. Результаты лабораторных исследований доильного аппарата стимулирующего действия 276
5.2.1. Результаты лабораторных исследований по определению пропускной способности доильных аппаратов 276
5.2.2. Результаты лабораторных исследований по определению времени работы стимулирующего пульсатора 277
5.2.3. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований.. 279
5.3. Результаты лабораторных исследований доильного аппарата изменяющейся нагрузкой на четверти вымени 281
5.3.1. Результаты лабораторных исследований коллектора с изменяющимся центром масс 281
5.3.2. Результаты исследования наползания доильных стаканов на соски вымени 283
5.3.3. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований 287
5.4. Результаты исследований доильного аппарата с манипулятором 288
5.4.1. Результаты исследований пневмодатчика манипулятора 288
5.4.2. Результаты исследований пневмодвигателя манипулятора 289
5.4.2. Результаты лабораторных исследований по выбору рационально-оптимальных параметров пневмодвигателя манипулятора 294
5.4.3. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований 300
Выводы 301
6. Производственные испытания и экономическая эффективность применения технологии и технических средств доения 304
6.1. Программа и методика производственных испытаний 304
6.2. Результаты сравнительных производственных испытаний 309
6.2.1. Результаты сравнительных производственных испытаний доильного аппарата с управляющей стимуляцией 309
6.2.2. Результаты сравнительных производственных испытаний доильного аппарата с изменяющейся нагрузкой на четверти вымени 312
6.2.3. Результаты сравнительных производственных испытаний доильного аппарата с манипулятором 316
6.3. Проверка усовершенствованной технологии доения с новыми техническими средствами в производственных условиях 320
6.4. Внедрение результатов исследований 325
6.5. Экономическая эффективность применения разработанной технологии и технических средств доения 327
Выводы 329
Общие выводы и рекомендации производству 331
Список литературы 336
Приложения 352
- Техническая оснащенность молочно-товарных ферм России доильным оборудованием
- Закономерности удлинения сосков вымени при машинном доении
- Методика определения влияния сечения выпускного и впускного окон на развиваемую мощность и расход воздуха пневмодвигателем
- Результаты исследования наползания доильных стаканов на соски вымени
Введение к работе
Перед молочным животноводством современной России стоят большие задачи, например, среднестатистический житель нашей страны потребляет всего 232 кг молока в год при производстве 217 кг и медицинской норме 390 кг. Поэтому обеспечение потребностей населения в качественных продуктах отечественного производства, при одновременном снижении доли импортированных является одной из конечных целей Приоритетного национального проекта "Развитие АПК". Проект предусматривает в 2006...2007 году увеличение производства молока на 4,5% (по сравнению с 2005 г), а в 2008...2009 году - на 5,3% [105]. Важной составляющей проекта должна стать модернизация технологии, в том числе совершенствование процесса доения, на который приходится 40.. .60 % всех трудовых затрат по обслуживанию и уходу за животными.
В настоящее время привязный способ содержания коров является преобладающим. Учитывая, что для массового перевода скота на беспривязное содержание требуются определенные условия, и прежде всего строительство новых и реконструкция старых помещений ферм, можно считать, что в ближайшие годы привязный способ содержания животных останется основным.
Применяемая на практике технология машинного доения требует больших затрат труда, так как операции по подготовке вымени животного к доению, контроль за доением, а также заключительные операции, включающие в себя машинное додаивание и снятие доильного аппарата выполняются вручную. Кроме того, качество проведения ручных операций во многом зависит от квалификации оператора и его отношения к труду. Не соблюдение технологии доения, а также не качественное выполнение подготовительных и заключительных операций приводит к снижению продуктивности животных, а также возникновению заболеваний вымени у коров.
Устаревшие машинные технологии доения при привязном содержании с типовым набором технологических операций не создают условий реализации у коров биологических возможностей. При доении имеет место субъективная
9 оценка степени выдоенности вымени животного на момент проведения машинного додаивания и снятия доильного аппарата, контролируемая визуально по интенсивности молокоотдачи. Часто при доении наблюдаются передержки доильных аппаратов на вымени выдоившихся животных, что приводит к стрессам у коров и заболеваниям. У коров тормозится рефлекс молокоотдачи и они порой выдаиваются не полностью, что ведет к снижению продуктивности коров и преждевременной их выбраковке. Исключение человеческого фактора, обеспечение адекватной реакции организма и машины на всех стадиях процесса доения коров и полного опорожнения вымени будет способствовать быстрому росту удоев животных, увеличит срок их использования, улучшит воспроизводство стада и создаст условия для роста генетического потенциала коров. Поэтому эффективное ведение хозяйства на современном этапе немыслимо без оснащения предприятий совершенной доильной техникой.
Современная доильная техника должна быть высокопроизводительной. Проведенные исследования отечественными и зарубежными учеными [2,5,7,11,14,46,48,51,52,61] 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 [85].
Увеличение числа аппаратов, с которыми одновременно работает оператор, ведет к повышению его производительности, но труд становится интенсивный. Дояр из-за своей занятности не успевает во время обслуживать коров согласно физиологическим требованиям. В условиях промышленного стада'когда время доения коров колеблется в значительных пределах, практически невозможно избавиться от простоев или передержек доильных аппаратов на вымени выдоившихся коров. Варьирование длительности молокоотдачи является причиной холостого доения, которое можно устранить путем обеспечения доильного аппарата устройством автоматического его снятия с вымени по завершению доения. Тогда исключатся передержки доильных аппаратов на вымени коров, снижение их продуктивности и заболевания вымени. Все исследователи
едины во мнении о том, что холостое доение является главной причиной маститов, наносящих огромный урон молочному животноводству.
При применении машинного доения коров необходимо, чтобы доильный аппарат отвечал физиологическим требованиям. Доильный аппарат в процессе доения должен выводить молоко, а также поддерживать рефлекс молокоотда-чи и быть физиологически адаптированным к организму животного [52,61]. Существующие серийные доильные аппараты не в полной мере выполняют вышеуказанные функции из-за не совершенства конструкции.
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].
На наш взгляд, наиболее рациональным направлением совершенствования привязного содержания животных при доении на линейных установках с молокопроводом, является комплектование их переносными доильными аппаратами, содержащими в своей конструкции устройства для слежения за процессом доения и своевременного снятия доильных стаканов с вымени животного по завершению процесса молокоотдачи.
В связи с вышеизложенным целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности процесса производства молока при привязном содержании коров путем совершенствования технологии и технических средств машинного доения.
Народнохозяйственное значение результатов проведенных исследований заключается в повышении производительности труда при доении, в более полном извлечении молока у коров, что приведет к увеличению производства молока и снижению его себестоимости.
В данной работе проанализированы существующие доильные аппараты, манипуляторы доения. Отмечены их преимущества и недостатки.
Проанализирована стандартная технология доения на линейных установках, предложены направления ее совершенствования.
Предложен ряд стимулирующее-адаптированных технических средств доения, обеспечивающих реализацию более совершенной технологии доения коров.
Приведены результаты теоретических и лабораторных исследований разработанных технических средств доения, а также их производственные сравнительные испытания.
На защиту выносится:
показатели физико-механических характеристик сосков вымени коровы;
усовершенствованная технология машинного доения;
математические зависимости, определяющие вероятности передержек на вымени выдоившихся коров доильных аппаратов от их числа у оператора;
теоретические закономерности по определению скорости струи и отсасывающей способности вакуумного доильного аппарата при выведении молока;
конструктивно-технологические схемы стимулирующе-адаптированных доильных аппаратов и манипуляторов;
теоретические положения по обоснованию конструктивно-режимных параметров разработанных доильных аппаратов и манипуляторов;
оптимальные параметры разработанных доильных аппаратов и манипуляторов, режимы их работы;
результаты производственной проверки технологии доения и разработанных технических средств извлечения молока у коров.
Исследования проводились в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО "Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева" 1997...2007 гг. Договорной работой с управление сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области 2006 г.
Автор выражает благодарность и глубокую признательность научному консультанту, заведующему кафедрой «Механизация животноводства», доктору технических наук, профессору В.Ф. Некрашевичу, а также сотрудникам кафедры «Механизация животноводства» за помощь, оказанную при выполнении данной диссертационной работы.
Техническая оснащенность молочно-товарных ферм России доильным оборудованием
Большинство российских ферм по производству молока были построены в 70...80-е годы прошлого века. В основном они были спроектированы как фермы привязного содержания с доением в ведра или молокопровод, несмотря на то, что уже тогда существовало беспривязные технологии содержания с доильными залами. Наиболее распространенными в Российской Федерации являются типовые коровники на 200 коров с привязным содержанием и доением в стойлах в молокопровод. В настоящее время актуальна реконструкция существующих ферм, а также постройка новых комплексов.
На современном состоянии отечественного машиностроения еще по инерции продолжает оказывать то, что советская экономика практически исключала формирование конкурентной среды. К началу 90-х годов отечественное сельскохозяйственное машиностроение выпускало не отвечающие требования модели, разработанные еще в конце 70-х годов, а модернизация оборудования шла преимущественно по пути частичной комплектации адаптированными импортными узлами. В ходе реформ 90-х годов новых ферм практически не строили, хотя в некоторых регионах была проведена реконструкция молочных ферм с приходом на рынок иностранных инвесторов. В целом, за последние годы российское производство доильного оборудования было доведено до минимума (рис. 1.1). В 2004 году в Российской Федерации было выпущено всего 0,4 тыс. комплектов доильного оборудования, что составило лишь 1,5% от уровня 1990 года. В 2005 году по оценке института конъюнктуры аграрного рынка (ИКАР) объем производства остался на уровне 2003...2004 годов [105].
Из трех заводов, производивших доильное оборудование в СССР, на российском территории находятся два - ОАО "Кургансельмаш" (г. Курган) и Чел-но-Вершинский машиностроительный завод (Самарская область), поделившие рынок отечественной доильной техники. Курганский завод производит доильные установки для летних лагерей, установки типа АДМ-8А, "Елочка", "Тандем", доильные агрегаты для доения в ведра, а также запасные части и узлы к доильным установкам. Челно-Вершинский машиностроительный завод выпускает доильные агрегаты ДАС-2В (АД-100Б) на 100 голов, индивидуальные доильные агрегаты АИД-1(2), доильные аппараты "Волга" и АДУ-1 (ДА-2М) и запасные части к доильным установкам.
На потребности рынка 90-х отреагировало ряд других российских компаний, которые освоили производство доильных установок. Улучшение качества оборудования они добились путем использования импортных узлов и агрегатов. Одним из первых на этот путь стало научно-производственное предприятие "Фе-макс" (г. Москва), созданное при Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ). Этим предприятием была создана линейная доильная установка УДМ-200 с частичной комплектацией ее импортными узлами компании "Westfalia-Surge" (Германия). Моло-копровод установки выполнен из нержавеющей стали, что позволило умень шить число стыков в 3 раза по сравнению с АДМ-8А и повысило качество получаемого молока. В настоящее время НЛП "Фемакс" выпускает и доильные установки залов типа "Елочка".
Среди других производителей можно назвать ВНИПТИМЭСХ, ООО "Ремтехмаш" (г. Орехово-Зуево), ООО "Иж-Лайн", ЗАО "Волгодонскремагро-сервис", ООО "Профимилк", ООО "Петротрейд", ООО "Камиль-Агро", ООО "Гидротрест". Для этих компаний характерны небольшие объемы производства, а технический уровень все же уступает уровню импортных аналогов.
Низкое качество выпускаемого в стране доильного оборудования, а также невозможность в ближайшей перспективе довести его до уровня ведущих мировых компаний, подталкнули Правительство РФ принять решение об отмене на 9 месяцев таможенных пошлин на ввоз доильной техники с мая 2006 года. Это заметно содействовало импорту современного оборудования, но иностранные производители заняли значительную долю рынка гораздо раньше.
Приход в 90-х годах на российский рынок западных производителей молочной продукции привел к росту спроса на качественное молоко, что послужило толчком для модернизации многих предприятий по производству молока. Итальянская компания "Parmalat", первой из иностранных компаний начавшая собственное производство в России, закупила для своих хозяйств, которые производят и поставляют молоко импортное доильное оборудование. Так же поступила компания "Danone" в 1995 году. Прежде чем запустить свой первый завод в России в г. Тольятти, она провела техническое переоснащение хозяйств-поставщиков молока.
После дефолта 1998 года число начавших собственное производство в России иностранных фирм на рынке молочных продуктов значительно увеличилось. Возросла и потребность в молоке высокого качества, за которое переработчики готовы были платить больше. Началось переоснащение молочных ферм. В 1999 году свою программу "Молочные реки" по поддержке подмосковных хозяйств начала компания "Вимм-Билль-Данн". Возникший спрос стимулировал приход на российский рынок иностранных поставщиков оборудования. В 1992 году французская компания "Serap" открыла свое представительство "Трансфэр-Агро", которое теперь представляет интересы и датской фирмы S.A. Christensen & Со (SAC). В 1993 году на российский рынок пришел мировой лидер в производстве оборудования для молочных ферм - шведская компания "De Laval". С середины 90-х годов на российском рынке работает немецкая компания "Westfalia". Начались поставки партий оборудования и других иностранных производителей.
Закономерности удлинения сосков вымени при машинном доении
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 [61]. 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 уменьшение объема под соском и снижение 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 геометрических кривых сжатия соска при смыкании стенок сосковой резины и имитация процесса доения на искусственном соске в виде тонкой резиновой оболочки заполненной литолом показали, что площадь торца (кончика) 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:
Для лучшего удерживания и предотвращения спадания с сосков вымени с наступлением такта сжатия в верхней части выполнен присосок. Это зона сосковой резины с увеличенным внутренним диаметром по сравнению с сосковой трубкой. У стандартного доильного стакана деформация стенок резины происходит в одной плоскости навстречу друг другу. При этом смыкание первоначально происходит под соском. А так сосковая резина в стакане защемлена на концах и находится в натянутом положении, то при смыкании ее стенок сжатие соска будет происходить под углом р к оси X. При этом, на сосок будет действовать сила от давления сосковой резины Рс2, что вызывает сопротивление упругости тканей соска и соответственно реакции Р , этому обжатию. Смыкание сосковой резины приводит также к возникновению силы, выталкивающей сосок и вызывает сопротивление упругости тканей торцевой его части. Суммарная выталкивающая сила, 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 равную - Рс2у и торцевую Рв, действующую на верхушку соска. Как показывают исследования давление стенок сосковой резины по длине различное. Наибольшее давление наблюдается на верхушку соска при смыкании стенок сосковой резины. Поэтому стакан начинает перемещаться по соску вниз. Движение стакана по соску приводит к появлению силы трения Fm2, направленной вверх под углом ср к вертикали. Кроме того, от массы доильного стакана возникает сила тяжести G2. Результирующую силу Рсп , возникающую в присоске, примем той же по величине, что и при такте сосания. Направление действия силы Рсп будет противоположным, так как стакан по соску перемещается вниз (изменение вакуума в присоске не учитываем). С учетом вышесказанного запишем уравнение равновесия сил действующих на сосок: или с учетом выражения (3.34), будет При сжатии соска происходит его деформация, его сечение из цилиндрической формы превращается в овальную. Следует отметить, что длина соска из-за значительного снижения присасывающей силы несколько укорачивается. Для упрощения, в первом приближении примем, что площадь боковой поверхности соска, кроме его кончика, одна и та же при обоих тактах работы доильного аппарата. Тогда запишем: где р , - среднее давление резины на сосок при такте сжатия, Н/м2; р 2 - дав ление сосковой резины на верхушку соска, Н/м ; Sm — площадь торцевой поверхности присоска, м2.
Методика определения влияния сечения выпускного и впускного окон на развиваемую мощность и расход воздуха пневмодвигателем
Основа эффективного машинного доения — возбуждение полноценного рефлекса молокоотдачи у лактирующих коров перед доением и ликвидация причин, ведущих к преждевременному торможению рефлекса.
Полноценный рефлекс молокоотдачи достигается правильностью проведения подготовительных операций перед доением: обмывания вымени теплой водой (42...45 С), обтирания, массажа. Все эти операции проводятся вручную, что снижает производительность труда оператора и повышает трудоемкость процесса доения. Особое значение при выдаивании молока из вымени доильным аппаратом приобретает массаж вымени. Он должен проводиться до момента припуска коровой молока. Результаты экспериментов показали, что чем дольше продолжается массаж четвертей вымени перед доением, тем больше торможение молокоотдачи. Так И.Г. Велиток пишет, что массаж вымени после надевания на соски доильных стаканов длительностью 90 с не оказывает стимулирующего воздействия на акт молокоотдачи, а в ряде случаев может тормозить выведение молока. Массаж вымени во время машинного доения может оказать отрицательное влияние на молочную железу. Так, массаж вымени длительностью 180 с, который выполнялся после надевания на соски доильных стаканов при доении на установке АДМ-8А, создавал условия для травмирования внутренних стенок эпителия четвертей вымени, в результате увеличивается частота скрытых кроводоев у коров в 5... 15 раз, причем трехтактный аппарат ничем не отличается в этих условиях от двухтактных аппаратов [19] .
Анализ работ показал, что массаж вымени во время машинного доения после припуска молока может приводить к изменению конфигураций емкостей четвертей, что противодействует быстрому поступлению молока из альвеол и создает возможность воздействия вакуума на внутренние ткани четвертей. Поэтому массаж вымени во время основного выведения молока доильным аппаратом проводить нецелесообразно.
Многие исследователи [14, 20, 81, 116] предлагают процесс выведения молока из вымени коров разбить на отдельные стадии по графику интенсивности молокоотдачи. Так, исходя из сказанного, на графике можно выделить три фазы (рис. 3.18). Для каждой фазы выведения молока должен быть оптимальный режим работы доильного аппарата.
После надевания стаканов физиологически адаптированный доильный аппарат должен в фазе А в течение 20...30 с проводить усиленные массирующие воздействия на соски вымени. Когда интенсивность выхода молока возрастет до 0,45...0,5 кг/мин, доильный аппарат переходит в режим работы для фазы Б, то есть происходит интенсивное выведение молока. При снижении интенсивности молокоотдачи до 0,5...0,4 кг/мин наступает режим работы фазы В, то есть происходит машинное додаивание с заключительным массажем сосков вымени.
Выпускаемый промышленностью доильный аппарат АДУ-1-04 с вибропульсатором АДУ- 02.200, предназначенный по рекомендациям разработчиков [99,104] для доения коров с проведением механического массажа вымени с исключением ручного труда, не отвечает зоотехническим требованиям.
Вибропульсатор аппарата обеспечивает в ходе такта сосания для стимулирования молокоотдачи микроколебаниями стенок сосковой резины доильных стаканов с амплитудой 1...2 мм при частоте 8.. 10 Гц. Такой режим работы неизменен на протяжении всего времени доения. При этом сосковая резина во время такта сосания принимает полусжатое состояние, что увеличивает сопротивление при движении молока, тем самым препятствует полному молоко- и жировыведению, и в итоге увеличивает общее время доения. Как показывает практика, применение доильных аппаратов с такими пульсаторами ведет к снижению продуктивности и средней жирности молока за лактацию [86].
В связи с этим нами разработана конструкция технического средства доения стимулирующего действия, лишенная указанных недостатков, новизна которого подтверждена патентом РФ на изобретение №2115304 [30, 131].
Техническое средство доения (рис. 3.19) или доильный аппарат с управляемой стимуляцией (далее ДАУС) имеет основной пульсатор 1, работающий с частотой 1 Гц, стимулирующий пульсатор 2 функционирующий с частотой пульсаций 8... 10 Гц, коллектор 3, доильные стаканы 4, молокосборник 5 с отключающим устройством 6. Камера переменного вакуума 7 основного пульсатора 1 соединена каналом 8 с входной камерой переменного вакуума 9 стимулирующего пульсатора 2, который содержит выходную камеру 10 переменного вакуума. Основной пульсатор 1 имеет клапан 11 и мембрану 14, а стимулирующий пульсатор 2 — клапан 13 и мембрану 12. Управляющая камера 15 основного пульсатора 1 соединена через дросселирующий канал 16 с камерой 7, а управляющая камера 17 стимулирующего пульсатора 2 соединена дросселирующим каналом 18 с камерой 10. Через патрубок 19 в камеру 20 постоянно подводится вакуум. Выходная камера переменного вакуума 10 стимулирующего пульсатора 2 соединена каналом 21с распределительной камерой 22 коллектора 3 и далее с межстенными камерами 23 доильных стаканов 4, имеющих сосковую резину 24. Патрубок 25 основного пульсатора 1 соединен с атмосферой, а патрубок 26 стимулирующего пульсатора 2 соединен воздуховодом 27 с полостью отключающего устройства 6. Отключающее устройство 6 устанавливается на молокосборник (ведро) 5. Ковш 27 с калиброванным отверстием установлен на горизонтальной оси с возможностью поворота, шарнирно связан посредством тяги 28 с полым поршнем (клапаном) 29 с камерой 30. Полый поршень 29 имеет боковые отверстия 31 и 32, а стенки камеры, где перемещается поршень 29 патрубки 33 и 34. Причем поршневая камера 30 через отверстия 32 и патрубок 33 связана с атмосферой при нижнем крайнем расположении поршня, а через отверстие 31 и патрубок 34 с внутренней полостью молокосборника 5 при крайнем верхнем расположении поршня 29. Полость поршня 30 соединена с пульсатором 2 через шланг 35.
Результаты исследования наползания доильных стаканов на соски вымени
Наиболее трудной и важной можно считать задачу по устранению напол-зания и спадания доильных стаканов, так как оба эти явления нарушают процесс доения, требуют излишних затрат труда и нередко сопровождаются снижением продуктивности. Подвесная часть современного доильного аппарата далека от идеальной конструкции. Этот узел самый важный в доильном оборудовании, так как непосредственно контактирует с коровой, являясь границей между физиологией животного и технологией. Подвесная часть доильного аппарата должна повторять ассиметрию расположения сосков на вымени и идеально подходить к природной форме вымени. В разделе 3.3. было показано, что оптимальная масса подвесной части при такте сосания должна быть около 5 кг, а при такте сжатия 2,5 кг. Поэтому при доении должно автоматически обеспечиваться перераспределение оттягивающего усилия на сосках в зависимости от такта работы аппарата. В.Ф. Королев [61] писал, чтобы устранить на-ползание и спадание доильных стаканов с сосков, необходимо увязать некоторые параметры аппарата с положением стаканов на сосках во время их работы таким образом, чтобы наползание стало невозможным. Поэтому на сосках вымени, где происходит такт сосания, оттягивающую нагрузку следует увеличить, а на сосках с тактом сжатия соответственно уменьшить. Что приведет к стабильному процессу молоковыведения. Благодаря этому,, обеспечивается щадящее обращение с выменем, улучшается здоровье коров и исключается спадание с вымени подвесной части доильного аппарата.
Ниже приводится описание спроектированного автором совместно с аспирантом В.А. Хрипиным доильного аппарата [42, 162, 165]. При разработке компоновочной схемы доильного аппарата были учтены основные требования, которые предъявляются к его подвесной части. Подвесная часть доильного аппарата (рис. 3.26) состоит из двухкамерных стаканов 1,2 соединенных с коллектором 3. Коллектор оригинальный конструкции. Содержит молокосборную камеру 4, распределитель 5, над которым установлен полый горизонтальный цилиндр 6 с размещенным внутри поршнем 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 имеются камеры переменного вакуума 11 и 12, соединенные шлангами с пульсатором попарного действия (на рис. 3.26 не показан). Камеры 11 и 12, работают в противофазах и сообщены каналами 13 и 14 с камерами 8 и 9, а патрубками 14 и 15 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 молокосборной камеры коллектора к молокоприемнику и источнику вакуума служит клапан 17. Поршень 7 изготовлен из материала с большим удельным весом, чтобы при малых размерах иметь значительную массу.
После подключения доильного аппарата к источнику вакуума оператор надевает доильные стаканы на соски вымени коровы с размещением полого цилиндра 6 перпендикулярно оси животного. При этом обеспечивается попарное доение половин вымени коровы. Пульсатор подает одновременно в камеру 12 распределителя воздух, а в камеру 11 - вакуум. Вакуум из камеры 11 по патрубку 15 поступает в межстенные камеры доильных стаканов 1, в этой доли вымени наступает такт сосания. А воздух из камеры 12 по патрубку 16 подается в межстенные камеры доильных стаканов 2 другой половины вымени, где наступает такт сжатия. Одновременно вакуум по каналу 13, а воздух по каналу 14 поступают соответственно в камеры 8 и 9 цилиндра 6. От возникшего перепада давлений поршень 7 перемешается в крайнее левое положение (рис. 3.26). Демпфер 10 гасит удар поршня 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. Под доильными стаканами 2 значение силы тяжести наоборот пропорционально уменьшается, что способствует надежному удерживанию стаканов на сосках вымени при уменьшении вакуума под ними при смыкании сосковой резины в такте сжатия. При переключении пульсатора происходит противопо-ложная замена тактов. В стакане 2 наступает такт сосания, а в стакане 1- такт сжатия. Изменяется направление перепада давлений, действующего на поршень 7 в цилиндре 6. Это приводит к перемещению поршня 6 в крайнее правое положение (рис. 3.26) и соответственно перераспределение массы в коллекторе, действующей на доильные стаканы 1 и 2. От изменения положения центра масс, при перемещении поршня и удара о демпфер цилиндра, происходит раскачивание коллектора. Это раскачивание передается и на вымя, что расценивается как положительный фактор, эффективно стимулирующий молокоотдачу и увеличивающий полноту извлечения молока у коровы.
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.
