Доильные аппараты

 

После окончания программы  промывки автоматически выключается  сигнальная лампа на командном пульте 5 и выключаются вакуумные насосы 17. Спустя 2 мин программный барабан устанавливается в исходное положение. Затем, чтобы обесточить оборудование молочной, необходимо на шкафу 2 управления промывкой-доением повернуть переключатель в положение 0.

 

8. Технология машинного  доения коров и эксплуатационные  параметры

 

доильных установок

 

 

Для выдаивания молока доильными машинами разработана специальная технология, включающая ряд операций, которые можно подразделить на две группы (рис.52):

 

- операции с непосредственным  воздействием на вымя животного;

 

- остальные операции (без  воздействия на вымя).

 

При этом наиболее существенную роль играют качество и своевременность  выполнения таких операций, как подготовка вымени к доению (стимуляция рефлекса молокоотдачи), машинное выдаивание, контроль за процессом доения и заключительные операции. Эти операции, за исключением машинного доения, должен выполнять оператор. Некачественное и несвоевременное выполнение их приводит к большим потерям. Поэтому очень важно, чтобы нагрузка на оператора (количество доильных аппаратов и обслуживаемых коров) была обоснованной.

 

 

При ручном доении оператор все время занят одной коровой, пока не выдоит ее. При машинном же доении он имеет возможность, пока корова доится, подготовить к дойке еще несколько  коров и подключить к ним аппараты. Таким образом, оператор может обслуживать  несколько аппаратов. Количество их зависит от времени машинного  доения, от времени подготовительных операций (сдаивание первых струек молока, подмывание, вытирание, массаж вымени, надевание доильного аппарата на вымя коровы), от времени впуска коров  в станки и выпуска из станков, от времени заключительных операций (машинный додой, отключение аппарата) и т. д.

 

Время любой операции доения не является постоянной величиной, а  изменяется случайным образом в  зависимости от различных причин. В результате экспериментальных  исследований установлено, что время, затраченное на отдельные операции, подчинено нормальному закону или  близкому к нему. Продолжительности  операций для некоторых доильных установок приведены в табл.3.

 

Самой продолжительной операцией  в процессе доения является машинное доение коровы tмд, от которой в основном зависит количество аппаратов, обслуживаемых одним оператором n.

 

Общее уравнение, объединяющее время машинного доения tмд, затраты на ручные операции tро (с учетом случайного характера продолжительности операций) для выдаивания одной коровы и количество аппаратов n обслуживаемых одним дояром, имеет вид

(1)

 

Решив это уравнение относительно n, получим общую формулу для определения количества доильных аппаратов, обслуживаемых оператором

(2)

 

где М[tPO] – среднее значение времени, затраченного на ручные

 

операции при доении одной  коровы;

 

σt – среднее квадратическое отклонение этого времени.

Рис.54. Схема технологического процесса доения животных

 

 

Таблица 3. Статистические данные продолжительности операций машинного  доения на некоторых типах доильных установок

Операции	Значения статистических величин
	М[t], с	σt
УДС
Впуск коров	36	22
Подготовка вымени	15	7
Надевание аппарата на вымя	11	3
Машинное доение	407	120
Машинное додаивание	20	9
Отключение и снятие аппарата	3	1
Выпуск коров	9	3
Переход между аппаратами	4	1
«Елочка»
Впуск коров	61*	25
Подготовка вымени	11	6
Надевание аппарата на вымя	10	3
Машинное доение	388	115
Машинное додаивание	15	9
Отключение и снятие аппарата	3	1
Выпуск коров	13*	10
Переход между аппаратами	2	1
«Карусель»
Впуск коров	10	4
Подготовка вымени	9	3
Надевание аппарата на вымя	10	3
Машинное доение	432	75
Машинное додаивание	15	9
Отключение и снятие аппарата	15	9
Выпуск коров	3	1
Переход между аппаратами	9	3

 

Из этого выражения  нетрудно получить частную формулу  для определения количества аппаратов  в идеальном случае. Для этого  достаточно принять М[tРО] постоянной, а σt - равной нулю. Принимая эти условия из формулы (2.2) будем иметь:

т.е. мы из общей формулы  получили частную, которую применяют  на практике в идеальном случае.

 

Для рассматриваемого общего случая необходимо, чтобы оператор за время tмд успевал обслужить (n-1) коров. Вероятность передержек аппаратов Pп при этом не должна превышать допустимую (Pп ≤ 0,5) при продолжительности передержки не более tп = 1 мин.

 

Для определения n в зависимости от Рп, tмд и tPO построена номограмма (рис.55).

 

При работе на доильной установке  оператор, выполняя в технологической  последовательности операции в течение  некоторого времени, обслуживает N коров. Это время называется временем цикла  Tц и зависит от типа доильной установки и принятой технологии. От Tц и N зависит производительность оператора Qо. Производительность оператора влияет на эффективность функционирования технологической системы машинного доения.

 

При оптимальной взаимосвязи  элементов технологической системы  машинного доения для животного  существует потребность в необходимых  затратах энергии, наносимых на вымя для вызова полноценного рефлекса молокоотдачи и извлечения молока, а для оператора  и доильной машины - энергетические возможности для качественного  выполнения процесса доения.

 

При этом для человека существуют допустимые количество и интенсивность  энергии, которые он может затратить  за один час сменного времени при  доении животных:

где Еор - затраты энергии оператором на обслуживание одного

 

животного по существующей технологии;

 

Qр - производительность оператора (коров в час).

 

Группа коров, содержащихся вместе, должна выдаиваться за время

 

Tд ≤ 2 часа. Отсюда следует, что должен существовать баланс энергий между энергией, необходимой животному Еж , и суммой энергии, затрачиваемой оператором Ео и машиной Ем

Еж = Еор + Ем . (5)

Рис.55. Номограмма для определения  количества доильных аппаратов на оператора: Р – вероятность передержки;n – количество аппаратов на оператора; Тмд – время машинного доения коровы, мин; Тмдс – среднее время машинного доения коровы, мин; 1-16 – кривые времени машинного доения коровы с пределами (минимальное и максимальное время машинного доения, мин); 1(2-10), 2(2-8,5), 3(2-7), 4(2,5-5,5), 5(2-11), 6(2-9,5), 7(2-8), 8(3,5-6,5), 9(2-12), 10(2-10,5), 11(3-9), 12(4,5-7,5), 13(2-13), 14(2,5-11,5), 15(4-10), 16(5,5-8,5); Тпзс – среднее время ручных затрат на доение одной коровы, мин

 

Затраты энергии, необходимые  на выдаивание коровы, состоят из затрат на отдельные операции в соответствии с технологией машинного доения:

 

 

Еж = Есм + Ена + Емв + Емд + Еса + Етм + Епх + Есж , (6)

 

 

где Есм - стимуляция рефлекса молокоотдачи (подготовка вымени к доению);

 

Ена - надевание аппарата на вымя животного;

 

Емв - машинное выдаивание;

 

Емд - машинный додой;

 

Еса - снятие аппарата;

 

Етм - транспортировка молока;

 

Епх - переходы оператора;

 

Есж - смена животного в станке (перенос аппарата).

 

В зависимости от механизации  и автоматизации отдельных операций на различных типах доильных установок  энергозатраты перераспределяются между оператором и установкой.

 

Необходимые интенсивность  и количество энергии для животного  определяются технологией машинного  доения и нормами времени на операции, выполняемые оператором. Допустимые количество и интенсивность энергии, которые он может затратить, определены на основе нормативов, разработанных  НИИ труда. По этим нормативам затраты  энергии за 1 ч работы не должны превышать 1050 кДж для здоровых мужчин от 20 до 50 лет. Для женщин нагрузка не должна превышать 50%, т.е. 525 кДж.

 

По функциональным состояниям организма человека выделено шесть  категорий тяжести труда:

 

- 1-я и 2-я категории  - нормальная нагрузка;

 

- 3-я категория - допустимая (требуются улучшения режимов  труда и отдыха);

 

- 4-я - недопустимая, требующая  рационализации;

 

- 5-я и 6-я - недопустимые, требующие ликвидации.

 

Распределение работ по категориям производится на основе комплекса критериев: по температуре воздуха на рабочем  месте, по загазованности, рабочей позе и перемещению в пространстве, энергозатратам и т.п.

 

При работе на доильных установках типа ДАС-2, АД-100 (доение в ведро), АДМ-8 (доение в стойловый молокопровод) и УДС-3 оператор совершает при  выдаивании одной коровы 11-18 наклонов корпуса под углом больше 30о , а в течение часа (в зависимости от производительности) до 300 наклонов. Это в 7 раз превышает норматив для 5-й категории тяжести.

 

Выполнение оператором ручных операций больше 50% времени в наклоненном  положении под углом больше 30о  также относится к 5-й категории  тяжести.

 

Самые большие энергозатраты на выдаивание одной коровы приходятся на оператора при работе на самых простых установках типа АД-100 и ДАС-2, так как на них механизирована только одна операция - машинное выдаивание. Самые низкие энергозатраты на установках типа УДА-100 «Карусель». На них не механизированы только подготовка вымени (стимуляция рефлекса молокоотдачи), надевание аппарата на вымя коровы и переходы.

 

Отсюда производительность оператора-мужчины и оператора-женщины  равны соответственно:

где Wц – затраты энергии оператором за время цикла;

 

N - количество выдоенных  коров за время цикла.

 

где Пц – перечень операций, выполняемых оператором за время

 

цикла.

 

Энергозатраты на выдаивание одной коровы по существующей технологии в зависимости от типа доильной установки должны быть равны от 10 до 49 кДж (табл. 2.4), что составляет в зависимости от паспортной производительности (коров в час) от 740 до 1400 кДж в течение часа (табл.5).

 

Поэтому из-за быстро наступающей  усталости технологию машинного  доения в полном объеме операторы (которыми в основном работают женщины) не выполняют, что подтверждают исследования, выполненные  по этим вопросам. Фактические затраты  энергии оператора на одну корову в 1,4-2,4 раза меньше необходимых (см. табл.4). Сокращение времени производится за счет самой ответственной операции - подготовки вымени к доению. Вместо 40-60 с операторы выполняют ее в течение 10-15 с. Существует даже термин фермская подготовка. При этом продуктивность животных снижается до 30%.

Таким образом, имеется противоречие между требованиями технологии машинного  доения (физиологические требования животного) и энергетическими возможностями  оператора.

 

Потери из-за некачественной работы оператора – По можно выразить через максимальные потери при некачественной стимуляции (DПо = 30%):

По = DПо (1- Ро(t))Кei , (9)

где Рo(t) - надежность выполнения оператором технологических операций доения.

 

где а, b, с - коэффициенты значения которых зависят от типа доильной установки (табл. 2.6) при затратах энергии Еo ® min. Так как по мере выдаивания животных оператор выполняет все технологические операции полностью кроме стимуляции рефлекса молокоотдачи, затраты энергии на которую по мере усталости снижаются и достигают минимально возможных.

 

Kei – коэффициент затрат энергии оператором:

где Qфi - фактическая производительность оператора; Qp - рекомендуемая производительность; Qп - паспортная производительность.

 

Потери из-за заболевания  коров маститом – Пз могут доходить до DП= 12%. Основной причиной является передержка аппарата на вымени:

 

Пз = DПз× Рп(n), (12)

 

 

где Рп (n) - вероятность передержки в зависимости от количества доильных аппаратов (n) обслуживаемых оператором: