Доильные аппараты

Во время такта сосания  в межстенные камеры доильных стаканов поступают импульсы переменного вакуума за счет чего стенки сосковой резины колеблются с частотой 10± 1 Гц. и амплитудой 1...2 мм. Эти колебания передаются на соски животного и стимулируют рефлекс молокоотдачи. При этом импульсы переменного давления снижают уровень вакуума в межстенных камерах доильных стаканов относительно вакуума в подсосковых пространствах, за счет чего создается полусжатый режим работы сосковой, резины во время такта сосания.

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема пульсатора показана на рисунке 5, Низкочастотный блок Л  пульсатора состоит из камер: Н - постоянного  вакуума; В - переменного вакуума; Ж - управляющей переменного вакуума.

 

Высокочастотный блок состоит  из камер: 7 - переменного вакуума, в  которой воздух и вакуум меняются с частотой работы низковакуумного  блока пульсатора; Е - переменного  вакуума повышенной частоты (10 Гц); К - управляющей переменного вакуума, камера Р (атм. давл.) общая для высокочастотного и низкочастотного блоков.

Низкочастотный блок подключается в вакуум-провод штуцером большего диаметра, а высокочастотный блок - к коллектору доильного аппарата штуцером меньшего диаметра. Отличающиеся детали (диффузор и управляющая камера) из низкочастотной половины корпуса имеют маркировку П - пульсирующий, а соответственно С - стимулирующий. Кроме того, низкочастотном блоке пульсатора опора клапана имеет меньший диаметр (26 мм).

Различие низкочастотного  и высокочастотного блоков пульсатора заключается так же в устройстве колец, определяющих частоту пульсаций. Кольцо, имеющее болев короткую неширокую  канавку, устанавливают в высокочастотном  блоке, который расположен со стороны  малого штуцера и имеет маркировку С. Кольцо, имеющее длинную и более  узкую канавку, устанавливают со стороны, большого штуцера, имеющего маркировку П, канавкой наружу - в сторону накидных гаек.

Работа пульсатора. Низкочастотный блок штуцером подсоединяют к вакуум-проводу, а выход. II н - к выходу высокочувствительного блока I в. Выход высокочастотного блока II в шлангом переменного вакуума подсоединяют к распре-делительной камере коллектора и к межстенным камерам доильных стаканов. (Рис. 6)

 

В камеру I н подают постоянный вакуум, а с его выхода II н; на вход высокочастотного блока I в - то вакуум, то воздух с частотой I Гц. Когда на вход высокочастотного блока, I в подают вакуум, то он начинает работать и преобразует постоянный вакуум в переменой с частотой 10 Гц, который поступает в межстенные камеры доильных • стаканов. Сосковая резина начинает колебаться с такой же частотой, стимулируя молокоотдачу.

Устройство низкочастотного  и высокочастотного блоков пульсатора АДС почти одинаково. Различие заключается  только в Устройстве колец, определяющих частоту пульсаций, а также опор клапанов.

 

Кольцо, имеющее более  короткую и широкую канавку, устанавливают  в высокочастотном блоке, который  расположен со стороны малого штуцера, Кольцо имеющее длинную и более узкую канавку, устанавливают со стороны большого штуцера, канавкой наружу - в сторону накидных гаек.

Опору большого диаметра устанавливают  в высокочастотном блоке, т.е. со стороны малого штуцера; меньшего диаметра - в низкочастотном блоке, со стороны  большого штуцера. Большим штуцером пульсатор подключают к вакуумной  системе, а малым - к коллектору доильного  аппарата.

Нормальная работа доильного  аппарата АДС со сводным пульсатором  обеспечивается в молокопроводе  при вакууме 47...49 кПа, а в вакуум-проводе - 50...52 кПа.

В случае обратного перепада вакуума происходят неполное выдаивание коров, так как сосковая резина в такте сосания будет находится в сжатом состоянии. Поэтому значение вакуума следует проверять контрольным вакуумметром как в начале, так и конце рабочих участков вакуум- и молокопровода при включенных в работу всех доильных аппаратов. Соотношение тактов аппарата АДС составляет: сосание - 72$, сжатие - 2.3%. Масса подвесной части аппарата 2,9...3,1 кг, расход воздуха аппаратом 2,3± 0,02 м3/ч.

Преимущества и недостатки доильных аппаратов

Доильный аппарат АДУ-1. В основном аппарату присуще такие  же преимущества и недостатки, что  и у доильного аппарата ДА-2.

Конструкция пульсатора АДУ-1 не обеспечивает достаточную надежность бесперебойной работы доильного  аппарата, т.к. система клапанов имеет  неустойчивую работу.

Конструкция сосковой резины совмещенной с молочной трубкой  не обеспечивает необходимого качества изготовления, т.к. сама технология пока не совершенна.

 

Доильный аппарат АДН (в сравнении с АДУ-1).

 

Положительные стороны:

- за счет впуска воздуха  под сосок во время такта  сжатия наблюдается незначительная  нагрузка соска от вредного  влияния вакуума. Это снижает  опасность заболевания коров  и позволяет увеличить производительность  труда с помощью увеличения  количества аппаратов, обслуживаемых  одним оператором.

- конструкция пульсатора достаточно обеспечивает бесперебойную работу аппарата.

Отрицательные стороны:

- больше расход воздуха  коллектором;

- не постоянная продувка  молочного шланга и молочной  камеры коллектора (только во  время такта сжатия) вызывает  возвратно-поступательное движение  молока в молочном шланге, что  приводит к дестабилизации молочного  жира. Этот недостаток не позволяет  применять доильный аппарат в  доильных установках с верхним  молокопроводом;

- данный аппарат медленнее  доит (вследствие предыдущего недостатка).

 

Доильный аппарат АДС (в сравнении с АДУ-1).

 

Положительные стороны:

- по мнению автора аппарата усиливается рефлекс молокоотдачи за счет массажа соска сосковой резиной во время такта сжатия. Это преимущество снижает заболеваемость коров маститом.

 

Отрицательные стороны:

- больше расход воздуха  пульсаторов вследствие постоянного  незначительного сжатия сосковой  резины (таков принцип работы).

- аппарат медленно доит.

 

За многие годы создания и совершенствования  доильной техники разработано большое  количество доильных аппаратов, отличающихся друг от друга значительным разнообразием  – конструктивными особенностями, техническими характеристиками, применяемыми материалами и т.д. Это объясняется  тем, что индивидуальные  свойства животных (продуктивность, размер и  форма вымени, тугодойность и другие), которые должны быть учтены при разработке и эксплуатации доильных аппаратов, тоже  изменяются в очень больших пределах. Следовательно, для различных групп дойных коров и для разных условий использования доильные аппараты должны быть подобраны по специальным методикам.

Одним из важнейших резервов повышения молочной продуктивности коров является использование доильных аппаратов с наилучшими техническими характеристиками для данной группы коров, такого аппарата, который способен поддержать рефлекс молокоотдачи во время доения на достаточно высоком уровне. Эта актуальнейшая задача не возможна без разработки объективных методов оценки доильных аппаратов и соответствующего технического обслуживания.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

• на основе обзора и критического анализа литературных данных определить влияние конструктивных параметров доильных аппаратов на эффективность их работы;
• выявить основные направления в разработке средств и методов оценки доильной техники;
• разработать устройства для проведения исследований доильных аппаратов в лабораторных условиях;
• разработать комплексный способ сравнительной оценки доильных аппаратов различных конструкций, включающий в себя измерение температуры сосков при доении этими аппаратами;
• провести лабораторные и производственные исследования доильных аппаратов различных типов и оценить их технико-экономическую эффективность.

 

Теоретические основы сравнительной  оценки доильных аппаратов

Рассмотрим  выведение молока из соска вымени по аналогии с теорией истечения жидкости через насадок. Применим уравнение Бернулли, которое для неустановившегося движения молока впервые было рассмотрено Кузьминым А.Е.. Схема к расчету представлена на рисунке 1.

Сечение 1-1 выбираем по началу цистерны соска, а сечение 3-3 по концу сфинктера соска. Для выбранных сечений имеем:

, 

где , – средние скорости молока в сечениях 1-1 и 3-3, м/с;

р₁, р₃ – давление молока в сечениях 1-1 и 3-3, Н/м²;

Н_о – высота молочного столба между сечениями, м;

р – плотность молока, кг/м³;

 

 – частная производная изменения скорости молока, м/с²;

dh – изменение высоты перемещаемого молока, м;

h_ξ – потери напора при движении молока по соску, м.

Для определения сопротивления, которому подвергается струя молока при течении через молоковыводящий канал, выделим объем молока между сечениями 2-2 и 3-3 и рассмотрим силы, действующие на этот объем молока (рис. 1). При равенстве площадей сечений 2-2 и 3-3 силы Р₂, Р₃ от давления

Рисунок 1 – Схема к определению скорости струи молока:

1-1 – сечение по началу цистерны соска; 2-2 – сечение по началу сфинктера соска; 3-3 – сечение по концу сфинктера соска; А – сфинктр соска

 

р₂ и р₃ соответственно примут вид Р₂ = р₂ f  и Р₃ = р₃ f. Силу давления на боковую поверхность рассматриваемого объема жидкости Р_N физически можно представить как давление сфинктера, действующее на стенку канала соска и сжимающее струю. Силу тяжести объёма молока, ограниченного сечениями, запишем как (где l – расстояние между сечениями 2-2 и 3-3, равное длине канала, м).

На основании  изложенного можно определить следующие  показатели: Р_с – силу сопротивления движению молока, – скорость молоковыведения, р_τ – напряжение в сфинктере соска, Q_v – объем молока, выводимого из молочной цистерны в единицу времени.

Теперь  рассмотрим взаимодействие доильного  стакана и соска вымени. Схемы  сил, действующих на сосок при  такте сосания и сжатия, представлены на рисунках 2, 3 и 4.

 

 

Рисунок 2 – Схема сил, действующих на сосок при такте сосания:

Р_С1 – сила давления сосковой резины; Р_Н1 – действующая сила на стакан при такте сосания; Р_СП – результирующая сила в присоске; Р_n1 – сила наползания доильного стакана на сосок; G₁ – сила тяжести; F_T1 – сила трения

Рисунок 3 – Схема сил, действующих на сосок при такте сжатия:

Р_С2 – сила давления сосковой резины; Р_Н2 – действующая сила на стакан вверх при такте сжатия; Р_СП – результирующая сила в присоске; G₂ – сила тяжести; F_T2 – сила трения; Р_в – торцевая сила действующая на верхушку соска

Нормальная работа аппарата зависит от характера сжатия сосковой резины. Это определяется жесткостью, натяжением её в стакане и напряжениями, возникающими при работе аппарата. Анализ схем действия сил позволил определить радиус дуги, по которой происходит прогиб стенок сосковой резины и давление, оказываемое резиной на сосок.

Рисунок 4 – Схема прогиба стенки оболочки:

ω – линейное перемещение (прогиб); 2l – длина участка; ρ – радиус кривезны

 

Методика и результаты лабораторных исследований

Сосковая  резина (чулок) доильного аппарата выполняет  важнейшие функции – предохраняющую, восстанавливающую (кровообращение) и  стимулирующую.

В том  случае, когда чулок эти функции  не выполняет, имеет место наползание доильного стакана на сосок (из-за этого сосок пережимается у основания, молоко не выводится из вымени и наступает так называемое «сухое доение»), нанесение на рецепторы соска непривычных и даже болевых раздражений, наблюдаются гиперемические явления, часто приводящие к маститам.

В результате животные выдаиваются не полностью, качество молока снижается, количество маститных коров увеличивается.

Такие нарушения  возникают в результате несоблюдения технических условий при изготовлении сосковой резины и правил её эксплуатации. Перечислим основные факторы, приводящие к таким последствиям:

• ухудшение упругих свойств и сокращение срока использования чулка;
• недопустимое изменение сил, действующих на сосок (что приводит к изменению соотношений тактов, сокращению или увеличению времени переходных процессов);
• изменение длительности такта отдыха и времени перехода от сосания к сжатию;
• затрудненность подбора резины с одинаковыми свойствами в один доильный аппарат и другие.

Дефектная (неисправная) сосковая резина не способна обеспечить нормальные режимы работы доильных аппаратов даже в том  случае, когда все остальные узлы аппарата работают в оптимальных  режимах.