Характеристики и параметры вакуумных пульсаторов для стойловых доильных автоматов - Бахчевников О.Н
Скачать (прямая ссылка):
49
вертикальном положении и др.
На основе анализа предшествующих исследований был сделан вывод о том, что теории вакуумных пульсаторов как релейных пневматических средств не существует, поэтому доильные аппараты не соответствуют предъявляемым физиологическим требованиям. Однако, эти исследования позволили перейти к научному обоснованию и созданию доильного аппарата, лишенного указанных выше недостатков.
В СКНИИМЭСХ под руководством д.т.н. И.К.Винникова на основе теории систем автоматического регулирования изучены динамические процессы, параметры и режимы работы вакуумных приводов двухтактного и трехтактного доильных аппаратов [13, 117, 118, 119, 120, 121, 122], разработаны математические модели и получены динамические характеристики вакуумных систем, осуществлено компьютерное моделирование, и проведен синтез вакуумных систем питания доильных установок с использованием программного комплекса «МВТУ» [123, 124].
На основе проведенных исследований сформулированы цель и задачи исследований.
Цель исследований - повышение эффективности машинного доения коров путем совершенствования доильного аппарата на основе новых знаний о функциональных возможностях пульсатора, позволяющих регулировать параметры в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения в соответствии с физиологическими требованиями.
Задачи исследований:
1. Исследовать функциональные возможности и особенности функционирования пульсатора как вакуумного пневматического элемента с нелинейностью релейного типа.
2. Установить внутренние связи, закономерности функционирования пульсатора и возможности управлять его основными параметрами: соотношением тактов, частотой пульсаций и глубиной вакуума под соском в допустимых физиологически обоснованных пределах.
3. Разработать лабораторные образцы и провести экспериментальные ис-
50
следования управляемых пульсаторов.
4. Провести производственную проверку, определить эффективность управляемых пульсаторов и разработать проект зоотехнических требований на стойловый доильный автомат.
51
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ВАКУУМНЫХ ПУЛЬСАТОРОВ ДЛЯ СТОЙЛОВЫХ ДОИЛЬНЫХ АВТОМАТОВ
2.1. Исходные положения и допущения, принимаемые
при исследованиях
В соответствии с проведенными в СКНИИМЭСХ исследованиями [68, 96, 99] и разработанными зоотехническими требованиями (Приложение В) в реальных условиях гарантировать безопасность выдаивания коров любыми неавтоматизированными аппаратами нельзя, такие безопасные аппараты не существуют.
В отличие от аппаратов «Биоуае», в двухрежимном двух-трёхтактном доильном аппарате никаких регуляторов, снижающих в конце доения до «безопасной» величину вакуума под соском, нет, да они и не требуются, потому что в трехтактном режиме под соском действует переменный вакуум и средняя, действующая на сосок, величина вакуума, при этом равна Рс = Х-Р^, где Рпит -величина вакуума в системе питания аппарата, кПа; Х - доля продолжительности такта сосания в цикле работы пульсатора (фаза сосания). У отечественных серийных аппаратов Х = 0,7, при этом если Рпит = 50 кПа, то в трехтактном режиме средняя действующая величина вакуума под соском будет Рс = 35 кПа, т.е. почти столько же, как в аппаратах «Биоуае 300» (33 кПа). При вакууме 33 кПа у значительной части отечественного неотселекционированного поголовья коров сфинктеры сосков не открываются [1, 4]. Такие коровы остаются постоянно невыдоенными и преждевременно уходят в запуск. В исследуемом же варианте под соском при додаивании действует переменный вакуум, максимум которого в такте сосания достигает величины Рддт = 50 кПа. При таком вакууме во время машинного додаивания молочные протоки сосков открываются и оставшееся в вымени молоко полностью выводится порциями. При этом остаточное молоко по ручному додаиванию не превышает допустимых значений.
В принципе, в теоретических исследованиях пневматических элементов и
52
систем, к которым относятся и доильные аппараты, должна использоваться полная система уравнений газовой динамики. К ним должны быть добавлены дифференциальные уравнения процессов теплоотдачи для стенок пневматических камер, дросселей, шлангов, вакуум-баллонов, вакуумпроводов и др. Однако решение такой системы уравнений в общем виде представляет собой сложную задачу [4].
В вакууме струя получает скорость за счет разности давления атмосферного воздуха и пониженного давления в вакууммированном пространстве, в которое входит атмосферный воздух. Экспериментальными исследованиями [124] установлено, что в начальный момент, при малых перепадах давления (низкий вакуум), струи, примыкающие к соплу, имеют цилиндрические участки, т.е. мало турболизированы. С ростом перепада давления (глубины вакуума) турбу-ляция вакуумных струй, в отличие от сжатого воздуха, снижается благодаря разрежению среды, в которую входит струя. Если струя атмосферного воздуха впускается через круглое и длинное сопло, у которого отношение длины к диаметру больше или равно 5, в сосуд, находящийся под вакуумом, она не встретит такого сопротивления воздуха, как в атмосфере, и сохранит свою цилиндрич-ность на значительно большем расстоянии от сопла. Поэтому для расчета скоростного напора вакуумных струй можно пользоваться уравнением для идеальных газов [125].
