Характеристики и параметры вакуумных пульсаторов для стойловых доильных автоматов - Бахчевников О.Н
Скачать (прямая ссылка):
Р Р1 . , VI
О 1л в2
вэ Г Р2
X
ИСа
*—О
Pf
р2'> р2и>
Ро
?Н
Ро
III
Р2=Р1
< Р2 <ЯЛ
а б
а - пульсатор; б - коллектор Р0 - атмосферное давление; Р - величина вакуума в системе питания; Р1 - давление в управляющей камере; Р2 - величина вакуума в камерах переменного вакуума; Р2:, Р2П, Р2Ш, Р21У - величина вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов; Р^ - выход переменного вакуума; а - проводимость дросселя пульсатора; У1 - объем управляющей камеры пульсатора; 5 - эффективная площадь мембраны; 52, 53 - площади клапанов; Ук - объем управляющей камеры коллектора
Рисунок 2.3 - Элементные пневматические схемы пульсатора и коллектора автоматизированного доильного аппарата
При исследовании аналогичных устройств с пневматическими емкостями и дросселями в промышленной пневмоавтоматике [53, 61, 111] их рассматривают как дроссельный делитель. Пневматическая схема замещения рассматриваемой управляющей камеры пульсатора представлена на рисунке 2.4, на котором обратный клапан обозначен как пневматический дроссель в переменной проводимости, изменяющейся от 0 до да, м/с; пневмоемкость управляющей камеры как У1, м ; в которой действует управляющий сигнал Р1, кПа; постоянный дроссель пульсатора с проводимостью а, м2/с.
60
1 - пневмоемкость, 2 - дроссель, 3 - обратный клапан Рисунок 2.4 - Пневматическая схема замещения управляющей камеры пульсатора
Дроссельный делитель в управляющей камере реализует операцию [111]
р = к, р2 + к 2 Рд ,
где к1, к2 - коэффициенты усиления:
к1 =
а
к2
в
к + к2 = 1.
(2.1)
а + в а+в 5
Коэффициенты усиления к1 и к2 зависят от величины проводимости р. При этом постоянная времени управляющей камеры пульсатора будет
т =
Я • 0- (а+в)
(2.2)
В этом случае передаточная функция имеет вид апериодического звена первого порядка [111]
К
т$+р (2.3)
с = ^
где с ^ _ оператор дифференцирования,
61
или Ш,( 5) = Ттах 5 + к +1 ’ (24)
где Т = Я-0а; К = а> (25)
где Я - универсальная газовая постоянная, Н-м/(кг -0К);
© - абсолютная температура, 0К.
2
Проводимости пневматических дросселей (м /с) определяются экспериментально.
Амплитудно-фазовая характеристика управляющей камеры пульсатора в составе дроссельного делителя с передаточной функцией (2.3) [111] будет
К
Ш (ім) =
ТтахіМ + (1 + к) ’ (2 6)
Л(М,) д/(ТтахіМ)2 + (1 + к)2 ’ (2.7)
Т м
р( = -агщ -тах- (2,8)
1 + к
При работе пульсатора, управляемого через обратный клапан (рисунок
2.3 а), по схеме дроссельного делителя (рисунок 2.4), возможны три характер-
ные ситуации:
1. в = 0, обратный клапан закрыт;
2. в = да, обратный клапан открыт;
3. да > в > 0 и проводимость в может быть соизмерима с проводимостью дросселя а.
Исходя из этого и, опираясь на полученные выражения и передаточные функции (2.1 - 2.5), проведем краткий математический анализ.
Ситуация 1: Когда обратный клапан закрыт (в = 0), управляющая камера работает в режиме апериодического звена первого порядка, как обычная глухая управляющая камера пульсатора доильного аппарата, к1 = 1, К = к2 = 0, осталь-
62
ные условия (2.1), (2.2), (2.3) и (2.5) выполняются.
Ситуация 2: Когда обратный клапан открыт (в = да), Рд = 1, к1 ^ 0, к2 ^1, Т1 ^ 0, управляющая камера теряет свою апериодичность, и ее передаточная функция принимает выражение передаточной функции усилительного звена
^'(З) = К. (2.9)
При этом управляющая камера работает как силовая, выключающая доильный аппарат из работы.
Ситуация 3: Когда обратный клапан закрыт, Рд = 0, Р2 = 1, но в результате прососа воздуха через закрытый обратный клапан переменная проводимость в > 0. При этом
г а
р =к 1р- к| - а+в - (210)
а постоянная времени и передаточная функция определяются уравнениями (2.2) и (2.3), соответственно.
Согласно уравнениям (2.2), (2.10) величины Т1, Р1 и к1 целиком зависят от величины подсоса воздуха через обратный клапан. Частота пульсаций аппарата при этом изменяется, что не желательно, а при Р1 < Рср аппарат отказывает в работе.
Опыт работы доильного аппарата в производственных условиях показывает, что полностью исключить подсос воздуха через обратный клапан невозможно. Поэтому вход управляющего сигнала датчика Рд через обратный клапан непосредственно в управляющую камеру пульсатора необходимо исключить. Он должен осуществляться только через дроссель управляющей камеры пульсатора, при этом ситуация 3 должна быть исключена.
Это можно осуществить, если оба сигнала Рд и Р{ подводить к дросселю через обратные клапаны. Однако при этом возникает проблема впуска атмосферного воздуха в управляющую камеру пульсатора после действия в нем вакуумного сигнала, под действием которого заслонки клапанов закрывают сопла вакуумом изнутри. Можно впускать воздух из атмосферы через дополнительный дроссель, но это не только усложняет конструкцию и эксплуатацию аппа-
63
рата, но и удлиняет такт сжатия (отдыха) соска и сокращает такт сосания за счет увеличения продолжительности впуска воздуха в управляющую камеру пульсатора. Это ведет к снижению пропускной способности доильного аппарата и к увеличению продолжительности выдаивания коровы.
