Характеристики и параметры вакуумных пульсаторов для стойловых доильных автоматов - Бахчевников О.Н
Скачать (прямая ссылка):
Частоту работы пульсатора можно определить по графику рисунка 4.15 А, если постоянную времени по оси абсцисс выразить в масштабе текущего времени, например, Т = 0,5 с. При этом по графику самая высокая частота пульсаций f = 1,6 Гц будет в гистерезисной петле с центром Х2 = 0,50, а в петле с центром Х3 = 0,80 она будет равна f = 0,8 Гц.
Анализируя график (рисунок 4.15А), видим, что при Х < 0,5 не обеспечиваются оптимальные физиологически обоснованные значения параметров пульсатора. Оптимальным значениям этих параметров соответствует участок переходной характеристики, соответствующий значениям Х = 0,5.. .0,8.
Исходя из пожеланий физиологов и изложенного выше, в наших теоретических исследованиях принимаем при P = 1: Xmax = 0,8 (4:1), Рср max = 0,95Р,
Ротп max = 0,65Р; при P = 0: Xmin = 0,5 (1:1), Рср min = 0,65Р, Ротп min = 0,35Р.
Рабочие параметры пульсаторов определяются также с использованием аналитического метода.
Время рабочего цикла определяется по известным формулам
Тц = f, или Тц = t1 + t2 , с. (4.3)
Время такта сосания t1 определяется из гистерезисной петли
1 - Р
ti = T ? ln—, с. (4.4)
1 - Рср
131
Время такта сжатия і2 определяется из выражений
і2 Іі
я 1
или І 2 Т ' 1п
Р
сР
У
(4.5)
Время цикла работы пульсатора Тц можно определить также по формулам
Т = —
ц_ я
Тц = Т • 1п
Рср 1 — Р„.
ср
V Ротп
1—Р
с.
(4.6)
ср
Т - постоянная времени управляющей камеры пульсатора
Т = у
Я в а , с (4 7)
где Я - универсальная газовая постоянная, Н-м/(кг- К);
© - абсолютная температура, 0К; а - проводимость дросселя пульсатора, м2/с;
V - объем управляющей камеры пульсатора, м3.
Основные конструктивные параметры пульсаторов (эффективные площади мембран и клапанов мембранно-клапанных блоков) определяются согласно математической модели (4.1) и условию (4.2). При этом за условную единицу обобщенных параметров принимаем наиболее определенную площадь клапана атмосферного сопла —3 = 1, которая не может быть меньше сечения выходного штуцера пульсатора и шланга переменного вакуума доильного аппарата (Яш = 7 мм).
Для пульсатора с дополнительной мембраной и внешней камерой подпора (рисунок 4.15Б) согласно модели (4.1) при Р = Р = 1 ее уравнения принимают
вид
Рср = р—+р
ср —
р = р—+р
отп ф
—1
У — Л 1 — —3 —1
—
V
Ґ
1
V
—1
У
(4.8)
(4.9)
где, согласно изложенному выше, Рср = 0,95Р, Ротп = 0,65Р.
с
132
При Р= 0 правые части уравнений модели (1) равны нулю, поэтому
Р = Р
ср
V
(4.10)
Р„ = Р
отп
( ? Л
1 ?2
V
?1
У
(4.11)
где, согласно изложенному выше, Рср = 0,65Р, Ротп = 0,35Р.
Подставляем известные значения в уравнение (4.10) и определяем эффективную площадь мембраны управляющей камеры пульсатора
? = 2,86 ?3.
Подставляем известные и полученное значения в уравнение (4.11) и определяем площадь большого вакуумного клапана по диаметру вакуумного сопла
?2 = 1,86?3.
Подставляем известные и полученное значения в уравнение (4.8) или (4.9) и определяем эффективную площадь мембраны камеры подпора
? = 0,86 ?3.
В соответствии с условиями (4.2) полученные результаты представим в
виде
(?1 = 2,86?3) > (?2 = 1,86?3) > (?3 = 1) > (? = 0,86?3)
(4.12)
После этого необходимо определить диаметры защемлений и жесткого центра мембран пульсатора, исходя из того, что для определения их эффективных площадей существуют следующие формулы [111]:
- эффективная площадь мягкой мембраны определяется по формуле
пВ2
? =
12
(4.13)
- эффективная площадь мембраны с жестким центром определяется по формуле
п
(4.14)
133
где D, D1 - диаметры защемлений мембран, d - диаметр жесткого центра мембраны, см.
В промышленной пневмоавтоматике и в отечественных пульсаторах диаметр жесткого центра d обычно принимается равным 0,7D1 [111].
После определения диаметра защемления мембраны управляющей камеры D] нужно проверить его соответствие габаритам пульсатора, и, если они позволят, необходимо увеличить его и пропорционально диаметр атмосферного клапана таким образом, чтобы сохранялось соотношение эффективной площади S1 этой мембраны и площади клапана S3. Увеличение диаметра клапана производится путем расширения диффузора.
Зная соотношения эффективных площадей элементов пульсатора, мы можем определить его рабочие параметры (величину вакуума срабатывания Рср и отпускания Ротп, фазу сосания X, частоту пульсаций f и среднюю действующую величину вакуума под соском Рс при работе в трехтактном режиме) при значениях аналогового управляющего сигнала P, соответствующего интенсивности
молокоотдачи, от P = 0 до Р= Р. Используя выражения математической модели
пульсатора (4.1) и соотношения эффективных площадей элементов мембранноклапанного блока (4.12), определим значения вакуума срабатывания Рср, отпускания Ротп и фазы сосания X в относительных единицах. Используя формулы (4.3), (4.4), (4.5), (4.6) и (4.7) определим временные параметры в относительных единицах. Результаты расчета параметров управляемого пульсатора в относительных единицах представлены в таблице 4.4.
Определим конструктивные параметры управляемого пульсатора, выполненного по схеме рисунка 4.15Б на основе серийного пульсатора аппарата АДУ-1, учитывая его габариты. При этом для изменения в процессе доения рабочих параметров в физиологически обоснованных пределах необходимо обеспечить соотношение эффективных площадей мембран и клапанов пульсатора согласно условию (4.12).
