CC BY
22
УДК 636.2:631.3
ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ С УПРАВЛЯЕМЫМ РЕЖИМОМ
О.А. Чехунов, кандидат технических наук доцент Е.А. Мартынов, кандидат технических наук доцент Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина Е-mail: olegbelgorod@mail.ru
Аннотация. В статье представлено описание конструкции доильного аппарата с управляемым режимом доения, обеспечивающего адаптивное доение, то есть приближен к физиологическим особенностям молочных коров. Предложенный доильный аппарат позволяет изменять частоту пульсаций сосковой резины и величину вакуума в подсосковом пространстве доильных стаканов в зависимости от интенсивности молокоотдачи. При интенсивности извлечения молока менее 200 мл/мин доильный аппарат работает на пониженной частоте пульсаций 40...45 пульсаций в минуту и стимулирующем вакуумметрическом давлении, величиной 33 кПа. При интенсивности извлечения молока более 200 мл/мин доильный аппарат работает на режиме основного доения с частотой 55...60 пульсаций в минуту и вакуумметрическом давлении 48...50 кПа. Использование доильных аппаратов с управляемым режимом доения, позволяет снизить заболеваемость вымени коров маститами на 15...17% и повысить молочную продуктивность скота на 3...4%.
Ключевые слова: доильный аппарат, доильный стакан, управляемый режим, вакуумметрическое давление.
На увеличение продуктивности молочных коров влияет не только генетический потенциал животных, но и применяемое оборудование. Особое внимание при этом следует обратить на доильные аппараты, поскольку именно они вступают в непосредственный контакт с выменем животных.
Для того, чтобы доильное оборудование не причиняло дискомфорта, не приводило к вредным последствиям, необходимо стремиться к созданию доильных аппаратов, отвечающих физиологическим особенностям животных. К такому оборудованию относятся доильные аппараты с управляемым режимом работы.
Современная промышленность выпускает большой модельный ряд доильных аппаратов, которые в процессе работы способны изменять величину вакуумметрического давления в подсосковых камерах стаканов либо частоту пульсаций сосковой резины в период доения. Управление изменением этих параметров происходит автоматически, как правило, в зависимости от интенсивности выведения молока из вымени. Опыт эксплуатации доильных аппаратов, изменяющих частоту пульсаций сосковой резины и величину ва-
куума в подсосковом пространстве доильных стаканов, показал положительный эффект (рост молочной продуктивности коров на 515% и снижение заболеваемости вымени маститом на 2-6%) [1].
С учетом вышесказанного проектирование конструктивной схемы доильного аппарата, способного одновременно изменять и величину вакуума в подсосковом пространстве, и частоту пульсаций сосковой резины, является на сегодняшний день актуальной задачей.
Предлагаемый доильный аппарат с управляемым режимом доения включает в себя доильные стаканы 1 и 2 (рис. 1), которые при помощи молочных патрубков 3 и 4 соединяются с коллектором 5, а при помощи воздушных патрубков 6 и 7 - с пульсатором попарного доения (двухполупериодным) 8. Корпуса доильных стаканов 1 и 2 оборудованы клапанами для регулирования вакуумного режима (регулирующие клапаны) 9 и 10, которые включают в себя электроуправ-ляемые клапаны. Для впуска атмосферного воздуха через регулирующие клапаны 9 и 10 в межстенную камеру доильных стаканов 1 и в их стенках выполнены отверстия 13 и 14.
/ 10 6
зи 31У зи \36_
Рис. 1. Доильный аппарат: 1,2 - доильные стаканы;
3,4 - молочные патрубки; 5 - коллектор;
6,7 - воздушные патрубки; 8 - пульсатор двухполупериодный электроуправляемый; 9,10 - регулирующие клапаны; 11,12,17,18 - электро-
управляемые клапаны; 13,14 - калиброванные отверстия; 15 - воздухоочищаемая камера;
16 - фильтрующий элемент; 19,20 - камеры для приема молока; 21,22 - камеры управления;
23 - камера отвода молока; 24,25,32 - поплавки;
26,27,33 - магниты; 28,29,34 - герконы;
30,31,35 - провода; 36 - патрубок отвода молока
Пара диаметрально противоположных доильных стаканов 1 (например, надетых на правый задний и левый передний соски) при помощи воздушных патрубков 6 соединена с одной частью пульсатора 8, другая диаметрально противоположная пара доильных стаканов 2 воздушными патрубками 7 соединена с другой частью двухполупериодно-го электроуправляемого пульсатора 8.
Верхняя часть коллектора 5 содержит воздухоочистительную камеру 15 с размещенным в ней фильтрующим элементом 16 и четырьмя электроуправляемыми клапанами 17 и 18 (на схеме изображено два). Коллектор 5 также оборудован четырьмя камерами для приема молока 19 и 20 и четырьмя камерами управления 21 и 22 (на схеме изображено по две). Для передачи молока в моло-
коприемную емкость коллектор 5 оборудован камерой отвода молока 23.
Воздухоочистительная камера 15 служит для механической очистки поступающего в молочные патрубки 3 и 4 через открытые электроуправляемые клапаны 17 и 18 атмосферного воздуха при помощи фильтрующего элемента 16.
Камеры для приема молока 19 и 20 соединяются молочными патрубками 3 и 4 с подсосковыми камерами доильных стаканов 1 и 2, а через специальные отверстия с камерами управления 21 и 22.
В камерах управления 21 и 22 размещаются поплавки 24 и 25, в которых встроены магниты 24 и 25. Магниты размещены таким образом, что при интенсивной молокоотдаче, т.е. при нахождении поплавков 24 и 25 в верхнем положении, могут взаимодействовать с герконами 28 и 29, размещенными на внешней части корпуса коллектора 5. Герко-ны 28 и 29 соединяются с электроуправляе-мыми клапанами 17 и 18 проводами 30 и 31.
В камере отвода молока 23 размещается поплавок 32 в котором находится магнит 33. Расположение магнита 33 выполнено таким образом, что при верхнем положении поплавка 32 (в момент интенсивного выведения молока) он контактирует с герконом 34, размещенным на внешней стороне корпуса коллектора 5. Соединение геркона 34 с двух-полупериодным электроуправляемым пульсатором 8 осуществляется проводом 35. Помимо этого камера отвода молока 23 снабжена молокоотводящим патрубком 36, для передачи молока в приемное устройство (на схеме не показано).
Принцип работы предлагаемого доильного аппарата следующий. Коллектор 5 подключают к молокопроводу доильной установки, а электроуправляемый двухполупе-риодный пульсатор 8 к источнику вакуум-метрического давления (вакуумпроводу) и одевают доильные стаканы 1 и 2 на диаметрально противоположные соски вымени. Ва-куумметрическое давление от молокопрово-да по молокоотводящему патрубку 36 коллектора 5 распространяется в камеру отвода молока 23 и далее за счет отверстий в каме-
Лоигпа! оГ УШТ^Н №3(19)-2015
97
ры управления 21 и 22 откуда в камеры для приема молока 19 и 20 и молочные патрубки 3 и 4 доильных стаканов 1 и 2.
Предлагаемый доильный аппарат с управляемым режимом доения работает по двухтактному принципу действия (такт «сосание» чередуется с тактом «отдыха»). При такте «сжатие» (для примера рассмотрим пару диаметрально противоположных доильных стаканов 1) вакуумметрическое давление от молокопровода через патрубок отвода молока 36 устанавливается в камере отвода молока 23, камере управления 21, камере для приема молока 19 молочном патрубке 3, а следовательно и в подсосковом пространстве доильных стаканов 1. Вместе с этим по воздушному патрубку 6 от одной части двухпо-лупериодного пульсатора 8 подается атмосферный воздух в межстенное пространство доильных стаканов 1. Из-за разности давлений (вакуумметрического в подсосковой камере и атмосферного в межстенной камере) сосковая резина сжимается, наступает такт «сжатие». В то же время вакуумметрическое давление от молокопровода через патрубок отвода молока 36 устанавливается в камере отвода молока 23, камере управления 22, камере для приема молока 20 молочном патрубке 4, а следовательно и в подсосковом пространстве других диаметрально противоположных доильных стаканов 2. Одновременно по воздушному патрубку 7 от другой части двухполупериодного пульсатора 8 в межстенные камеры доильных стаканов 2 распространяется вакуумметрическое давление. Величина вакуумметрического давления в подсосковой и межстенной камерах доильных стаканов выравнивается, сосковая резина занимает первоначальное (недеформиро-ванное) состояние, наступает такт «сосание».
Далее происходит смена тактов. От первой части двухполупериодного пульсатора 8 через патрубок 6 в межстенное пространство доильных стаканов 1 проникает вакуум и там наступает такт «сосание», а от второй части двухполупериодного пульсатора 8 через патрубок 7 в межстенное пространство доильных стаканов 2 поступает атмосферный воздух, где наступает такт «сжатие».
При интенсивности извлечения молока менее 200 мл/мин электроуправляемый двухполупериодный пульсатор 8 работает на пониженной частоте пульсаций 40-45 пульсаций в минуту. Это позволяет обеспечить бережное отношение к соску в начале доения, что приведет к нежной стимуляции мо-локоотдачи, а также обеспечит рефлекс додаивания при завершении доения.
При повышении интенсивности извлечения молока из вымени свыше 200 мл/мин поплавок 32, находящийся в камере отвода молока всплывает (при меньшей молокоот-даче молоко вытекает через полости под поплавком), что приводит к замыканию герко-на 34 магнитом 33. От геркона 34 сигнал по проводу 35 передается на двухполупериод-ной электроуправляемый пульсатор 8, который переключается на режим основного доения с частотой 55-60 пульсаций в минуту.
При интенсивности извлечения молока менее 200 мл/мин молоко по молочным патрубкам 3 и 4 поступает в камеры для приема молока 19 и 20 и далее в камеры управления 21 и 22. Через полости в поплавках 24 и 25 молоко удаляется из камер управления 21 и 22 (при этом поплавки не всплывают) в камеру отвода молока и далее в молокоприемную емкость. Электроуправляемые клапаны 17 и 18 в этот момент открыты, образуя калиброванные отверстия, через которые в камеры управления 19 и 20 поступает очищенный фильтрующим элементом 16 атмосферный воздух, создавая в камерах управления 19 и 20, а следовательно, и в молочных патрубках 3 и 4, и в подсоссковых камерах доильных стаканов 1 и 2 стимулирующее значение вакуумметрического давления, равное 33 кПа. Одновременно с этим электро-управляемые клапаны 11 и 12 регулирующих клапанов 9 и 10 открыты на определенную величину, образуя калиброванные отверстия, через которые в межстенных камерах доильных стаканов 1 и 2 устанавливается стимулирующее значение вакуума 33 кПа (такого же, как и в молочных патрубках 3 и 4).
По такой схеме работает доильный аппарат в стимулирующем режиме (при интенсивности истечения молока менее 200 мл/мин)
при величине вакуума в подсосковом пространстве доильных стаканов 33 кПа и частоте пульсаций 40-45 пульсаций в минуту.
При интенсивности извлечения молока более 200 мл/мин молоко не успевает вытекать через полости в поплавках 24 и 25, что вызывает их всплытие. При подъеме поплавков 24 и 25 находящиеся в них магниты 26 и 27 замкнут герконы 28 и 29, что вызовет передачу по проводам 30 и 31 сигнал на закрытие электроуправляемых клапанов 11, 12, 17 и 18. Закрытие клапанов 17 и 18 приведет к прекращению подсоса атмосферного воздуха в камеры для приема молока 19 и 20, что вызовет повышение в них вакуумметрического давления до величины вакуума в молокопро-воде (48-50 кПа), следовательно, такое же разрежение установится и в подсосковых камерах доильных стаканов 1 и 2.
Вместе с этим закрытие клапанов 11 и 12 прекратит подсос воздуха и в регулирующие клапаны 9 и 10, следовательно, за счет наличия воздушных патрубков 6 и 7, подключенных к двухполупериодному пульсатору 8, в межстенных камерах доильных стаканов 1 и 2 установится вакуумметрическое давление такое же, как и в вакуумпроводе (48-50 кПа).
По такой схеме работает доильный аппарат в основном (номинальном) режиме (при интенсивности истечения молока более 200 мл/мин) при величине вакуумметрического давления в подсосковых камерах доильных стаканов 48-50 кПа и частоте пульсаций 5560 пульсаций в минуту.
Повторное снижение интенсивности истечения молока менее 200 мл/мин вызовет переход на стимулирующий режим работы доильного аппарата, т.е. изменится величина вакуумметрического давления в подсоско-вых камерах доильных стаканов и частота пульсаций сосковой резины.
По нашему мнению, применение разработанного доильного аппарата с управляемым режимом доения позволит снизить процент заболеваемости коров маститом (что не только улучшит качество молока, но и уменьшит количество выбракованных коров из-за заболеваний молочной железы), повысить молочную продуктивность коров (из-за стимуляции молокоотдачи в начале и конце доения), а также поднять производительность труда (за счет исключения операций машинного додаивания).
Литература:
1. Карташов Л.П., Соловьев С.А. Повышение надежности системы «человек-машина-животное». Екатеринбург, 2000. 276 с.
2. Карташов Л.П. Машинное доение коров. М., 1982.
3. Кормановский Л.П., Иванов Ю.А., Текучев И.К. Тенденции применения доильных роботов // Техника и оборудование для села. 2008. № 8. С. 36-38.
Literatura:
1. Kartashov L.P., Solov'ev S.A. Povyshenie nadezhnosti sistemy «chelovek-mashina-zhivotnoe». Ekaterinburg, 2000. 276 s.
2. Kartashov L.P. Mashinnoe doenie korov. M., 1982.
3. Kormanovskij L.P., Ivanov YU.A., Tekuchev I.K. Ten-dencii primeneniya doil'nyh robotov // Tekhnika i oboru-dovanie dlya sela. 2008. № 8. S. 36-38.
MILKING MACHINE WITH MANAGED MODE
O.A. Chichunov, candidate of technical sciences, associate professor E.A. Martuynov, candidate of technical sciences associate professor Belgorod State Agricultural Univerisity named after V.Ya. Gorin
Abstract. The article presents the milking machine constriction with managed mode of milking's description, providing adapting milking, that is closed to the dairy cows' physiological characteristics. The proposed milking machine enables you to change the frequency of teat rubber's pulsation and the vacuum magnitude in the teat cups' subteat space in depending on the milk flow's intensity. When the milk extraction intensity is less than 200 ml/min, the milking machine operates on the lowered frequency of pulsations, it is 40...45 pulsations per minute and the stimulating vacuum metric pressure, by the value of 33 kPa. When the milk extraction intensity is more than 200 ml/min, the milking machine works on the main milking frequency 55...60 pulsations per minute and under a pressure of 48...50 kPa. The milking machines with managed milking mode's using allows to reduce the cows udder mastitis' diseases in 15....17% and to increase cattle milk production in 3...4%. Keywords: milking machine, milking cup, managed mode, vacuum metric pressure.
Journal of VNIIMZH №3(19)-2015
99
