CC BY
50
Литература.
1. Пат. №2145473. Способ выращивании рассады / Пестяк B.C.; занял. П.ОН. 1997; апубл. 20.0Z2000; Ьюл. №5.
2. Пит. №2318367Способ выращивания расси<)ы / Пестяк ft.С., Пестяк С П.; замы. 30.09.2005; опубл. I0.03.200H; Нкы. М‘7.
3. Пестяк B.C.. Каширский А.И. Новые подходы механизации производства рассади //Достижения науки и техники АПК,- 2004. — №10. - С. 7-10.
4. Пестяк B.C., Сирота СМ. Выращивание рассады с направленно (/юрмируемой корневой системой // Овощеводство. Состояние. Проблемы, перспективы; Науч. тр. — М. НИИО, 2002. ~ Т2.. — С. 241-245.
5. Усольцев С.Ф., Арюпин В В.. Пестяк B.C. К вопросу разработка технологии производства томатов в условиях Сибири// Аграрная наука — сельскому хозяйству: сборник статей. В 3 кн./!II Международная научно-практическая конференция. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. Кн.!.- С..523-526.
6. Пат. №2347356. Укрытие для выращивания растений в открытом грунте //Арюпин В. Д., Пестяк B.C., Усольцев С.Ф.узаявл. 2007.08.09; опубл. 2009.02.27 в формате PDF.
ENGINIRING-TECNILOGICAL MAINTENANCE CULTIVATION OF FRUIT VEGETABLES IN THE
CONDITIONS OF SIBERIA
V.S. Nestjak, V.V. Arjupin, A.I. Kashirsky, O.V. Ivakin
Summary. Results of researches on working out of the tehniko-technological decisions providing possibility of cultivation of vegetable cultures {tomatoes, pepper, eggplants) in the conditions of opened a ground of regions of Western Siberia are resulted. Keywords: technology, sprouts, soii-root structure, the technological complexes, an open ground, shelter, external influences, protection.
УДК 636.2.35:612
ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ, СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ ЖИВОТНОГО
НА. ПЕТУХОВ, доктор технических наук, главный научный сотрудник
В. Н. ПЕТУХОВ, кандидат технических наук, заведующий лабораторией СибИМЭ
А.А. ДИДЕНКО, инженер Новосибирский ГАУ Е-таі1;$іЬіте @п&. ги
Резюме. Предложен способ выполнения физиологических требований к машинному доению коров доильным аппаратом, обеспечивающий стимуляцию и извлечение молока из вымени коровы в соответствии с закономерностями акта сосания теленка.
Ключевые слова: физиологические требования, машинное доение, колебательная мощность, стимуляция, извлечение молока, акт сосания, доильный аппарат.
Основное устройство для доения животных — доильный аппарат. Признано, что существующие их модели, как в нашей стране, так и за рубежом, не обеспечивают стимуляцию режима молокоотдачи, имеют низкую интенсивность доения, влияют на заболеваемость коров маститом. Это приводит к неполному выдаиванию, в результате чего происходит снижение молочной продуктивности и наступает преждевременный запуск коров. В связи с этим ведутся исследования, направленные на создание конструкций доильных аппаратов без перечисленных недостатков, причем различные фирмы используют разнообразные методы, улучшающие отдельные сторо-
ны процесса доения (в основном снижение величины подсоскового вакуума в начале и в конце доения).
Адекватный доильный аппарат, режимы и параметры которого соответствуют физиологическим требованиям коровы к машинному доению, должен осуществлять стимуляцию рефлекса молокоотдачи, полностью выдаивать и не наносить вреда вымени животного [1].
Эталон извлечения молока из вымени коровы — акт сосания теленком.
Воздействие на сосок коровы в этом случае представляет из себя колебательный процесс характеризуемый, как основной частотой (1,5...2,5 Гц) изменения давления (от -8 до 30 кПа) и вакуума (от 8 до 30 кПа), служащей в основном для извлечения молока из сосков, так и стимулирующей частотой (10±2,5 Гц), которая соответствует а-ритму колебаний мозга и вызывает рефлекс молокоотдачи. Стимулирующая частота действует на сосок при увеличении напряженности мышц (амплитуда воздействия 1...2 мм). Основной цикл делится на два периода, соотношение продолжительности которых соответствует золотой пропорции (1,618): извлечение молока (за счет вакуума и давления) — 61,8 % и отдых (уменьшение давления и вакуума) — 38,2 % [2]. Количество молока извлекаемое за один цикл теленком 4 мл, стаканом трехтактного доильного аппарата — 1,87 мл [3].
В акте сосания теленка каждый цикл закончен, молоко не задерживается в ротовой полости и не мешает следующему циклу. При этом извлечение молока и его транспортировка имеют разные каналы. Извлечение происходит благодаря созданию вакуума и выжимающему действию мышц
языка при глотании, одновременно молоко отправляется в пищевод.
В общем виде модель извлечения молока и стимуляции рефлекса молокоотдачи теленком можно представить системой следующих соотношений:
^г/> С Ы
Е = Д Е п N =Д Е V і А , (1)
см и» ц и ст с гі о * х '
Е =ДЕ N = ДЕ V
М .« ц .и о :У
где — средняя интенсивность извлечения МО-лока, м'/еек; — время выдаивания коровы, с; Ест — энергия, затрачиваемая на стимуляцию рефлекса молокоотдачи, Дж; Д— энергия кванта стимуляции, Дж/1 стим. колебание; и( — количество стимулирующих квантов за цикл; /V — количество циклов извлечения молока за время выдаивания коровы; у
— частота стимулирующих квантов, Гц; / — часть продолжительности цикла (в относительных единицах), в течении которой наносятся стимулирующие кванты; Ем — энергия, затрачиваемая на извлечение молока, Дж; ДЕи — энергия кванта извлечения молока, Дж/1 основи, колеб.; — частота квантов, извлекающих молоко, Гц.
Затраты энергии (квант-энергии) на извлечение молока за время цикла выражаются:
(ОМ О.А.'Т \
І РЙ0)А+ \ РД(()Ш
где а
\ О О.Ш
- средняя интенсивность извлечения мо-
изменение
лока за время цикла, м3/с; Р/Г), Р/0 вакуума и давления за цикл, кПа.
Квант стимулирующего колебания представляет собой энергию колебательного процесса, приходящуюся на одно колебание:
IV
Д£ ... =
V
(3)
где — средняя мощность колебательного і іро-цесса, Вт; Ак — амплитуда колебания поверхности тела соска, м; су — угловая частота стимулирующих колебаний, Гц;рс — плотность тела соска, кг/м5; с — фазовая скорость волны колебания, м/с; 5 — площадь тела соска, м2; V. — стимулирующая частота. Гц.
Стимулирующие колебания в акте сосания действуют только в процессе извлечения молока то естьАи = 62 % от всего цикла. Поэтому за время выдаивания молока /, соску животного будет передана энергия стимуляции:
Е =ДЕ п N = АЕ V { I = IV (,/. (4)
С»Л С/Л <( и СМ С Г1 Г* кер \і о ' '
I
Л V»! *■ п ґ' V ,
ст
■ А^;рсс^ЛлХ,
(5)
Расчет по приведенным уравнениям (при Ак = I мм по экспериментальным данным) показал, что теленок затрачивает на стимуляцию рефлекса молокоотдачи за счет 10 герцевых колебаний ДЕш = 1,16 - 102Дж, за одну секунду Ееп = 9,28-10-2 Дж, за минуту Ест - 5,57 Дж.
Использование выявленных закономерностей позволяет обосновать и разработать научные осно-
вы пяя создания адекватного доильного аппарата. Он должен обеспечивать качественную стимуляцию рефлекса молокоотдачи, защиту сосков от вредного действия вакуума, физиологичную молокоотдачу (д
— интенсивность молокоотдачи) и молоковыведение (дм) в соответствии с дт.
Разрабатываемый доильный аппарат работает по трехтактному циклу.
Стимуляция рефлекса молокоотдачи в основном осуществляется за счет «высокочастотных» (10 Гц) колебаний и сжатия стенок сосковой резины, передающихся на рецепторы сосков коровы (как в аппарате АДС-1). Выведение молока из соска происходит под воздействием подсоскового вакуума, периодически сменяющегося на атмосферное давление (такт отдыха). Основные параметры, от которых зависит воздействие доильных стаканов на соски коровы, — перепады давления (Д Рг АР}) в меж-стенных и подсосковых камерах доильных стаканов, частота пульсаций основная V, и стимулирующая V., продолжительность тактов сосания / , / , сжатия !ссж и отдыха величина рабочего вакуума Рр, колебательный режим вакуума в межстенных Рм(() и подсосковых Рт(0 камерах доильных стаканов и их взаимосвязь (рис. I).
Рис. 1. Изменение вакуума в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов Р,„ Рж, Рт — атмосферное давление, па-
куум рабочий, вакуум в межстенных и подсосковых камерах; ДР/} ДР, — перепад вакуума минимальный и максимальный в течении такта сосания основного цикла: Г, Г — продолжительность цикла основного и стимулирующего, !х, — продолжительность такта
сосания, сжатия и отдыха основного цикла; — продолжитель-
ность такта сосания и сжатия стимулирующего цикла.
Результат воздействия доильного аппарата на сосок коровы (рис. 2) — извлечение молока и дальнейшая транспортировка его в молокопровод Ят(0 = дк/0 = д (0. При этом осуществляется преобразование потенциальной упругостной энергии давления (вакуум — атмосфера) Е(р^ на входе пульсатора (П) и коллектора (К) в колебательный поток энергии (мощность) на выходе (соответственно 1¥/0 и У/п). Затем колебательная мощность УУт(0 передается по шлангам в межстенные камеры доильных стаканов, где она преобразуется относительно мощности под-
соскового вакуума \¥т в колебательную мощность сосковой резины IV (І). Последняя совместно с \Ум передается на сосок коровы в виде колебательной мощности сжатия соска Иґс/і), которая вызывает рефлекс молокоотдачи, а извлечение молока происходит под действием IV". Из коллектора молоко должно транспортироваться (дт) в доильное ведро или в молокопровод под действием мощности транспортировки W не влияя на \¥ .
1 тр «я
Энергия стимуляции (£А.), передающаяся сосковой резиной на сосок, в доильном аппарате АДС-1 представляется в виде энергии колебательного процесса по аналогии с (5)
£«• = | - <6>
где ДЕ<к — энергия кванта стимуляции сосковой резиной, Дж/1 стим. колебание; Ас/> — амплитуда колебаний сосковой резины в месте контакта с соском, м;
— площадь контакта сосковой резины с соском, м2.
Расчет затрат энергии на стимуляцию рефлекса молокоотдачи аппарата АДС-1 при частоте 10 Гц и амплитуде сжатия кончика соска 1 мм, показывает, что ДЕт одного доильного стакана равен 4,36-10-5 Дж,четырех— 1,74- 10’2Дж(суммационный эффект), Е(к за одну секунду составляет 0,1 Дж, за одну минуту — 6 Дж, то есть затраты энергии при частоте 10 Гц такие же, как у теленка. Повышение амплитуды сжатия соска, имеющее место в такте сжатия, не приводит к увеличению преобразования энергии на стимуляцию рефлекса, а только улучшает массаж сосков для предотвращения застоя крови и останавливает извлечение молока из сосков.
Отдача, выведение и транспортировка молока должны осуществляться под действием колебательных мощностей стимуляции, подсоскового вакуума и транспортировки:
ят(0 -/(КМ К/О);
я.,/0 =Г(К0). К/0); (?)
яао =/(к/о)
В общем виде колебательная мощность переменного давления в камерах доильного стакана и коллекторе представляет собой произведение изменения перепада давления в камерах доильных стаканов и коллектора на объем камер и деленное на продолжительность соответствующего такта;
К(0=(Рт(0-Рп0)}Ум(1/Тж);
К(0 = Ргк(0У/1/Тпс); (8)
Рис. 2. Схема передачи энергии доильным аппаратом на сосок коровы.
К,/о=р„(оу„(1/г),
где Рт ({), РЖ(0, РМ(0 — изменения вакуума в меж-стенных, подсосковых камерах доильных стаканов и молочной камере коллектора соответственно; ¥мк, У„>> Км ~ объем камер межстенной, подсосковой доильных стаканов и молочной коллектора; Тт, Г
— продолжительность такта сосания и цикла.
В существующих аппаратах при холостом доении величина подсоскового вакуума остается постоянной (~ 50 кПа), по мере роста интенсивности молокоотдачи, она снижается (на 5...10 кПа), а при уменьшении интенсивности — возрастает. Для выполнения второго и третьего зоотребований (полное выдаивание и отсутствие вреда вымени) при разработке доильных аппаратов необходимо опираться на закономерности акта сосания теленка. В акте сосания в каждом цикле происходит снижение вакуума до 8 кПа (такт отдыха), а транспортировка молока не влияет на величину подсоскового вакуума.
Таким образом адекватный доильный аппарат должен объединять процессы стимуляции рефлекса молокоотдачи «высокочастотными» {10 Гц) колебаниями стенок сосковой резины и получения такта отдыха (периодический впуск атмосферного давления в подсосковую камеру), а также разделять процессы извлечения молока из соска и его транспортировки из коллектора, совершать их параллельно, не зависимо один от другого.
Литература.
1. Барышников И.Л. Физиологические механизмы машинного доения . — М.-Я..: Наука, 1964. — С. 8-10.
2. Петухов Н.А. Технологическая система машинного доения коров. — РЛСХП. Сиб. отд-ние. СибИМЭ. — Новосибирск, 1996. —88 с.
3. Пейнович М.Л. Новые данные но физиологии доения //Труды Сиб И ИИЖ, выпуск 13. Новосибирск, 1957. 91с.
THE MILKING MACHINE CORRESPONDING PHYSIOLOGICAL OF ANIMALS
N.A. Petukhov, V.N. Petukhov, A.A. Didenko
Summary. The way of performance of physiological requirements to milking machine for cows by a milking machine, providing stimulation and extraction of milk from an udder of a cow according to laws act sucked the calf is offered. Keywords: physiological requirements, machine milking, oscillatory power, stimutation, milk extraction, sucking act, milking apparatus.
