CC BY
37
erator with double supply. Corcelles P. J., Ar-naltes G. S. Publication date: 2009.11.25.
2. WO 2009103505 (A2) F03D9/00, H02J3/18; Wind energy plant having converter control. Fortmann J. Publication date: 2009.08.27.
3. LV 13506 (B) F03D1/00, H02K17/42; Wind-driven electrical installation. Levuns N., Pugachevs V. Publication date: 2007.02.20.
4. CN 101741176 (A) H02K1/32, H02K5/20, H02K7/18; Integrated doublerotor electric generator. Xiaohui H., Gengheng L. Publication date: 2010.06.16.
5. CN 101487453 (A) F03D9/00; Variable-speed constant-frequency wind power generation plant. Jianzhong Z., Ming C. Publication date: 2009.07.22.
6. CN 201013531 (Y) F03D7/04, F03D9/00, H02J15/00; Electric infinite varia-
ble speed double power stream wind generation set. Ming C, Wei H. Publication date: 2008-01-30.
7. CN 101242157 (A) H02K16/02, H02P9/42, H02K16/00; A cascaded speed shift frequency constant wind power generation system. Kegang Z, Xiangdong H. Publication date 2008.08.13.
8. Патент RU2400006 H02K16/02 Электрическая машина. Савиных А.Б., Бу-канова Т.С. Опубликовано 20.09.2010 Бюл. № 26.
9. Патент RU 2396671 H02K17/00, H02K1/16, H02K16/02 Электрическая машина. Пучкин Е.К. Опубликовано 10.08.2010 Бюл. № 22.
10. Патент RU 2313885, H02K16/00, H02K21/00 Электрическая машина (варианты). Булычев А.В. Опубликовано: 27.12.2007 Бюл. № 36.
Сведения об авторах Степанчук Геннадий Владимирович - канд. техн. наук, доцент кафедры эксплуатации энергетического оборудования и электрических машин Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)34-8-85.
Моренко Константин Сергеевич - студент энергетического факультета Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград) Тел. 8(86359)34-8-85.
Information about the authors Stepanchuk Gennadyi Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the power equipment exploitation and electrical machine department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(863-59)34-8-85.
Morenko Konstantin Sergeevich - power faculty student, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(863-59)34-8-85.
УДК 004.9:637.11.001
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВМЕСТИМОСТИ ЁМКОСТЕЙ ДЛЯ ПРЕДДОИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ВЫМЕНИ НА ПЕРЕДВИЖНЫХ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
© 2011 г. Е.В. Назарова, Т.В. Жидченко
Обоснованы методика и алгоритм расчёта вместимости ёмкостей для преддоильной обработки вымени, используемые на передвижных доильных установках. Представлена программная реализация предложенного алгоритма, которая может использоваться в кон-
структорских и проектных организациях при разработке новых и совершенствовании существующих средств доения сельскохозяйственных животных, а также студентами инженерных факультетов сельскохозяйственных вузов в процессе курсового и дипломного проектирования.
Ключевые слова: установка, доильная, передвижная; преддоильная, обработка, вымя; ферма.
The vessels capacity methods and algorithm of calculation for pre-milking care of udder using on mobile milking machines is substantiated.
According to suggesting algorithm the program realization is submitted. This program realization may be used by design and planning organizations for working out new and perfection available cattle-breading milking machines and for student projects and graduation papers of higher institutions engineering faculty students.
Key words: set, milking machine, mobile; pre-milking, care of udder; farm.
При проектировании ёмкостей для преддоильной обработки вымени, используемых на передвижных доильных установках, необходимо стремиться к удовлетворению следующего требования: запаса моющей жидкости в ёмкости должно хватить на обмывание вымени всех обслуживаемых коров и наружную мойку доильной аппаратуры до и после доения.
Обозначим вместимость ёмкости через V и определим её как
V = VI + V2, м3, (1)
где VI - количество воды, необходимой для обмывания вымени всех обслуживаемых коров, м3;
V2 - количество воды, необходимой для наружной мойки доильной аппаратуры до и после доения, м3.
Расход моющей жидкости на обмывание вымени всех коров можно выразить следующим уравнением:
VI = Цср N м3, (2)
где аср - средний расход воды на обмыва-
3
ние вымени одной коровы, м ;
N - количество обслуживаемых коров, гол.
Обозначим через ясс среднесекунд-ный расход воды на обмывание вымени коровы перед доением, м3/с, а через т] -продолжительность обмывания вымени, обусловленную зоотехническими требованиями, с. Тогда
Яср = Ясс ■ Т], м . (3)
Расход жидкости для полного смыва загрязнений с вымени и сосков животного
зависит от типа загрязнителей. Если они в основном состоят из чернозёма или близких ему почв и компонентов навоза с навозной жижей, то наиболее оптимальный расход составляет 0,04.. .0,05 л/с при среднем значении 0,046 л/с [3].
При трёхразовом доении потребность в моющей жидкости неодинаковая, что объясняется разными промежутками времени между доениями. Наибольший расход имеет место при утренней преддоильной подготовке животных: во-первых, промежуток времени между вечерним и утренним доениями значительно больше, чем между утренним и дневным и между дневным и вечерним, а во-вторых, в ночные часы животные большую часть времени лежат на подстилке, загрязнённой продуктами их жизнедеятельности. В результате -повышенная степень загрязнённости вымени коров увеличивает расход моющей жидкости.
Учитывая это, введём коэффициент неравномерности загрязнения вымени кнз и определим его как отношение расхода воды на обработку максимально загрязнённого вымени животного ятах з, м3/с к расходу воды на обработку средне загрязнённого
вымени яср з, м3/с, то есть =
qmax з
а (4)
Чсрз
Расход воды на обработку максимально загрязнённого вымени получим из уравнения
^тах з = ^тах ■ Тmax, м , (5)
где qmax - максимальным секундный расход воды на обмывание вымени коровы, м3/с;
^шах - продолжительность обмывания максимально загрязнённого вымени животного, с.
Расход воды на обработку среднеза-грязнённого вымени рассчитаем по формуле
qср з qсс
Тр, м
(6)
где т ср - средняя продолжительность обмывания вымени коровы, с.
Известно, что при обмывании вымени животных неизбежен непроизводственный расход воды, величина которого обусловлена человеческим фактором (профессионализмом доярки, её отношением к работе и т.п.). Непроизводственный расход воды учтём с помощью коэффициента запаса кз. Этот коэффициент можно определить опытным путём в результате серии хроно-метражных наблюдений за работой всех категорий операторов, обслуживающих коров.
С учётом коэффициентов неравномерности загрязнения кнз и запаса кз количество воды, необходимое для обмывания вымени всех коров, можно рассчитать по формуле
V = qсс■ Т1 ■ N ■ кнз ■ кз.
м
(7)
Количество воды, необходимой для наружной мойки доильной аппаратуры до
и после доения, выразим уравнением
о
V2 = qс ■ Т2 , м , (8)
где qс - секундный расход воды на наружную мойку доильной аппаратуры, м3/с;
т2 - продолжительность наружной мойки доильной аппаратуры, с.
Вышеизложенная методика обоснована и использована нами при компьютерном моделировании вместимости ёмкостей для моющей жидкости устройства для преддоильной обработки вымени коровы, схема которого представлена на рисунке 1. Устройство для преддоильной обработки вымени состоит из теплоизолированной ёмкости 1, патрубка 2 с вентилем 3 для подключения к системе водоснабжения доильной установки и патрубка 4 с вентилем 5 для подачи жидкости по шлангу 6 к распылителю 7. Внутри ёмкости имеется камера 8 с двойными гофрированными стенками, межстенное пространство 9 которой с помощью штуцера 10 и шланга 11 подключается к вакуум-проводу 12 доильной установки. Ёмкость закрывается перфорированной крышкой 13, что позволяет снизить тепловые потери и предотвратить попадание загрязнений. Шланг 15 соединяет гофрированную камеру с системой водоснабжения доильной установки. Для контроля за уровнем моющей жидкости в ёмкости имеется смотровое окно 14.
Рис. 1. Устройство для преддоильной обработки вымени коровы: 1 - теплоизолированная ёмкость; 2, 4 - патрубки; 3, 5 - вентили; 6, 11, 15 - шланги; 7 - распылитель; 8 - гофрированная камера; 9 - межстенное пространство; 10 - штуцер; 12 - вакуум-провод; 13 - перфорированная крышка; 14 - смотровое окно
В работе [2] представлены результаты экспериментальных исследований по определению расхода моющей жидкости на подготовку коров к доению и наружную мойку доильной аппаратуры до и после доения, которые проводили на передвижной доильной установке, снабжённой тремя
Исходные данные для рас для преддоильной
устройствами для преддоильной обработки вымени животных, при обслуживании 48 коров одной дояркой. В процессе обработки хронометражных данных получены необходимые исходные параметры для расчёта вместимости ёмкости для моющей жидкости (табл. 1).
Таблица 1
чёта вместимости ёмкости обработки вымени
№ п/п Параметр и единицы его измерения Значение
1 Количество коров, обслуживаемых устройством для преддоильной обработки вымени, гол. 16
2 Средний секундный расход воды на обмывание вымени одной коровы, л/с 0,046
3 Максимальный секундный расход воды на подготовку коровы к доению, л/с 0,050
4 Средняя продолжительность обмывания вымени коровы, с 18,99
5 Продолжительность обмывания максимально загрязнённого вымени, с 23,0
6 Непроизводственный расход моющей жидкости, % 3
7 Секундный расход воды на наружную мойку доильной аппаратуры, л/с 0,046
8 Средняя продолжительность наружной мойки доильной аппаратуры, с 37,50
Алгоритм расчёта вместимости ёмкости состоит в следующем:
1. По уравнениям (5)-(6) определяется расход моющей жидкости на обмывание максимально загрязнённого цтса з и среднезагрязнённого цср з вымени животного.
2. Найденные на 1-м шаге алгоритма величины цтса з и qср з подставляются в уравнение (4) для расчёта коэффициента неравномерности загрязнения вымени.
3. По уравнению (7) рассчитывается расход моющей жидкости VI на обмывание вымени всех коров, обслуживаемых одним устройством для преддоильной обработки вымени.
4. Определяется расход воды V2 на наружную мойку доильной аппаратуры до и после доения по уравнению (8).
5. Величины V1 и V2 подставляются в (1) для расчёта вместимости ёмкости для преддоильной обработки вымени.
Программная реализация предложенного алгоритма выполнена на языке Visual Basic for Application, встроенном в табличный процессор Microsoft Excel. Интерфейс программы приведён на рисунке 2. Для расчёта вместимости ёмкости для преддоильной обработки вымени необходимо ввести исходные параметры и щёлкнуть по кнопке «Расчёт».
Расчётная вместимость ёмкости для моющей жидкости устройства для преддо-ильной обработки вымени коровы составила 18,99 л. Этот результат полностью подтверждается расходом моющей жидкости на подготовку животных к доению и наружную мойку доильной аппаратуры до и после доения, полученным в процессе проведения хронометражных наблюдений.
► run »»ОТ» JIM» »Л р»<"-«»Г RKimiUprtt РМ*ОГТИ Д/И IIЛ »HC И «H».'»-
Исходные параметры-
Количество обслуживаемых коров, гол.
Средний секундный расход воды на обмывание вымени 1-ой коровы, л/с Средняя продолжительность обмывания вымени коровы, с Максимальный секундный расход воды на подготовку коровы к доению, л Продолжительность обмывания максимально загрязненного вымени, с Непроизводственный расход моющей жидкости, % Секундный расход воды на наружную мойку доильной аппаратуры, л/с Средняя продолжительность наружной мойки доильной аппаратуры, с
16
0.СИ6 18.99 0.05 23.00 3
0.046 37.50
Вместимость ёмкости, л
18.99
Расчет
Выход
Рис. 2. Интерфейс программы
Представленная программа может использоваться в конструкторских и проектных организациях при разработке новых и совершенствовании существующих средств доения сельскохозяйственных животных, а также студентами инженерных факультетов сельскохозяйственных вузов в процессе курсового и дипломного проектирования.
Литература
1. Белянчиков, Н.Н. Механизация технологических процессов / Н.Н. Белян-
чиков, И.П. Белехов, Г.Н. Кожевников. -Москва: Агропромиздат, 1989. - 400 с.
2. Назарова, Е.В. Обоснование вместимости бака установки для преддо-ильной обработки вымени коров / Е.В. Назарова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 8. - С. 31.
3. Щербина, С.В. Обоснование системы водоснабжения доильной установки УДС-3А: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / С.В. Щербина. - Зерноград, 1999.
Сведения об авторах Назарова Елена Владимировна - канд. техн. наук, доцент кафедры информационных технологий Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)42-3-31.
Жидченко Татьяна Викторовна - канд. техн. наук, доцент кафедры информационных технологий Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)43-3-38.
Information about the authors Nazarova Yelena Vladimirovna - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the technology information department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)42-3-31; mob.: 8-951-490-94-27.
Zhidchenko Tatiana Viktorovna - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the technology information department, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)43-3-38.
