CC BY
13
УДК 637.115
МОБИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ДОЕНИЯ КОРОВ
B.Ф. Ужик, доктор технических наук
C.И. Некипелов, инженер
ФГБОУ ВО Белгородский государственный аграрный университет E-mail: [email protected]
Аннотация. Одной из самых трудоемких операций является доение коров. Частичное решение проблемы -внедрение машинного доения животных. Для этого как зарубежные, так и отечественные предприятия выпускают мобильные доильные агрегаты, оборудованные автономными источниками вакуумметриче-ского давления, доильными аппаратами и емкостью для сбора молока. Но вместе с тем, применение данного доильного оборудования не исключает потребность в присутствии оператора для визуального контроля за процессом доения и своевременного снятия доильного аппарата с вымени коровы для предотвращения «холостого» доения при завершении извлечения молока, способного вызвать разрушающее воздействие на молочную железу. Поэтому вопрос создания мобильного агрегата для доения коров с управляемым режимом доения в зависимости от интенсивности молокоотдачи по каждому соску в отдельности и обладающего возможностью снятия доильного аппарата по завершении доения остается актуальным. В разработанном нами мобильном агрегате реализован такой режим. Агрегат включает доильный аппарат, установленные на одноосной тележке доильное ведро, вакуумную аппаратуру, блок управления и вертикально прикрепленный к платформе тележки пневмоцилиндр.
Ключевые слова: доильный аппарат, доильный стакан, коллектор, пульсатор, пневмоцилиндр, мастит, вакуумметрическое давление.
Введение. Широкий спектр выполняемых работ по обслуживанию дойных коров в условиях фермерского хозяйства, особенно при незначительной их численности, а значит, и нецелесообразности найма рабочих для их выполнения, вызывает чрезмерную занятость хозяев, сокращает время на их досуг. При этом одной из самых трудоемких операций является доение коров. Частичное решение проблемы - внедрение машинного доения животных. Для этого как зарубежные, так и отечественные предприятия выпускают мобильные доильные агрегаты, оборудованные автономными источниками вакууммет-рического давления, доильными аппаратами и емкостью для сбора молока. Но вместе с тем, применение данного доильного оборудования не исключает потребности в присутствии оператора для визуального контроля за процессом доения и своевременного снятия доильного аппарата с вымени коровы для предотвращения «холостого» доения при завершении извлечения молока, способного вызвать разрушающее воздействие на молочную железу. Известен целый ряд технических решений по контролю за извлечением
молока из вымени и своевременному снижению вакуумметрического давления доения до порогового значения, при котором обеспечивается удержание доильного аппарата на сосках, или отключению и снятию доильных стаканов с молочной железы [1-8]. Они реализованы в переносных и стационарных вариантах доильного оборудования. Это способствует повышению производительности труда, молочной продуктивности коров и снижению опасности заболевания вымени животных маститом. Отсюда вытекает целесообразность реализации таких технических решений и конструкции мобильных агрегатов для доения коров в условиях фермерских хозяйств.
Методология исследований. Максимально управление режимом доения коровы автоматизировано в робототехнических системах, которые обеспечивают установку и снятие доильного стакана по каждой доле вымени коров в отдельности, изменение ва-куумметрического давления доения, частоты и соотношения тактов пульсаций пульсатора Они получили достаточно широкое распространение в молочной отрасли. Однако
Journal of VNIIMZH №3(31)-2018
11
вследствие высокой стоимости роботов животноводы отдают предпочтение более простому доильному оборудованию. Поэтому до настоящего времени продолжаются работы по созданию как переносных и стационарных, так и передвижных автоматов доения коров, обладающих широким спектром изменяемых параметров режима доения в зависимости от интенсивности потока выводимого молока как по вымени в целом, так и по каждому соску в отдельности, а также возможностью снятия доильного аппарата с вымени коровы.
Результаты исследований. Разработанный нами мобильный агрегат для доения коров (рис. 1) обеспечивает изменение ваку-умметрического давления доения по каждой доле вымени коровы в отдельности в зависимости от интенсивности потока молока и снятие доильного аппарата с молочной железы по завершении доения.
Мобильный агрегат (рис. 1) включает доильный аппарат 1 и установленные на одноосной тележке 4 доильное ведро 5, вакуумную аппаратуру 15 и блок управления 16. Доильный аппарат 1 состоит из доильных стаканов 2, четырехсекционного коллектора 23, патрубка 20, перекрываемого клапаном 21, соединяемого с доильным ведром 5, и пульсатора 13. Каждая секция коллектора 23 содержит регулятор вакуумметрического давления и датчик потока молока в виде мо-локоловушки с поплавком, который содержит магнит, магнитное поле которого при нижнем положении поплавка в молоколо-вушке взаимодействует с герконом 24, установленным на наружной стенке молоколо-вушки и соединенным с блоком управления 16. На платформе тележки 4 вертикально установлен пневмоцилиндр 14 снятия доильного аппарата 1 по завершении процесса доения, а также к платформе прикреплен дополнительный упор 19 с фиксатором 18 для предотвращения опрокидывания доильного агрегата при снятии доильного аппарата 1 с вымени коровы. К верхнему обрезу пневмо-цилиндра 14 посредством подшипника 10 прикреплен поворотный рычаг 9 с обводными роликами 8 и 7.
Рис. 1. Мобильный агрегат для доения коров:
1 - доильный аппарат; 2 - доильный стакан; 3 - трос;
4 - одноосная тележка; 5 - доильное ведро; 6, 18 -фиксатор; 7, 8, 11 - обводной ролик; 9 - поворотный рычаг; 10 - подшипник; 12 - поршень; 13 - пульсатор; 14 - пневмоцилиндр; 15 - вакуумная аппаратура; 16 -блок управления; 17 - двухходовой электровентиль; 19 - упор; 20 - патрубок; 21 - клапан; 22 - рычаг; 23 -четырехсекционный коллектор; 24 - геркон.
Поршень 12 пневмоцилиндра 14 содержит обводной ролик 11. Для управления положением клапана 21 при снятии доильного аппарата с вымени коровы по завершении доения, на молокоприемной камере коллектора 23 установлен рычаг 22, который одним концом соединен с клапаном 21, а к другому присоединен трос 3 пневмоцилиндра 14 снятия доильного аппарата. Противоположный конец троса 3 через обводные ролики 8 и 7 поворотного рычага 9 и далее обводной ролик 11 поршня 12 прикреплен к верхнему обрезу пневмоцилиндра 14. Пневмоцилиндр 14 через двухходовой электровентиль 17 соединен с вакуумной аппаратурой 15 или атмосферой. Для удержания троса 3 в исходном положении перед установкой доильного аппарата 1 на вымя коровы поворотный рычаг 9 снабжен фиксатором 6, имеющим воз-
можность механического удержания троса 3 до подачи вакуумметрического давления через двухходовой электровентиль 17 в пнев-моцилиндр 14, а также переключения двухходового электровентиля 17 на подачу атмосферного давления в пневмоцилиндр 14.
Доильный агрегат работает следующим образом. Оператор подвозит доильный агрегат к корове, устанавливает дополнительный упор 19 в рабочее положение и фиксирует фиксатором 18 для предотвращения опрокидывания доильного агрегата при снятии доильного аппарата 1 с вымени коровы. Подключает агрегат к источнику электрической энергии, включает вакуумную аппаратуру 15 и блок управления 16 и настраивает вакуумную аппаратуру 15 на заданное вакууммет-рическое давление доения. По команде блока управления 16 двухходовой электровентиль 17 сообщает полость пневмоцилиндра 14 с атмосферой. При этом фиксатор 6 механически удерживает от выдвижения из пневмо-цилиндра 14 трос 3, тем самым обеспечивая подвешенное положение доильного аппарата 1. Постоянное вакуумметрическое давление от вакуумной аппаратуры 15 поступает к перекрытому клапаном 21 патрубку 20, а пульсирующее вакуумметрическое давление, формируемое пульсатором 13, через распределительную камеру четырехсекционного коллектора 23 поступает в межстенные камеры доильных стаканов 1.
Мобильный агрегат для доения коров готов к работе. Оператор, расфиксировав фиксатор 6, освобождает трос 3 и, поворачивая в подшипнике 10, ориентирует поворотный рычаг 9 в направлении вымени коровы. Выдвигая трос 3 из пневмоцилиндра 14, который, обкатываясь по обводным роликам 8 и 7 поворотного рычага 9 и далее по обводному ролику 11, перемещает поршень 12 вверх в пневмоцилиндре 14, подносит доильный аппарат 1 под вымя коровы и открывает клапан 21. При этом вакуумметрическое давление поступает в датчики потока секций че-тырехсекционного коллектора 23, выполненные в виде молоколовушек с поплавками, и далее через регуляторы вакуумметрическо-го давления в подсосковые камеры доильных
стаканов 1. Доильные стаканы надевают на соски вымени коровы. При нижнем положении поплавков в молоколовушках в начальный период доения или низкой интенсивности движения молока через датчик потока молока секции, например, не более 50 мл/мин., магнитное поле магнитов, установленных в поплавках, взаимодействует с гер-конами 24. Тогда по команде блока управления 16 регуляторы вакуумметрического давления соответствующих секций устанавливают пониженное (например, 33 кПа) ва-куумметрическое давление доения в доильном стакане. Так осуществляют доение в стимулирующем режиме.
При увеличении интенсивности потока молока в любом из доильных стаканов и далее датчике потока молока соответствующей секции четырехсекционного коллектора 23 свыше, например 50 мл/мин., поплавок, всплывая в молоколовушке, удаляет магнит от геркона 24, тем самым обеспечивая его срабатывание и перевод блока управления 16 в следящий режим и выдачи команды регулятору вакуумметрического давления соответствующей секции на увеличение вакуум-метрического давления доения в доильном стакане 1 до номинальной величины, например, 48 кПа. Такое переключение в номинальный режим доения происходит по каждой секции четырехсекционного коллектора 23 по мере увеличения интенсивности моло-ковыведения по каждому соску вымени. Таким образом осуществляют доение в номинальном режиме.
По мере завершения доения и снижения интенсивности потока молока и опускании поплавка в молоколовушке до начала взаимодействия магнитного поля магнита поплавка с герконом 24 происходит обратное переключение на стимулирующий режим доения при вакуумметрическом давлении, например, 33 кПа, в соответствующем доильном стакане. Такое обратное переключение на стимулирующий режим работы происходит по остальным доильным стаканам по мере завершения доения соответствующей доли вымени. При переключении на стимулирующий режим доения последней
Лоигпа! оГ УШТ^Н №3(31)-2018
13
секции четырехсекционного коллектора 23 блок управления 16, отслеживая этот момент, выдает команду двухходовому электровентилю 17 на сообщение полости пнев-моцилиндра 14 с вакуумной аппаратурой 15. При этом поршень 12, перемещаясь под воздействием вакуумметрического давления вниз, посредством обводного ролика 11 втягивает трос 3, который, обкатываясь по обводным роликам 8 и 7 поворотного рычага 9 и натягиваясь посредством рычага 22, установленного на молокоприемной камере че-тырехсекционного коллектора 23, закрывает клапан 21, тем самым отключая доильный аппарат 1 от вакуумной аппаратуры, снимает доильный аппарат с вымени коровы и перемещает вверх до фиксации троса 3 фиксатором 6 в исходном положении. Доение завершено. Использование доильного агрегата с управляемым режимом доения по каждой доле вымени коровы в отдельности позволит обеспечить щадящее воздействие на молочную железу. Применение данного мобильного агрегата для доения коров позволит повысить производительность труда на 35-40% и снизить заболеваемость вымени коров маститом на 12-14%.
Литература:
1. Исследование устройства для управления режимом работы стимулирующе-адаптивного доильного аппарата / Е.А. Андрианов и др. // Вестник Воронежского ГАУ. 2014. №3(42). С. 123-129.
2. Кирсанов В.В. Пути совершенствования оборудования для доения и первичной обработки молока // Тракторы и сельхозмашины. 2005. №9. С. 41.
3. Кирсанов В., Щукин К. Направления совершенствования исполнительных механизмов доильных установок // Достижения науки и техники АПК. 2010. №1.
4. Краснов И.Н. Влияние машинного доения на секрецию молока у коров // Научная мысль. 2015. №3.
5. Краснов И.Н. Повышение эффективности работы доильного аппарата четвертного доения // Вестник аграрной науки Дона. 2014. Т. 26. №2. С. 16-25.
6. Некрашевич В.Ф. Выведение молока из вымени коровы доильным аппаратом // Техника в с. х. 2008. №3.
7. Соловьев С.А., Шахов В.А. Методика моделирования высокоскоростного, энергосберегающего доильного аппарата // Тр. 14 Межд. симпозиума по машинному доению с.-х. животных 2008. С. 169-176.
8. Ужик В. К изменению соотношения тактов пульсатора доильного аппарата // Научная жизнь. 2016. №12.
Literatura:
1. Issledovanie ustrojstva dlya upravleniya rezhimom ra-boty stimuliruyushche-adaptivnogo doil'nogo apparata / E.A. Andrianov i dr. // Vestnik Voronezhskogo GAU. 2014. №3(42). S. 123-129.
2. Kirsanov V.V. Puti sovershenstvovaniya oborudova-niya dlya doeniya i pervichnoj obrabotki moloka // Trak-tory i sel'hozmashiny. 2005. №9. S. 41.
3. Kirsanov V., SHCHukin K. Napravleniya sovershenst-vovaniya ispolnitel'nyh mekhanizmov doil'nyh ustanovok // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2010. №1.
4. Krasnov I.N. Vliyanie mashinnogo doeniya na sekre-ciyu moloka u korov // Nauchnaya mysl'. 2015. №3.
5. Krasnov I.N. Povyshenie ehffektivnosti raboty doil'nogo apparata chetvertnogo doeniya // Vestnik agrarnoj nauki Dona. 2014. T. 26. №2. S. 16-25.
6. Nekrashevich V.F. Vyvedenie moloka iz vymeni koro-vy doil'nym apparatom // Tekhnika v s. h. 2008. №3.
7. Solov'ev S.A., SHahov V.A. Metodika modelirovaniya vysokoskorostnogo, ehnergosberegayushchego doil'nogo apparata // Tr. 14 Mezhd. simpoziuma po mashinnomu doeniyu s.-h. zhivotnyh 2008. S. 169-176.
8. Uzhik V. K izmeneniyu sootnosheniya taktov pul'satora doil'nogo apparata // Nauchnaya zhizn'. 2016. №12.
MOBILE UNIT FOR COWS' MILKING
V.F. Ujik, doctor of technical sciences S.I. Nekipelov, engineer
FGBOY VO Belgorod state agricultural university named after V.Y. Gorin
Abstract. One of the most labor capacious operations is cows' milking. This problem's partial solution is the animals machine milking elimination. For this purpose, both foreign and Russian enterprises produce mobile milking units equipping with vacuummetric pressure autonomous sources, milking machines and milk collecting container. But at the same time, this milking equipment using does not exclude the need of operator's presence for milking process and its-temporary removal of the milking machine from the cow's udder to prevent "idle" milking at the end of milk extraction that can cause a destructive effect on the mammary gland's visual control. The refore, the issue of mobile unit for cows milking with a controlled milking regime creating, depending on milk yield intensity for each nipple separately and with the ability of milking machine removing at the end of milking remains relevant. This regime is implemented in the developed by us mobile unit. The unit includes a milking machine, a milking bucket installed on a uniaxial trolley, a vacuum equipment, a control unit and a pneumatic cylinder vertically attached to the trolley platform.
Keywords: milking machine, milking cup, collector, pulsator, pneumatic cylinder, mastitis, vacuummetric pressure.
