CC BY
49
Обоснование применения
траектории движения зуба в механическом
пуховычёсывающем устройстве
А.А. Хамидулин, аспирант, Оренбургский ГАУ
Пух коз представляет собой особую разновидность шёрстного сырья, отличающегося исключительной тониной волокон, их уравнённостью, мягкостью, эластичностью, шелковистостью. Шёрстный покров пуховых коз, состоящий из ости и пуха, вычёсывают дважды, первый раз обычно в конце февраля — начале марта, второй — через 20—25 дней после первой чёски. Вычёсывание связано с естественной линькой животных [1].
В настоящее время в России распространение получили в основном три породы пуховых коз: придонская, горно-алтайская и оренбургская. Они отличаются условиями содержания, качеством пуха и продуктивностью. Заключительным этапом при любой технологии содержания коз является вычёсывание пуха.
Коза оренбургской породы, наиболее районированная для суровых условий нашего региона, подвергается «очёсыванию» дважды: в конце февраля — начале марта. Основным условием для определения рационального периода чёски является зрелость пуха.
По данным многих исследований, процесс чёски пуха в настоящий момент не механизирован. В Системе машин для животноводства на период 2000—2010 гг. даже не предусматривается разработка механического пуховычёсывающего устройства, всё сводится к использованию созданного в 70-е гг. прошлого столетия агрегата АВП-1. Он обладает большим числом недостатков, в т.ч. не соответствует эргономическим требованиям руки человека и наносит микротравмы пуховым волокнам, что снижает их качество как сырья для перерабатывающих предприятий. Такое сырьё используют ООО «Ореншаль» и ЗАО «Пуховый платок» Саракташского района Оренбургской области.
Из вышеизложенного следует, что разработанные механические средства для чёски пуха коз не могут полностью заменить весь процесс ручной чёски. В этом случае ручная чёска пуха является пока самой оптимальной, она отвечает всем требованиям процесса: гарантирует минимальное травмирование кожного покрова животного и обеспечивает целостность пухового волокна. В свою очередь технологический процесс ручного «очёсывания» требует приложения больших усилий, сосредоточенных в основном на руке и кисти чесальщика. Почти в таком
же состоянии находятся опорно-двигательный аппарат и спина чесальщика. Это приводит к быстрой утомляемости оператора и, как следствие, к снижению производительности технологического процесса.
По нашему мнению, в основу кинематики рабочего элемента механического пуховычёсывающего устройства должна быть заложена траектория движения кончика зуба ручного гребня. На рисунке 1 представлена усреднённая траектория движения кончика зуба гребня, жёстко соединённого с рукой опытного чесальщика, которая была получена с помощью скоростной видеосъёмки и координатной плоскости [2, 3, 4].
Фаза Д?1 характеризует траекторию движения на участке внедрения гребня в шёрстный покров. При этом траектория АВС является зоной вхождения. При вхождении зубья движутся и в вертикальном, и в продольном направлениях. Вследствие этого возникают две силы: сила сопротивления вхождению зуба в шерстяной покров на участке, равном ширине кромки зуба, и сила трения по внутренней поверхности на участке.
Фаза Дї2 характеризует траекторию движения зуба в продольном направлении на участке, ограниченном точками С и Б. В этом случае происходит теребление пучка волокон из кожного покрова в первую очередь кромками зубьев. При протаскивании гребня по однородному шёрстному покрову возникают силы трения между волокнами пуха, находящимися в межзубовом пространстве, и волокнами пуха, находящимися в накопителе. Это фаза «очёсывания» волокон. Она эффективна тогда, когда усилие очёсывания больше, чем усилие сцепления волокон с кожным покровом (удержания в луковицах). Образовавшийся пучок волокон скользит по внутренней поверхности зуба вверх, скольжение становится возможным при условии, что угол подъёма будет меньше 90° — ф (ф — угол трения пуха по материалу зуба).
При наступлении момента, когда угол подъёма зубьев будет равен или больше 90° — ф, волокна пуха перестают по ним скользить, скручиваются, их поступление на этот участок затормаживается, а в дальнейшем частично или полностью прекращается. В результате возникает дополнительное усилие перемещению гребня. Образовавшийся уплотнённый участок пуха на зубьях гребня тормозит поступление последующих волокон, и процесс вычёсывания прекращается. Установлено, что активное вычёсывание пуха происходит
Рис. 1 - Характеристика движения зуба гребня при ручной чёске:
к0 - высота мёртвого волоса (ости); кп - высота ворсинок пуха; кт - высота ороговевшего участка кожи; Дії, Д2, Д^з - фазы периода; Д/ь Д12, Д13 - длины участков траектории
Примечание: * — приоритетное направление
Рис. 2 - Классификация механических средств для чёски пуха коз
83
на горизонтальном участке длиной 200—250 мм, после чего следует вывести гребень из рабочей зоны.
Фаза Д?3 определяет момент выхода зубьев из рабочей зоны, по продолжительности она существенно меньше фазы Д^. В зависимости от типа гребня и формы зубьев траектории движения в этой фазе заметно отличаются одна от другой по характеру и продолжительности.
Траектория на участке ГК по продолжительности соизмерима с фазой Д12 и для определения геометрии зубьев значения не имеет. Траектория движения кончика зуба гребня является наиболее совершенной для осуществления чёски пуха на протяжённых участках поверхности кожного покрова.
В настоящее время предпринимаются попытки создания механических устройств для чёски пуха коз. Следует отметить, что не требуют перемещения в процессе чёски только устройства для вычёсывания пуха ленточного и барабанного типа. Анализ классификации механических средств для чёски пуха коз (рис. 2) показывает, что перспективным направлением будет являться использование встроенного электропривода и механизированного, непрерывного режима удаления пуха с рабочего органа.
На основании вышеизложенного можно сформулировать ряд требований к пуховычёсывающему устройству, которое учитывало бы некоторые недостатки существующих. К таким недостаткам можно отнести:
— отсутствие у средства для чёски пуха вибрационного типа, кроме устройств для чёски пуха ленточного [5] и барабанного типа, перемещения зуба гребня относительно объекта обслуживания без применения ручного труда, что повторяет принцип перемещения ручного гребня;
— отсутствие непрерывности технологического процесса и необходимость совершения остановок для съёма вычесанного пуха;
— существующие устройства не могут сами воспроизвести траекторию движения зуба гребня при ручной чёске;
— по-прежнему велика роль мастерства и опыта оператора.
По этим причинам мы предлагаем выдвинуть следующие требования к проектированию пуховычёсывающего устройства:
— полная или частичная адаптация к биотехнологическим и анатомо-морфологическим характеристикам объекта обслуживания;
— у пуховычёсывающего устройства кончик зуба гребня должен перемещаться относительно объекта обслуживания без применения или с минимальной затратой ручного труда оператора, и траектория должна быть приближена к приведённой на рисунке 1;
— пуховычёсывающее устройство должно иметь минимальный вес и габаритные размеры;
— энергетические и экономические характеристики должны быть оптимизированы.
Применение траектории движения кончика зуба гребня при ручной чёске в механическом устройстве, которое учитывало бы перечисленные требования, позволяет не только обеспечить целостность пухового волокна, снизить травмирование кожного покрова животного и утомляемость оператора, но и обеспечить непрерывность процесса, повысить производительность и скорость его выполнения.
Литература
1. Карташов Л.П., Поздняков В.Д. Методические материалы по совершенствованию технических средств для чёски пуха коз. М.: Оренбург, 2006.
2. Тренажёр А.С. № 903942 (СССР) / Л.П. Карташов, В.Д. Поздняков // Бюллетень изобретения. 1982. № 5.
3. Тренажёр для выработки навыков вычёсывания пуха у животных / Патент 2086119 RU. Карташов Л.П., Поздняков В.Д.
4. Универсальный прибор для исследования процесса стрижки овец и чёски пуха коз: информ. листок / Оренбургский ЦНТИ. 1996. № 241. С. 96.
5. Ротова В.А. Совершенствование технологии и технического средства для механизированного вычёсывания пуха коз: дисс.... канд. тех. наук. Оренбург, 2009. 416 с.
