CC BY
57
тываемого отверстия).
Библиографический список
1. Багмутов В.П., Паршев С.Н., Дудки-на Н.Г., Захаров И.Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. - Новосибирск: Наука, 2003. - 318с.
2. Патент РФ № 2305028. Способ сборки деталей с натягом. - Б.И. № 24, Опубл. 27.08.07.
3. Балихин в.в. Исследование процессов электромеханического упрочнения подшипниковых сплавов при ремонте машин лесной промышленности. - Дисс. на со-иск. учен. степени к.т.н. - Ленинград.: 1967.
- 222.
УДК 001.76:637.125
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ЦЕНТРОМ МАСС
Ульянов Вячеслав Михайлович, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Механизация животноводства» e-mail: [email protected]
Хрипин Владимир Александрович, кандидат технических наук, соискатель кафедры «Механизация животноводства»
Мяснянкина Марина Николаевна, старший преподаватель кафедры «Автомобильные дороги и гидравлика»
ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева»
г. Рязань, ул. Костычева, д. 1, тел. (910) 616-25-67
Ключевые слова: доильный аппарат, подвесная часть, наползание, многофакторный эксперимент, сравнительные исследования
Предложен доильный аппарат, перераспределяющий оттягивающее усилие на сосках вымени коровы в зависимости от такта работы аппарата. В соответствии с этим исключается как наползание на вымя, так и спадание с вымени подвесной части доильного аппарата, обеспечивается щадящее обращение с выменем и улучшается здоровье животного. По результатам проведения многофакторного эксперимента получено уравнение регрессии, которое позволяет определять конструктивно-режимные параметры доильного аппарата. Приведены результаты сравнительных исследований доильных аппаратов.
На кафедре механизации животновод- ня, выполненные по профилю внутреннего
ства Рязанского ГАТУ им. профессора П.А. пространства и занимающие не более чет-
Костычева разработан доильный аппарат верти его объема каждый, с возможностью
с изменяющимся центром масс. Доильный возвратно-поступательного движения за
аппарат состоит из двухкамерных стаканов, счет перепада давления. Крайнее положе-
соединенных с оригинальным коллектором, ние поршней в корпусе находится под до-
пульсатора попарного доения, молочного и ильными стаканами, расположенными на
вакуумных шлангов [1, 2]. сосках вымени животного в рабочем поло-
Коллектор содержит молокосборную жении. Перемещением поршней управляет
камеру, вокруг которой установлен полый пульсатор доильного аппарата. Поршни вы-
торообразный корпус с прямоугольным ра- полнены из материала с высокой плотно-
диальным поперечным сечением. В полом стью.
корпусе коллектора размещены два порш- вследствие перемещения поршней
Таблица 1
Факторы и уровни их варьирования
Уровень и интервал варьирования Фактор
Масса поршней М, г Масса стакана с учетом постоянной массы коллектора m, г Вакуум-метрическое давление Р, кПа
x у z
Верхний уровень (+1) 1ООО 670 54
Основной уровень(0) 75О 540 4S
Нижний уровень (-1) 5ОО 410 42
Интервал варьирования 25О 130 6
Таблица 2
Результаты эксперимента
Фактор Критерий оптимизации (наползание Н), мм
x У z
+1 +1 О 4,8
-1 -1 О 11,9
+1 -1 О 6,6
-1 +1 О 9.6
+1 О +1 12,2
-1 О -1 4,7
+1 О -1 1,7
-1 О +1 19,1
О +1 +1 14,1
О -1 -1 3,7
О +1 -1 2,6
О -1 +1 16,9
О О О 7,9
О О О 7,5
О О О 7,7
происходит изменение положения центра масс коллектора, действующего на доильные стаканы. Под доильными стаканами, где осуществляется такт сосания, появляется сосредоточенная сила тяжести массивных поршней, что исключает наползание стаканов на соски вымени. А под доильными стаканами, где происходит такт сжатия, сила тяжести, наоборот, пропорционально уменьшается, что способствует надежному удерживанию стаканов на сосках вымени при смыкании сосковой резины в такт сжатия. В зависимости от тактов, создаваемых пульсатором, положение поршней автоматически изменяется, что исключает одновременно наползание и спадание доильных
стаканов при доении, так как происходит соответственно и автоматическое перераспределение сил, действующих на стаканы, которое обеспечивает эксплуатационную надежность при доении.
Для определения оптимальных конструктивно-режимных параметров доильного аппарата, при которых извлечение молока безопасно для здоровья коровы, был проведен многофакторный эксперимент. Анализ априорной информации и предварительные однофакторные эксперименты по изучению процесса доения показали, что за параметр оптимизации, влияющий на полноту выдаивания коровы, необходимо принять наползание доильных стаканов на
■
■
■
о
о
о
о
■
■
-18
J6
J4
J5
J0
8
6
4
Рис.1. Поверхность отклика, характеризующая наползание от массы поршней М и ва-куумметрического давления Р при массе доильного стакана с учетом массы коллектора, приходящейся на стакан m = 540 г
соски вымени. Наиболее значимыми факторами, влияющим на наползание, являются масса доильных стаканов (с учетом постоянной массы коллектора, приходящейся на стакан), масса поршней и вакуумметриче-ское давление.
Функцией, аппроксимирующей экспериментальные данные по изучению влияния перечисленных выше факторов на наползание доильных стаканов, может служить полином второго порядка. Для реализации эксперимента был выбран трехфакторный трехуровневый план Бокса-Бен-кина (план-матрица вида 33) [3]. Численные значения факторов были приняты на основании ранее проведенных исследований и по конструктивно-технологическим соображениям. Уровни и интервалы варьирования эксперимента приведены в таблице 1, а полученные результаты - в таблице 2.
Исследования проводили на лабора-
торной установке «искусственное вымя», оборудованной контрольно-измерительной аппаратурой, по специально разработанной методике.
Полученные данные обрабатывали на ПЭВМ в компьютерной программе «Math-ematika 4.2» с помощью оператора Fit [data, {базисные функции}, {переменные}]. Данный оператор осуществляет приближение методом наименьших квадратов функций, заданных таблично.
В результате обработки на ПЭВМ получено следующее уравнение регрессии:
Н = 30,6675 + 0,0116231М + 5х106М2 + 0,00199704m + 3,84615x10"6Mm +
+0,000012574m2 - 1,9516P - 0,00065MP
- 0,000544872mP + 0,0392361P2.
Полученная математическая модель позволяет найти величину наползания стаканов доильного аппарата на соски вымени коровы в пределах выбранных интервалов
—синхронный —попарный
—с изменяющимся центром масс
Рис. 2. Зависимость наползания Н от вакуумметрического давления Р для различных доильных аппаратов
варьирования уровней факторов эксперимента.
Уравнение регрессии второго порядка, адекватно описывающее наползание стаканов доильного аппарата на основания сосков вымени коровы, было исследовано для выявления оптимальных параметров подвесной части аппарата. С этой целью с помощью компьютерной программы «Statistica» были построены поверхности отклика при фиксированных значениях массы поршней и доильного стакана с учетом постоянной массы коллектора, приходящейся на стакан и вакуумметрического давления (рис. 1).
Анализ поверхности отклика показал, что к уменьшению наползания стаканов доильного аппарата на вымя коровы приводит увеличение массы поршней коллектора и массы доильного стакана (с учетом постоянной массы корпуса коллектора, приходящейся на стакан) и снижение вакуумметри-ческого давления. Так, наползание стаканов доильного аппарата при использовании поршней коллектора массой 0,5 кг и доильного стакана (с учетом постоянной массы корпуса коллектора, приходящейся на стакан) массой 0,41 кг при вакуумметрическом
давлении 42; 48 и 54 кПа составило соответственно 5,7; 11,9 и 20,9 мм; при использовании поршней суммарной массой 1 кг и доильного стакана массой (с учетом постоянной массы корпуса коллектора, приходящейся на стакан)
0,67 кг наползание при вакуумметрическом давлении 42; 48 и 54 кПа составило соответственно 1,5; 4,8 и 11,1 мм.
Далее были определены оптимальные значения факторов, при которых доильный аппарат работоспособен и извлечение молока безопасно для здоровья коровы. Так как вакуумметрическое давление, поддерживаемое в вакуумпроводе большинства доильных установок, равно 48 кПа, то его и приняли в качестве оптимального. По рекомендациям наползание доильных стаканов, при котором обеспечивается извлечение молока без нарушения молокоотдачи, не должно превышать 7 мм [4].
При оптимизации выбирали те значения из полученных экспериментальных данных и посчитанных по полученной модели, которые не превышали 7 мм. Так как доильный аппарат переносной, то общая масса подвесной части должна быть по возможности минимальной. В результате пошаговой обработки данных, с учетом принятых ограничений, установлено, что при вакуумметрическом давлении в вакуумпроводе 48 кПа оптимальными конструктивными параметрами для доильного аппарата являются: масса доильного стакана с учетом постоянной массы коллектора, приходящейся на стакан - 540 г, суммарная масса поршней
- 850 г.
По результатам проведения сравнительных исследований серийных доильных аппаратов АДУ-1-01, ШРИБ «Дояр» и предложенного доильного аппарата с изменя-
ющимся центром масс построена зависимость величины наползания от вакуумме-трического давления (рис. 2).
Из графика видно, что доильный аппарат с изменяющимся центром масс снижает наползание доильных стаканов намного эффективнее, чем серийно выпускаемые. Так, наползание доильных стаканов при вакуум-метрическом давлении 4S кПа составило: у AДУ-1 - 32 мм, у ШРИБ «Дояр» - 29 мм, а у доильного аппарата с изменяющимся центром масс - 7 мм.
Следовательно, применение предложенного доильного аппарата с изменяющимся центром масс и оптимизированными параметрами позволяет обеспечить полное, безопасное для здоровья коровы, извлечение молока без машинного додаивания при снижении общих трудозатрат на доение.
Библиографический список
1. Патент RU № 2410871 С2 Доильный аппарат // Ульянов В.М., Хрипин В.А., Мяс-нянкина М.Н. - Опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4.
2. Ульянов В.М., Хрипин В.А., Мяснян-кина М.Н. Доильный аппарат с изменяющимся центром масс // Сельский механизатор. - 2011. - № 5. - с. 28-29.
3. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Ро-щин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.
4. Карташов Л.П., Соловьев С.А. Повышение надежности системы человек - машина - животное. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000. - 276 с.
УДК 669.054.1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЧИСТКИ АГРЕГАТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ КАВИТАЦИИ
Шемякин Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Организация автомобильных перевозок и безопасности дорожного движения» ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»
390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1. Тел. 8 (4912) 37-37-40 [email protected]
Баусов Алексей Михайлович, доктор технических наук, профессор, ректор ФГОУ ВПО «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева»
153013, г. Иваново, ул. Советская, 45. Тел. 8 (4932) 32-81-44
Рогов Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Организация автомобильных перевозок и безопасности дорожного движения»
ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»
390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1. Тел. 8 (4912) 37-37-40 [email protected] Жильцов Кирилл Алексеевич, соискатель ФГОУ ВПО «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева»
153013, г. Иваново, ул. Советская, 45. Тел. 8 (4932) 32-81-44 [email protected]
