CC BY
38
УДК 637.116:591.469 DOI 10.51794/27132064-2021-3-27
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ МАССАЖА
ВЫМЕНИ НЕТЕЛЕЙ
Р.Р. Каюмов, кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ им. Н.Э. Баумана E-mail: info0077@rambler.ru
Аннотация. Совершенствование существующих и применяемых устройств для массажа вымени нетелей происходило так, что в начальный период был предложен целый ряд механических, затем - пневматических, пневмомеханических и комбинированных моделей. Отмечены недостатки известных устройств для массажа вымени нетелей: устройства оказывают механическое ударное воздействие на вымя животного; в цистернах сосков и четвертей вымени создается вакуум; большая трудо- и энергоемкость технологического процесса; неадаптированность к физиологическим требованиям животных; низкая эффективность технологии подготовки нетелей к лактации. Анализ конструкций известных устройств для массажа вымени нетелей позволил систематизировать их с учетом принципа работы, способа фиксации, воздействия на вымя, режима работы, а также управления процессом. Проведены исследования по изучению влияния объема рабочей камеры массажного устройства и диаметра дроссельного отверстия на изменение ВД в рабочей камере. Приведено описание разработанного устройства для массажа вымени нетелей, оснащенного регулируемым комбинируемым клапаном, предусматривающим работу массажного устройства в заданном автоматическом режиме. Экспериментальными исследованиями установлено, что на изменение вакуумметрического давления в рабочей камере массажного устройства оказывает влияние объем рабочей камеры, диаметр дроссельного отверстия, величина вакуума в вакуум-проводе. Подтверждена целесообразность комплектования массажных устройств регулируемым комбинируемым клапаном, обеспечивающим технологический процесс механизированного массажа в щадящем режиме. Ключевые слова: массажное устройство, вымя, нетель, вакуумметрическое давление.
Введение. Целенаправленная подготовка нетелей к лактации путем стимуляции развития вымени и первичной адаптации к условиям машинного доения - важный фактор повышения молочной продуктивности животных. Применение рациональной технологии подготовки нетелей к лактации с использованием устройств для массажа вымени нетелей способствует повышению молочной продуктивности коров, обеспечивает продолжительное их хозяйственное использование [1]. Адаптивный механизированный массаж вымени оказывает положительное влияние на поведение нетелей и структурно-физиологическое состояние молочной железы, формирование необходимого условно-рефлекторного раздражения. Животные после массажа вымени охотно идут на первое и последующие доения. У них формируется доминанта лактации, вырабатывается защитная реакция, препятствующая распространению вакуума в емкостную систему вымени и выражающаяся в увеличении тонуса сфинктера
соска при значительном повышении вакуум-метрического давления (ВД). Массаж вымени также способствует улучшению работы сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной систем, системы крови, повышению интенсивности обмена веществ и усилению роста животных.
Механизированный массаж сопровождается раздражением механорецепторов вымени, увеличением потока центростремительных импульсов, повышением тонуса нервных центров вышеназванных систем через ретикулярную формацию, усилением ре-флекторно-трофических влияний на железистую и емкостную системы вымени. В результате усиливаются кровоснабжение, обменные процессы, что способствует более интенсивному формированию протоков и альвеолярно-дольчатой структуры вымени, увеличению размеров вымени, длины и диаметра сосков [2-8]. На основании анализа результатов лабораторных и производственных исследований известных устройств для мас-
сажа вымени нетелей [9, 10] отметим принципиальные их недостатки: устройства оказывают механическое ударное воздействие на вымя животного; в цистернах сосков и четвертей вымени создается вакуум; большая трудо- и энергоемкость технологического процесса; неадаптированность к физиологическим требованиям животных; низкая эффективность технологии подготовки нетелей к лактации. В этой связи разработка и широкое внедрение в производство адаптированных устройств для массажа вымени нетелей, оказывающих на вымя общее комбинированное воздействие и работающих в переменном автоматическом режиме - важный резерв повышения уровня реализации генетического потенциала молочной продуктивности коров.
Материалы и методы. В условиях лаборатории кафедры механизации ФГБОУ ВО Казанской ГАВМ нами проведены исследования по изучению влияния объема рабочей камеры массажного устройства и диаметра дроссельного отверстия на изменение ВД в рабочей камере. Для этой цели использовали измерительно-регистрационный комплекс, осциллограф Н-115, доильный агрегат АДМ-8А-1, эталонный вакуумметр (№19910,
ГОСТ 1011-53), лабораторное массажное устройство (ЛМУ). Величину вакуума в вакуум-проводе поддерживали в пределах 4850 кПа; объем рабочей камеры лабораторного массажного устройства при проведении лабораторных исследований варьировал от 0,00269 до 0,00645 м3. Полученные данные лабораторных исследований обработаны классическими методами вариационной статистики в программе Microsoft Excel 2016.
Результаты исследований и обсуждение. На основании обзора литературы и патентных поисков, обобщения опыта разработки и испытаний принципиально новых конструкций устройств для массажа вымени нетелей определены основные направления их совершенствования (рис. 1).
Совершенствование существующих и применяемых устройств для массажа вымени нетелей (УМВН) происходило так, что в начальный период был предложен целый ряд механических, затем - пневматических, пневмомеханических и комбинированных моделей. Анализ конструкций известных УМВН позволил систематизировать их с учетом принципа работы, способа фиксации, воздействия на вымя, режима работы, а также управления процессом.
Рис. 1. Классификация устройств для массажа вымени нетелей (УМВН)
Отличительной особенностью многих механических УМВН [11] является наличие эластичного сильфона, груза и крепежной оснастки. Жесткий режим работы, локальное воздействие и значительные затраты труда при фиксации их на вымени животных -принципиальные недостатки подвесных устройств. Анализ существующих устройств для массажа вымени нетелей показывает, что наиболее прогрессивным способом воздействия на молочную железу является пневмомеханический массаж. Этот вид массажа имеет ряд преимуществ перед механическим, т. е. контактным способом воздействия на вымя, так как он дает возможность массировать все участки вымени животных одновременно и с одинаковым усилием [1, 1 1].
Управление технологическим процессом подготовки нетелей к лактации подразумевает оптимизацию режима работы устройства -продолжительность работы, частота и амплитуда, усилие воздействия на вымя и т. д. В подавляющем большинстве случаев известные УМВН имеют ручное управление процессом массажа, многие из них оказывают на вымя лишь локальное воздействие, что снижает эффективность подготовки нетелей к лактации. Широкая апробация массажных устройств в условиях производства показала, что при ручном управлении практически невозможно обеспечить необходимые параметры и режимы работы ПММУ. С целью адаптации нетелей к условиям машинной технологии получения молока массаж целесообразно проводить в тех же помещениях, где содержатся коровы, и параллельно с доением. Однако при норме закрепления за оператором 50 голов, которая наиболее часто встречается в хозяйствах республики, физически невозможно обеспечить качественную подготовку нетелей к лактации.
При проведении механизированного массажа вымени нетелей затраты ручного труда и производительность оператора связаны со способом фиксации массажного устройства на вымени животного. Как показали наши наблюдения, способ фиксации с точки зрения безопасности обслуживания имеет исключительное значение, особенно в началь-
ный период приучения к массажу. Для повышения эффективности механизированного массажа вымени нетелей необходимы устройства, работающие в переменном режиме. Это связано с тем, что во время беременности происходит интенсивный рост и развитие молочной железы, особенно с приближением отела. При увеличении размеров вымени уменьшается объем рабочей камеры пневмомеханических массажных устройств, что приводит к жесткому режиму работы.
Еще одним фактором, влияющим на изменение величины вакуума в рабочей камере массажного устройства, является колебание ВД в вакуум-проводе при доении коров в значительных пределах - от 32,36 до 59,03 кПа. Повышение ВД в кожухе устройства для массажа вымени нетелей выше заданной величины является негативным фактором. С целью устранения этого недостатка нами разработано пневмомеханическое массажное устройство (рис. 2), оснащенное регулируемым комбинируемым клапаном (рис. 3). При повышении вакуума в кожухе устройства для массажа вымени нетелей выше заданной величины клапан 3 начинает перемещаться вверх, а резиновый элемент 4 растягивается.
Рис. 2. Пневмомеханическое массажное устройство для массажа вымени нетелей
Рис. 3. Конструкция регулируемого комбинируемого клапана: 1 - кожух; 2 - седло клапана; 3 - клапан; 4 - резиновый элемент; 5 - паз
В это время, из-за перемещения клапана относительно седла клапана 2, по четырем диаметрально расположенным пазам 5 атмосферный воздух поступает в кожух 1, и давление в кожухе 1 снижается, клапан 3 под действием усилия растянутого резинового элемента 4 занимает исходное положение. Так восстанавливается заданная безопасная величина вакуума в чашеобразном кожухе массажного устройства. Величина ВД в рабочей камере массажного устройства является важным фактором обеспечения безопасных условий проведения пневмомеханического массажа вымени нетелей. Некоторые исследователи отмечают, что величина пульсирующего вакуума в кожухе массажного устройства, равная 4-5 кПа, уменьшает болезненное воздействие на вымя животного и является оптимальной. С.Н. Гладышев [13] считает, что величина вакуума в кожухе массажного устройства должна составлять 9,09,8 кПа, по данным других авторов - 1,5-7,0 кПа [12], 18,6 кПа [14].
Установлено, что на интенсивность изменения ВД в рабочей камере массажного устройства (МУ) влияют три фактора: диаметр дроссельного отверстия, объем рабочей камеры МУ и работа пульсатора. При этом влияние первого фактора более значительное. Снижение ВД при этом, в зависимости от объема рабочей камеры МУ, варьирует от 3,32 до 3,70 раза (рис. 4). Уменьшение объема рабочей камеры в 2,4 раза (от 0,00645 до 0,00269 м3) и увеличение диаметра дроссельного отверстия от 1 до 5 мм сопровождается снижением ВД в рабочей камере массажного устройства от 1,20 до 1,33 раза.
Однако интенсивность уменьшения ВД в рабочей камере ЛМУ при увеличении диаметра дроссельного отверстия в 5 раз (1 -5 мм) зависит также и от объема рабочей камеры (Ук). Если Ук равняется 0,00645м3, то ВД уменьшается в 3,32 раза, при Ук = 0,00269 м3 это изменение более значительное - в 3,7 раза. Как показал анализ, характер изменения ВД в рабочей камере ЛМУ определяется также работой пульсатора: при такте сжатия атмосферное давление направляется в рабочую камеру массажного устройства и приво-
дит к изменению ВД в системе. При разработке пневмомеханических массажных устройств, более адаптированных к физиологическим особенностям нетелей, необходимо учитывать уменьшение объема рабочей камеры, связанное с увеличением объема вымени в соответствии с изменением периода беременности животных, а также величину диаметра дроссельного отверстия.
\
\ V, к = 0,00645 м'
V, =0,002 69 \
\\
Рис. 4. Изменение ВД в рабочей камере
(при разных объемах) массажного устройства в зависимости от диаметра дроссельного отверстия (ВД в вакуум-проводе - 48 кПа)
Изменение ВД в рабочей камере массажного устройства, как показал анализ их работы в условиях хозяйств, также зависит от величины ВД в вакуум-проводе доильных агрегатов и установок. Нами проведены исследования по изучению влияния ВД в вакуум-проводе, объема рабочей камеры ЛМУ и силы тяжести клапана на изменение ВД (рис. 5). При выполнении этих серий лабораторных исследований диаметр дроссельного отверстия был принят равным 3,5 мм, сила тяжести клапана варьировала от 1,96 до 7,84 Н. Необходимо отметить, что интенсивность изменения ВД в рабочей камере ЛМУ зависит прежде всего от величины ВД в вакуум-проводе. При силе тяжести клапана 1,96 Н и амплитуде колебаний ВД в вакуум-проводе от 48 до 54 кПа, то есть увеличении в 1,13 раза, ВД в рабочей камере ЛМУ (объем рабочей камеры - 0,00645 м3) повышается в 1,37 раза (от 14,4 до 19,8 кПа).
давления и в вакуум-проводе, и в рабочей камере массажного устройства. Проследим за изменением ВД в рабочей камере ЛМУ при варьировании вакуума в вакуум-проводе от 48 до 50 кПа, что является рекомендованным параметром при эксплуатации серийных дву-тактных доильных аппаратов (рис. 6).
Рис. 5. Изменения ВД в рабочей камере массажного устройства в зависимости от объема его камеры, ВД в вакуум-проводе и силы тяжести
клапана: - - 48 кПа, Ук = 0,00269 м3;
---48 кПа, Ук = 0,00645 м3; -
54 кПа, Ук = 0,00269 м3; - — 54 кПа,
У, = 0,00645 м3
Увеличение силы тяжести клапана до 7,84 Н приводит к изменению вышеуказанного параметра в 1,40 раза. Уменьшение объема рабочей камеры ЛМУ до 0,00269 м3 приводило к варьированию величины ВД в более широких пределах - от 1,83 (1,96 Н; Ук = 0,00269 м3) до 1,96 раза (7,84 Н). На основании полученных лабораторных данных установлено, что при использовании доильных аппаратов, получивших широкое распространение - АДУ-1, Duovac 300 (рекомендуемая величина вакуума в вакуум-проводе соответственно 48 и 50 кПа) - варьирование силы тяжести клапана от 6,86 до 7,84 Н практически не оказывает влияния на изменение ВД в рабочей камере массажного устройства. Принимая во внимание вышеизложенное, с целью получения объективных и сопоставимых данных, при проведении последующих исследований величина силы тяжести клапана принята равной 7,84 Н. Следовательно, на изменение величины ВД в рабочей камере массажного устройства существенное влияние оказывает величина ВД в вакуум-проводе. При изменении объема рабочей камеры массажного устройства от 0,00645 до 0,00269 м3, силы тяжести клапана от 1,96 до 7,84 Н величина ВД в рабочей камере повышается от 1,37 до 1,96 раза. С целью эксплуатации пневмомеханических массажных устройств в щадящем режиме необходимо поддерживать заданные параметры ваккумметрического
ч \ \
Оч ■Ч
X - Р„=50кПа;\/и=0,0026Э мэ P„=4S иПа; N/„=0,00269 м'3 Р,=50 кПа; Vfc=0,00645 п/Г Р„—48 кПа; Vk=0,00e45 м3
- - X
Рис. 6. Изменение ВД в рабочей камере массажного устройства в зависимости от его объема и диаметра дроссельного отверстия при разной величине вакуума в вакуум-проводе
Установлено, что с увеличением диаметра дроссельного отверстия ВД в рабочей камере ЛМУ уменьшается по криволинейной зависимости (Рп = 48 кПа). Например, если диаметр дроссельного отверстия равняется 5 мм, то при Vk = 0,00269 м3 ВД уменьшается в 4,04 раза (Р < 0,001). С увеличением ВД в вакуум-проводе до 50 кПа величина вакуума в рабочей камере снижается в 3,58 раза (Р < 0,001). Однако в начальный период беременности нетелей, когда объем рабочей камеры массажного устройства имеет наибольшее значение (Ук = 0,00645 м3), влияние вакуума в вакуум-проводе (48-50 кПа) на интенсивность изменения ВД в рабочей камере массажного устройства при увеличении диаметра дроссельного отверстия в 5 раз (от 1 до 5 мм) оказалось значительным и варьировало от 3,08 до 2,95 раза. Таким образом, на основании анализа проведенных исследований установлено, что при варьировании вакуума в вакуум-проводе от 48 до 50 кПа характер изменения ВД в рабочей камере массажного устройства, в первую очередь, определяется диаметром дроссельного отверстия и периодом беременности нетелей. Это еще раз подтверждает целесообразность комплектования
массажных устройств регулируемым комбинируемым клапаном, обеспечивающим технологический процесс механизированного массажа в щадящем режиме.
Литература:
1. Сафиуллин Н.А. Повышение эффективности машинного доения коров. Казань, 1997. 235 с.
2. Андрианов Е.А. Подготовка нетелей к лактации и молочная продуктивность первотелок // Вестник Воронежского ГАУ. 2010. № 2(25). С. 38-43.
3. Емельянов Д.Г. Эффективность подготовки нетелей к лактации // Учен. зап. КГАВМ. 2013. Т. 215. С. 114.
4. Каюмов Р.Р. Повышение молочной продуктивности коров путем совершенствования технологического отбора и приемов подготовки нетелей к лактации: авто-реф. дис. к. б. н. Казань, 2008. 21 с.
5. Куликова Н.И., Клещ И. Механический массаж вымени // Животноводство России. 2006. № 1. С. 41.
6. Гормональный профиль нетелей и первотелок различного генотипа под воздействием стимуляции молочной железы при подготовке к отелу / Куликова Н.И. и др. // С.-х. биология. 2005. № 4. С. 59-63.
7. Методика технико-экономической оценки технологии подготовки нетелей к лактации / Курочкин А.А. и др. // Вестник НГИЭИ. 2018. № 7(86). С. 39-48.
8. Наумов М.К. Эффективность массажа вымени нетелей // Известия ОГАУ. 2016. № 4. С. 146-148.
9. Пат. 2083093 РФ. Устройство для массажа вымени нетелей / Сафиуллин Н.А. и др. Опубл. 10.07.97.
10. Пат. 2114527 РФ. Устройство для массажа вымени нетелей / Сафиуллин Н.А. и др. Опубл. 10.07.98.
11. А. с. 858679 СССР. Устройство для массажа вымени животных / Любимов Е.И. и др. Опубл. 30.08.81.
12. Жужа С.В. Пневмомеханический массаж вымени нетелей // Животноводство. 1987. № 8. С. 40-43.
13. Гладышев С.Н. Термопневматический массаж вымени нетелей // Зоотехния. 1993. № 3. С. 26-28.
14. Обоснование нового массажного устройства / Кар-ташов Л.П. и др. // Техника в с. х. 2002. № 3. С. 34-36. Literatura:
1. Safiullin N.A. Povyshenie effektivnosti mashinnogo doeniya korov. Kazan', 1997. 235 s.
2. Andrianov E.A. Podgotovka netelej k laktacii i moloch-naya produktivnost' pervotelok // Vestnik Voronezhskogo GAU. 2010. № 2(25). S. 38-43.
3. Emel'yanov D.G. Effektivnost' podgotovki netelej k laktacii // Uchen. zap. KGAVM. 2013. T. 215. S. 114.
4. Kayumov R.R. Povyshenie molochnoj produktivnosti korov putem sovershenstvovaniya tekhnologicheskogo ot-bora i priemov podgotovki netelej k laktacii: avtoref. dis. k. b. n. Kazan', 2008. 21 s.
5. Kulikova N.I., Kleshch I. Mekhanicheskij massazh vy-meni // ZHivotnovodstvo Rossii. 2006. № 1. S. 41.
6. Gormonal'nyj profil' netelej i pervotelok razlichnogo genotipa pod vozdejstviem stimulyacii molochnoj zhelezy pri podgotovke k otelu / Kulikova N.I. I dr. // S.-h. biolo-giya. 2005. № 4. S. 59-63.
7. Metodika tekhniko-ekonomicheskoj ocenki tekhnologii podgotovki netelej k laktacii / Kurochkin A.A. I dr. // Vestnik NGIEI. 2018. № 7(86). S. 39-48.
8. Naumov M.K. Effektivnost' massazha vymeni netelej // Izvestiya OGAU. 2016. № 4. S. 146-148.
9. Pat. 2083093 RF. Ustrojstvo dlya massazha vymeni netelej / Safiullin N.A. i dr. Opubl. 10.07.97.
10. Pat. 2114527 RF. Ustrojstvo dlya massazha vymeni netelej / Safiullin N.A. i dr. Opubl. 10.07.98.
11. A. s. 858679 SSSR. Ustrojstvo dlya massazha vymeni zhivotnyh / Lyubimov E.I. i dr. Opubl. 30.08.81.
12. ZHuzha S.V. Pnevmomekhanicheskij massazh vymeni netelej // ZHivotnovodstvo. 1987. № 8. S. 40-43.
13. Gladyshev S.N. Termopnevmaticheskij massazh vymeni netelej // Zootekhniya. 1993. № 3. S. 26-28.
14. Obosnovanie novogo massazhnogo ustrojstva / Karta-shov L.P. I dr. // Tekhnika v s. h. 2002. № 3. S. 34-36.
HEIFERS UDDER MASSAGE DEVICES IMPROVING R.R. Kayumov, candidate of biological sciences, docent FGBOU VO Kazan GAVM named after N.E. Bauman
Abstract. The heifers udder massaging by existing and applied devices improvement occurred in such a way that in the initial period a number of mechanical, then pneumatic, pneumomechanical and combined models were proposed. The disadvantages of known devices for heifers' udder massaging are noted: the devices give a mechanical impact on the animal's udder; there in the teats' tanks and udder's quarters the vacuum is created; a large labor and energy intensity of this technological process; lack of adaptation to the animals' physiological requirements; the heifers' lactation preparing technology low efficiency. The heifers udder massaging well-known devices' designs analysis made it possible them to systematize, taking into account the principle of operation, the method of fixation, the impact on the udder, regime of operating, as well as process of control. Studies on the massage device working chamber volume and the throttle's opening diameter influence on the VD changing in the working chamber have been conducted. The heifers udder massaging developed device description, equipped with an adjustable combined valve, providing the massage device operation in a given automatic regime, is given. By the experimental studies it has established that the massage device's vacuum pressure in working chamber changing are influenced by the working chamber's volume, throttle hole's diameter, the vacuum's amount in the vacuum wire. The massage devices completing with an adjustable combined valve, providing mechanized massage's technological pro cess in a gentle regime reasonability is confirmed.
Keywords: massage device, udder, heifer, vacuummeter pressure.
