CC BY
25
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДВУХРЕЖИМНЫХ ДОИЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Александр Аркадьевич Рылов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование» Петр Алексеевич Савиных, доктор технических наук, профессор кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование»
Валерий Николаевич Шулятьев, доктор технических наук, профессор кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование» ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА», г. Киров (Россия)
Аннотация
Введение: статья посвящена исследованию функционирования двухрежимных доильных аппаратов. Приведено описание принципов работы доильных аппаратов и показано направление их совершенствования. Материалы и методы: приведены методика и оборудование для измерения разрежения в подсосковой и межстенной камерах доильных стаканов двухрежимных доильных аппаратов во время доения коров. Продолжительность доения в зависимости от интенсивности молокоотдачи разбита на три этапа: начальный, основной и заключительный. Приведены критерии оценки рабочего цикла двухрежимных доильных аппаратов. Результаты: дано конструктивное описание и приведен алгоритм работы двух-трехтактного доильного аппарата. Двух-трехтактный доильный аппарат в зависимости от интенсивности молокоотдачи автоматически во время доения меняет трехтактный цикл синхронного доения на двухтактный цикл попарного доения и обратно. Двух-трехтактный доильный аппарат прошел испытания на молочно-товарной ферме в режиме рядовой эксплуатации.
Обсуждение: приведены результаты исследований вакуумного режима в обеих камерах доильного стакана экспериментального двух-трехтактного доильного аппарата и импортного аппарата Дуовак-300, изменяющего уровень разрежения и частоту пульсаций. Показаны и проанализированы диаграммы изменения вакуумного режима в подсосковых камерах двухрежимных доильных аппаратов в течение процесса доения. По диаграммам изменения разрежения в подсосковой и межстенной камерах доильных аппаратов по всем трем этапам продолжительности извлечения молока выполнен сравнительный анализ показателей изменения разрежения в процессе доения. Экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность функционирования доильного аппарата в двух режимах: по двухтактному циклу попарного доения на основном этапе доения, а по трехтактному циклу синхронного доения на начальном и заключительном этапах доения.
Заключение: обобщены результаты сравнительного анализа функционирования двухрежимных доильных аппаратов.
Ключевые слова: вакуумный режим, доильный аппарат, доильный стакан, клапан, коллектор, межстенная камера, отдых, переходный процесс, подсосковая камера, сжатие, сосание, сосковая резина, такт, цикл.
Для цитирования: Рылов А. А., Савиных П. А., Шулятьев В. Н. Сравнительный анализ функционирования двухрежимных доильных аппаратов // Вестник НГИЭИ. 2018. № 10 (89). С. 65-76.
COMPARATIVE ANALYSIS OF FUNCTIONING OF TWO-REGIME MILKING APPARATUS
© 2018
Alexander Arkadievich Rylov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair of technological and energetic tools Peter Alexeevich Savinykh, Dr. Sci. (Engineering), professor of the chair of technological and energetic tools Valery Nikolaevich Shulyafev, Dr. Sci. (Engineering), professor of the chair of technological and energetic tools Vyatka State Agricultural Academy, Kirov (Russia)
05.20.01 УДК 637.116-83
© 2018
Abstract
Introduction: the article is devoted to study of functioning of two-regime milking apparatus. Description is done of principles of action and direction is pointed for modernization of milking apparatus.
Materials and methods: method and tools for estimation of vacuum-metric pressure in under-mammilary and intermural chambers of milking glasses in two-regime milking apparatus at cows' milking is done. Total duration of milking in dependence on level of vacuum-metric pressure in under-mammilary chambers of milking glasses is divided into three stages: initial, basic and finishing. Criteria of estimation of action cycle are presented for two-regime milking apparatus.
Results: description of tool and algorithm of action is done for two-regime milking apparatus. In dependence of intensity of milk ejection during milking two-regime milking apparatus changes three-phase cycle of synchrony milking to two-phase cycle of pair-milking and contra verse. Two-three-phase milking apparatus passed industrial tests under real conditions of exploitation at commercial dairy farm.
Discussion: results are presented of studies of vacuum regime in chambers of milking glasses of experimental two-three-phase milking apparatus and import apparatus Duovac-300, which change level of vacuum-metric pressure and frequency of pulsation. Diagrams are shown and analyzed of change in vacuum regime in under-mammilary chambers of two-regime milking apparatus during milking. Based on diagrams of change in vacuum-metric pressure in under-mammilary and intermural chambers of milking apparatus, comparative analysis was done on values of change in vacuum-metric pressure during milking at all three phases of duration of milk ejection. The wisdom of functioning of milking apparatus is confirmed experimentally on two-phase cycle of paired milking at basic stage of milking, and on three-phase of synchrony milking at initial and finishing stages of milking.
Conclusion: results are generalized of comparative analysis of functioning of two-regime milking apparatus. Keywords: vacuum mode, milking apparatus, milking glass, valve, collector, intermural chamber, rest, transition process, under-mammilary chamber, compression, sucking, teat cup liner, phase, cycle.
For citation: Rylov A. A., Savinykh P. A., Shulyatiev V. N. Comparative analysis of functioning of two-regime milking apparatus // Bulletin NGIEI. 2018. № 10 (89). P. 65-76.
Извлечение молока современными доильными аппаратами отсасывающего типа происходит путем периодического воздействия разрежения на сосок молочной железы коровы. В результате действия разрежения и сил, обусловленных предварительным натяжением, сосковая резина распрямляется. Под действием разрежения канал соска открывается, извлеченное молоко поступает в коллектор, а затем в молокопровод - наступает такт сосания. Затем в межстенную камеру подается воздух, после достижения давления смыкания начинается такт сжатия. Пульсатор осуществляет периодическую смену тактов. По трехтактному циклу функционирования молочный пневмоклапан коллектора отсоединяет под-сосковое пространство каждого стакана от молоко-провода, поэтому в нем устанавливается давление, близкое к атмосферному. Взаимосвязь и изменение разрежения в течение рабочего цикла в камерах доильного стакана позволяют объективно оценить функциональный потенциал доильного аппарата. Удачным решением повышения эффективности функционирования машинного доения считается увеличение продолжительности переходного периода между тактами [1, с. 27], благодаря чему интенсивность извлечения молока возрастает на
Введение
20 % [2, с. 2]. Высокой отсасывающей способностью обладают аппараты с параметрами: длительность переходов сосание-сжатие 0,125 с и сжатие-сосание 0,06 с [3, с. 147; 4, с. 87; 5, с. 27]. Современные импортные аппараты имеют еще более высокую длительность указанных выше процессов [6, с. 11; 7, с. 14]. Длительность переходных процессов свидетельствует об отсасывающих возможностях доильного аппарата.
Материалы и методы
На животноводческой ферме Кировской области выполнены исследования функционирования двухрежимных доильных аппаратов: двух-трёхтактого [8, с. 307] и Дуовак-300, который по своим технологическим возможностям признан наиболее удачным для доения крупного рогатого скота при привязном содержании [9, с. 7]. Контроль вакуумного режима осуществляли посредством переносного измерительного прибора «Тензор-7». При измерении прибор в режиме реального времени на дисплее отображает и дает возможность периодически записать в блок памяти диаграммы вакуумного режима в обеих камерах доильного стакана с фиксацией их максимальных (ртах), минимальных (ртг„) и средних (рср) значений. Определение величины давления смыкания (рсм) осуществлено на стенде
конструкции завода «Маяк» после небольшой доработки, связанной c применением измерительного прибора «Тензор-7».
Во время доения запись параметрических показателей производилась на протяжении всего времени истечения молока от коровы с интервалом в 10 с. После обработки диаграмм, полученных при записи параметрических показателей процесса, определены показатели функционирования исследуемых доильных аппаратов: продолжительности цикла t4, такта сосания tc, такта сжатия tax; длительности переходов сосание-сжатие taax и сжатие-сосание t^; частота циклов f.
Анализ процессов, происходящих в подсоско-вых и межстенных камерах во время одного цикла работы аппарата, в функции интенсивности моло-коотдачи выполнен во время начального, основного и заключительного этапов доения. В период основного этапа изучены диаграммы изменения разрежения, соответствующие промежуточной и макси-
мальной молокоотдачам. Сравнительный анализ эффективности двухрежимных аппаратов осуществлен путем сопоставления на всех трех этапах доения параметров их функционирования.
Результаты При низкой интенсивности поступления молока трехтактный цикл работы доильного аппарата эффективней двухтактного [10, с. 2; 12, с. 100; 11, с. 125]. В результате воплощения концепции конструирования многофункциональных систем [13, с. 15] создан двух-трехтактный доильный аппарат. Он объединяет положительные свойства двухтактного и трехтактного циклов работы. При разной интенсивности поступления молока из четвертей двух-трехтактный аппарат способен работать по двухтактному циклу попарного доения или по трехтактному циклу синхронного извлечения молока. Разработаны две модели аппаратов: на базе электронного [14, с. 1] и пневматического (рис. 1) пульсаторов [15, с 1, 16, с. 135].
б
Рис. 1. Двух-трехтактный доильный аппарат с пневматическим пульсатором в лаборатории (а) и на ферме (б) Fig. 1. Two-three-phase milking apparatus with pneumatic pulsator in the laboratory (a) and on the farm (b)
а
Обсуждение
Разрежение р на протяжении всего периода доения П (рис. 2) в подсосковых камерах двух-трехтактного (1) и Дуовак-300 (2) аппаратов изменяется в зависимости от интенсивности поступления молока. Тренд (рис. 2) колебаний разрежения адекватно отображает три технологических этапа
доения: начальный, основной и заключительный. Начальному этапу присуще нарастание разрежения, вызванного запаздыванием рефлекса молоко-отдачи. Активный припуск молока свидетельствует о переходе к основному этапу. Он сопровождается плавным понижением разрежения до минимальных значений, а затем интенсивным его уве-
личением. Заключительный этап протекает при вакуумметрическом давлении, стремящемся к его абсолютному максимуму, возможно возникнове-
ние на этом этапе периодических колебаний разрежения при выполнении операций машинного додоя [17, с. 180].
Рис. 2. Диаграммы изменения разрежения в подсосковых камерах двухрежимных доильных аппаратов Fig. 2. Diagrams of change in vacuum-metric pressure in under-mammilary chambers of two-regime milking apparatus
Весьма непродолжительный начальный этап (рис. 2) констатирует о вполне достаточных стимулирующих свойствах двух-трехтактного аппарата [16, с. 146]. Начальный этап у Дуовак-300 фактически вдвое длиннее аналогичного этапа двух-трехтактного аппарата, он заканчивается при более высоком значении разрежения.
Характер изменения разрежения в камерах (рис. 3, а) двух-трехтактного аппарата соответствует его автоматическому переходу с трехтактного на двухтактный цикл доения. Переход вызван превышением интенсивности поступления молока из каждого доильного стакана свыше 50 мл/мин. Тренд (рис. 3, а) постоянного снижения разрежения в подсосковой камере в течение двух циклов, обусловленный процессом транспортирования молока, свидетельствует о нарастающей интенсивности его поступления. Колебания разрежения в межстенной камере от максимума до нуля соответ-
0 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 t, с а
ствуют технологии функционирования двухкамерного доильного стакана. Практически синхронно с понижением разрежения в межстенной камере с меньшей интенсивностью начинается понижение разрежения в подсосковой камере. После смыкания сосковой резины падение разрежения практически прекращается, а затем плавно снижается в соответствии с общим трендом, вызванным повышением интенсивности молокоотдачи. В моменты смыкания и размыкания сосковой резины незначительное снижение разрежения обусловлено наложением молокоотдачи при попарном режиме доения. Кратковременное его нарастание связано с частичной транспортировкой молока из коллектора в молоко-провод. В подсосковой камере доильного стакана аппарата Дуовак-300 (рис. 3, б) отсутствует тренд устойчивого понижения разрежения, что свидетельствует о его низкой стимулирующей способности.
б
Рис. 3. Диаграммы изменения разрежения на начальном этапе доения в подсосковой (1) и межстенной (2) камерах двухрежимных доильных аппаратов: двух-трехтактного (а) и Дуовак-300 (б) Fig. 3. Diagrams of change in vacuum-metric pressure at the initial stage of milking in under-mammilary and intermural chambers of two-regime milking apparatus: of two-three-phase milking apparatus (a) and of Duovac-300 (b)
Величина разрежения (табл. 1) в подсоско-вой камере двух-трехтактного аппарата за период рабочего цикла изменяется в диапазоне 42,0...51,0 кПа. Длительность такта сосания
= 0,54 с) короче такта сжатия (^ж = 0,59 с), что способствует защите соска вымени коровы при малой интенсивности истечения молока от воздействия разрежения.
Таблица 1. Параметрические характеристики функционирования двухрежимных доильных аппаратов во время начального этапа доения
Table 1. Parametric characteristics of the function of two-regime milking apparatus during the initial stage of milking
Доильные аппараты/ Milking apparatus
Двух-трехтактный / Two-three-phase milking apparatus
Дуовак-300 / Duovac-300
рср, кПа 28,1
Рср, кПа
46,9 tc, с 0,54
pmax,
50,5
Межстенная камера / Intermural chamber кПа pmin, кПа РсР, кПа Pmax, кПа
0,0 17,5 30,1
Подсосковая камера / Under-mammilary chamber
рmax,
51,0
кПа
pmim
42,0
кПа
tc
0,59
ссж5
0,19
с
tc
сжс 0,18
с
f Гц 0,88
Рср, кПа 28,0 tc, с
0,95
Pmax?
31,2
кПа
tc
сж? с
0,48
t,
ссж1
0,09
с
pmim кПа 0,0
pmim кПа 22,8
^сжс с f, Гц 0,09 0,70
t
с
Высокая ^ссж = 0,19 с) длительность перехода сосание-сжатие у двух-трехтактного доильного аппарата исключает мгновенное смыкание сосковой резины, не вызывает болевых ощущений в соске вымени и благоприятно сказывается на стимулировании коровы к молокоотдаче. Достаточно высокая продолжительность перехода сжатие-сосание (tcxc = 0,18 с) в режиме начального этапа доения дополнительно способствует адаптации животного к интенсивной молокоотдаче. Относительно короткая (tccx = 0,09 с) длительность перехода сосание-сжатие аппарата Дуовак-300 констатирует о практически мгновенном смыкании сосковой резины, возникновении болевых ощущений у коровы и отрицательном влиянии на стимулирование ее к интенсивной молокоотдаче. Пониженная частота пульсации f = 0,70 Гц), продолжительный такт сосания (tc = 0,95 с) и низкий уровень разрежения в обеих камерах доильного стакана (pmax = 30,1...31,2 кПа) не обеспечивают должной стимуляции молокоотдачи [18, с. 187].
Неизбежное падение разрежения в подсоско-вых камерах в период максимальной интенсивности молокоотдачи основного этапа доения является серьезным недостатком большинства доильных аппаратов. Наибольшее падение разрежения характерно для двухтактных доильных аппаратов [11, с. 124, 19, с. 316]. Двухрежимные аппараты (рис. 2) в меньшей степени подвержены этому недостатку: при их работе имеет место достаточно
высокая стабильность разрежения на основном этапе доения. При промежуточной интенсивности мо-локовыведения (табл. 2, рис. 4) у двух-трехтактного аппарата сохранилась высокая длительность перехода сосание-сжатие (^сж = 0,18 с), что свидетельствует об отсутствии мгновенного смыкания сосковой резины и благоприятно сказывается на стимулировании коровы к отдаче молока. Высокая (4жс = 0,17 с) продолжительность перехода сжатие-сосание в режиме промежуточной интенсивности молоковыведения основного этапа дополнительно способствует адаптации животного к интенсивной молокоотдаче.
Низкая продолжительность перехода сосание-сжатие ^ссж = 0,08 с) в аппарате Дуовак-300 свидетельствует о жестком смыкании сосковой резины, что отрицательно сказывается на стимулировании коровы к отдаче молока. Длительность перехода сжатие-сосание (4жс = 0,09 с) выше рекомендуемой 0,06 с [3, с. 147], что при промежуточной интенсивности молоковыведения основного этапа способствует адаптации коровы к интенсивной молокоотдаче.
Средняя величина разрежения в подсосковой камере двух-трехтактного аппарата составила 35,8 кПа, т. е. снизилась на 11,1 кПа в сравнении с предыдущим этапом. Размах значений разрежения составил 6,3 кПа, что на 2,3 кПа ниже, чем у Дуо-вак-300.
Таблица 2. Параметрические показатели функционирования двухрежимных доильных аппаратов в режиме промежуточной интенсивности молоковыведения основного этапа доения Table 2. Parametric indicators of the function of two-regime milking apparatus during the intermediate intensity of milk excretion at the basic stage of milking
Доильные аппараты / Milking apparatus
Двух-трехтактный / Two-three-phase milking apparatus
Дуовак-300 / Duovac-300
Рср, кПа
27,1
Рср, кПа 35,8
te, с
0,63
pmœc,l
50,3
Межстенная камера / Intermural chamber кПа Pmin, кПа Рср, кПа Pmax, кПа
0,0 29,1 47,5
Подсосковая камера / Under-mammilary chamber
pmn 0,0
кПа
pmax,
39,9
кПа
pmim
30,6
кПа
t,
0,51
сеж? ^ 0,18
сжс
0,17
с
f Гц
0,87
Pep, кПа 39,3
te, с
0,74
pmax,
44,3
кПа
pmim
36,0
кПа
1еж? ^
0,38
t,
ееж? ^ 0,08
0,09
f, Гц 0,90
При промежуточной интенсивности молоковыведения основного этапа во время рабочего цикла вакуумный режим в подсосковой камере двух-трехтактного аппарата более стабильный в сравнении с аппаратом Дуовак-300. Длительность такта сосания
в двух-трехтактном аппарате возросла на 0,09 с, что дополнительно способствует выводу молока. В аппарате Дуовак-300 длительность такта сосания уменьшилась на 0,11 с (табл. 2) относительно начального этапа доения за счет повышения частоты пульсации.
а б
Рис. 4. Диаграммы изменения разрежения в подсосковой (1) и межстенной (2) камерах двухрежимных доильных аппаратов в период промежуточной интенсивности молоковыведения основного этапа доения:
двух-трехтактного (а) и Дуовак-300 (б) Fig. 4. Diagrams of change in vacuum-metric pressure in under-mammilary (1) and intermural (2) chambers of two-regime milking apparatus during the period of the intermediate intensity of milk excretion at the basic stage of milking: of two-three-phase milking apparatus (a) and of Duovac-300 (b)
Таблица 3. Параметрические характеристики функционирования двухрежимных доильных аппаратов в период максимальной интенсивности молоковыведения основного этапа доения Table 3. Parametric characteristics of the function of two-regime milking apparatus during the maximum intensity of milk excretion at the basic stage of milking
Доильные аппараты / Milking apparatus
Двух-трехтактный / Two-three-phase milking apparatus
Дуовак-300 / Duovac-300
p,p, кПа 26,1
p,p, кПа 31,3
te, с
0,72
pmax,
50,4
Межстенная камера / Intermural chamber кПа pmin, кПа p,p, кПа pmax,
0,0 29,6 50
Подсосковая камера / Under-mammilary chamber
кПа
pmin, 0,0
кПа
кПа
1еж? ^
0,47
37,3
t<
ееж? ^ 0,16
pmin, кПа
24,1 с f, Гц
0,13
0,89
p,p, кПа
33,7 te с 0,74
1еж1 ^
0,39
ax, кПа
40,5
tссж, с 0,11
0,05
in, кПа 27,7 f, Гц 0,88
t
teжe, с
с
t
teжe, с
Исследования разрежения (табл. 3, рис. 5) в доильных стаканах двухрежимных доильных аппаратов на основном этапе в режиме максимальной интенсивности молоковыведения показали, что среднее значение разрежения в подсосковой камере двух-трехтактного аппарата составило 31,3 кПа, т. е. дополнительно снизилось на 4,5 кПа.
Размах значений разрежения достиг 13,2 кПа. Продолжительность такта сосания в двух-трехтактном аппарате дополнительно возросла на 0,03 с, что по-прежнему способствует выводу молока в период максимальной интенсивности моло-коотдачи. Достаточно высокая ^ссж = 0,16 с) длительность перехода сосание-сжатие у двух-трехтактного доильного аппарата благоприятно сказывается на стимулировании коровы к отдаче молока. Длительность перехода сжатие-сосание ^сжс = 0,13 с) в режиме максимальной интенсивности молоковыведения основного этапа несколько снизилась, что дополнительно способствует выводу молока.
В аппарате Дуовак-300 (табл. 3) снизилось разрежение в сравнении с предыдущим этапом на 5,6 кПа. Размах величин разрежения составил 12,8 кПа, что говорит о практически одинаковой стабильности разрежения в период пиковой интен-
сивности молокоотдачи у двухрежимных доильных аппаратов. В течение основного этапа у Дуовак-300 длительность такта сосания не изменилась.
Вакуумный режим обоих двухрежимных доильных аппаратов во время такта сосания характеризуется превышением разрежения в межстенных камерах над разрежением в подсосковых на 10,0.20,0 кПа, что превышает среднее значение давления смыкания, при котором наблюдается потеря устойчивости сосковой резины (рсм = 10,4 кПа) [21, с. 106]. С течением времени такое соотношение вакуумных режимов способствует наползанию доильных стаканов на соски коровы. При наползаниии стаканов и снижении молокоотдачи ниже 50 мл/мин двух-трехтактный аппарат переключается на трехтактный режим доения, что сопровождается их при-спусканием во время такта отдыха. При доении двух-трехтактным аппаратом зарегистрировано многократное повышение молокоотдачи из отдельных сосков вымени [20, с. 25]. В аппарате Дуовак-300 длительность перехода сосание-сжатие (^сж = 0,11 с) в течение рабочего цикла основного этапа близка к рекомендуемым величинам (4сж = 0,125 с) [3, с. 147], длительность перехода сжатие-сосание (tсжс = 0,05 с) близка к оптимальному значению (tCMcc = 0,06 с) [3, с. 147].
0 0,25 0.50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 t, с а
0 0,25 0.50 0,75 1,00 1,25 1.50 1,75 I, с б
Рис. 5. Диаграммы изменения разрежения в подсосковой (1) и межстенной (2) камерах двухрежимных доильных аппаратов в режиме максимальной интенсивности молоковыведения основного этапа доения:
двух-трехтактного (а) и Дуовак-300 (б) Fig. 5. Diagrams of change in vacuum-metric pressure in under-mammilary (1) and intermural (2) chambers of two-regime milking apparatus in the regime of maximum intensity of milk excretion at the basic stage of milking:
of two-three-phase milking apparatus (a) and of Duovac-300 (b)
На заключительном этапе доения в начальной стадии рабочего цикла разрежение (рис. 6, а) в под-сосковой камере двух-трехтактного аппарата возрастает практически синхронно с увеличением разрежения в межстенной камере, достигает своего максимума намного раньше, чем в межстенной камере. Превышение величины разрежения в подсосковой камере над величиной разрежения в межстенной ка-
мере не является критичным, поскольку значительно (в два и более раза) меньше величины давления смыкания (рсм = 10,4 кПа) [21, с. 106], и не приводит к преждевременному смыканию сосковой резины. Снижение разрежения в подсосковой камере начинается несколько раньше момента смыкания сосковой резины и менее интенсивно по сравнению с разрежением в межстенной камере. Затем разрежение прак-
тически не меняется, а потом следует его резкое падение, обусловленное наличием такта отдыха. Падение продолжается до минимальной величины разрежения к моменту завершения рабочего цикла и наступления такта сосания. В заключительной стадии трехтактный цикл синхронного доения в совокупности с понижением разрежения в подсосковой камере до Рт„ = 14,4 кПа обеспечивают устранение наполза-
ния доильных стаканов на вымя, возникшего ранее во время основного этапа. В двух-трехтактном аппарате (табл. 4) сохранилась высокая ^ссж = 0,18 с) длительность перехода сосание-сжатие. Длительность перехода сжатие-сосание в режиме заключительного этапа (1сжс = 0,05 с) приблизилась к рекомендуемой величине ($<хж = 0,06 с) [3. с. 147], что способствует адаптации животного к завершению доения.
0.75 1,00
а б
Рис. 6. Диаграммы изменения разрежения в подсосковой (1) и межстенной (2) камерах двухрежимных
доильных аппаратов на заключительном этапе доения: двух-трехтактного (а) и Дуовак-300 (б) Fig. 6. Diagrams of change in vacuum-metric pressure in under-mammilary (1) and intermural (2) chambers of two-regime milking apparatus at the finishing stage of milking: of two-three-phase milking apparatus (a) and of Duovac-300 (b)
В аппарате Дуовак-300 (табл. 4) длительность перехода сосание-сжатие более короткая (0,11 с), а переход сжатие-сосание более длинный (0,08 с). Длительный такт сосания (¿с = 0,95 с) мало способствует защите молочной железы даже от пониженного (р = 22,8 .„31,2 кПа) разрежения на
заключительном этапе [3, с. 254]. Периодическое превышение разрежения (рис. 6, б) в межстенной камере доильного стакана аппарата Дуовак-300 над аналогичным показателем в подсосковой камере способствует наползанию доильных стаканов.
Таблица 4. Параметрические характеристики функционирования двухрежимных доильных аппаратов на заключительном этапе доения
Table 4. Parametric characteristics of the function of two-regime milking apparatus at the finishing stage of milking
Доильные аппараты / Milking apparatus
Двух-трехтактный / Two-three-phase milking apparatus
Дуовак-300 / Duovac-300
pep, кПа 27,6
pep, кПа 37,8
te, с
0,72
Межстенная камера / Intermural chamber
pmax, кПа pmin, кПа pep, кПа pmax, кПа
46,6 0,0 15,9 32,8
Подсосковая камера / Under-mammilary chamber
pmin, 0,0
кПа
te^+to с
0,40
pmax,
49,
tee
кПа
pmin,
14,4
кПа
с
0,18
0,05
f, Гц 0,89
pep, кПа 31,4
pmax,
34,4
кПа
pmin,
28,3
кПа
te, с
^сж, с
0,49
tee
с
0,11
teжe, с 0,08
f, Гц 0,73
t
с
Весьма продолжительный (24 %) заключительный этап доения двух-трехтактным аппаратом (рис. 2) обусловлен переходом его на трехтактный режим. Периодическое изменение разрежения (рис. 2) в подсосковой камере двух-трехтактного
аппарата на заключительном этапе вызвано увеличением поступления молока из вымени за счет устранения наползания стаканов.
Трехтактный режим и приспускание стаканов обеспечивают полноту выдаивания без машинного
додоя [17, с. 182]. Среднее значение разрежения в подсосковых камерах за весь период доения на уровне рср = 36,7 кПа констатирует о щадящем режиме работы двух-трехтактного аппарата. Щадящий режим функционирования двух-трехтактного аппарата не увеличивает продолжительность выдаивания коров: по результатам исследования продолжительность выдаивания коров варьировала в диапазоне, присущем данной группе животных = 188.415 с) [20, с. 26].
Заключение 1. Автоматическая смена в двух-трехтактном доильном аппарате двухтактного цикла попарного доения на трехтактный цикл синхронного извлечения молока адекватно его наличию и интенсивности в данный момент гарантирует извлечение молока в соответствии с биологическими потребностями каждой отдельной особи. Практически в течение десяти
секунд с начала доения у подавляющего большинства исследуемых коров наступает полноценный припуск молока. Двух-трехтактный аппарат во время интенсивного поступления молока успешно эвакуирует его в молокопровод, а на заключительном этапе полностью выдаивает коров без машинного додоя.
2. Двух-трехтактный аппарат функционирует в более щадящем режиме извлечения молока в сравнении с аппаратом Дуовак-300, так как процесс извлечения молока осуществляется при более низком значении разрежения в подсосковой камере.
3. Такт сосания при работе двух-трехтактного аппарата удлиняется по мере возрастания молоко-отдачи. На протяжении всего периода доения длительность перехода сосание-сжатие мало изменяется ^ссж = 0,16.0,18 с) и, наоборот, длительность перехода сжатие-сосание изменяется существенно (1сжс = 0, 05.0,18 с).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Капустин И. В., Никитенко Г. В., Гринченко И. В., Соломенников С. А. Манипулятор доильной установки // Сельский механизатор. 2010. № 1. С. 27-41.
2. Карташов Л. П., Макаровская З. В., Башкатов Е. С., Куспаков С. Р., Фризен А. П. Способ доения животных: пат. № 22236782 Российская Федерация: МПК А 01 I 5/04; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный аграрный университет. № 2002119468/12; заявл. 17.07.2002; опубл. 20.01.2004, Бюл. № 2. 4 с.
3. Королев В. Ф. Доильные машины. Теория, конструкция и расчет. 2-изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1969. 279 с.
4. Карташов Л. П. Машинное доение коров. М. : Колос, 1982. 302 с.
5. Гринченко В. А., Никитенко Г. В., Мастепаненко М. А., Лысаков А. А. Обоснование длительности изменения давления в межстенной камере доильного стакана // Сельский механизатор. 2017. № 1. С. 26-27.
6. Карташов Л. П., Макаровская З. И., Фризен А. П., Куспаков Р. С. и др. Технические параметры некоторых современных доильных аппаратов // Техника в сельском хозяйстве. 2003. № 3. С. 11-14.
7. Макаровская З. В. Технологические основы повышения эффективности работы доильных аппаратов : Автореф. дис. ... докт. техн. наук. Оренбург, 2004. 36 с.
8. Шулятьев В. Н., Рылов А. А. Двухрежимный доильный аппарат // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Матер. X Междунар. науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение». Киров : Вятская ГСХА, 2017. Вып. 18. С. 307-311.
9. Барановский М., Курак А. Повышение эффективности выдаивания коров доильным аппаратом // Молочное и мясное скотоводство. 2006. С. 7-8.
10. Винников И. К. Двухрежимный доильный аппарат: пат. № 2257707 Российская Федерация: МПК А 01 I 5/00; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации сельского хозяйства. № 2004103725/12; заявл. 09.02.2004; опубл. 10.08.2005, Бюл. № 15. 6 с.
11. Кирсанов В. В. Структурно-технологическое обоснование эффективного построения и функционирования доильного оборудования. Княгинино : НГИЭИ, 2012. 396 с.
12. Карташов Л. П., Соловьев С. А., Асманкин Е. М., Макаровская З. В. Расчет исполнительных механизмов биотехнических систем. Екатеринбург : УрОРАН, 2001. 172 с.
13. Карташов Л. П., Макаровская З. В. Концепция развития доильных аппаратов // Техника в сельском хозяйстве. 2003. № 1. С. 15-18.
14. Шулятьев В. Н., Савиных П. А., Рылов А. А. Доильный аппарат: пат. № 2645336 Российская Федерация: МПК А 01 I 5/00; заявитель и патентообладатель Вятская государственная сельскохозяйственная академия. № 2017103284/12; заявл. 31.01.2017; опубл. 21.07.2018, Бюл. № 6. 13 с.
15. Шулятьев В. Н., Савиных П. А., Рылов А. А. Доильный аппарат: патент № 2626169 Российская Федерация: МПК А 01 J 5/00; заявитель и патентообладатель Вятская государственная сельскохозяйственная академия. № 2016100803; заявл. 12.01.2016; опубл. 17.07.2017, Бюл. № 21. 11 с.
16. Савиных П. А., Шулятьев В. Н., Рылов А. А. Вакуумный режим двухрежимного доильного аппарата // Молочнохозяйственный вестник. Выпуск № 1 (25). Вологда : ВГМХА, 2017. С. 134-146.
17. Шулятьев В. Н.. Рылов А. А. Машинное доение коров (Привязное содержание) : монография, Киров : ООО ЛОБАНЬ, 2017. 198 с.
18. ВелитокИ. Г. Технология машинного доения коров. М. : Колос, 1975. 256 с.
19. Шулятьев В. Н., Рылов А. А., Сайтов А. В. Исследование вакуумного режима процесса извлечения молока двухтактными доильными аппаратами в верхний молокопровод при привязном содержании // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Матер. X Междунар. науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение». Киров : Вятская ГСХА, 2017. Вып. 18. С. 315-319.
20. Савиных П. А., Шулятьев В. Н., Рылов А. А. Совершенствование машинного доения коров в стойлах // Техника и оборудование для села. 2018. № 4 (250). С. 24-27.
21. Соловьев С. А., Карташов Л. П. Исполнительные механизмы системы «человек-машина-животное». Екатеринбург : УрОРАН, 2001. 179 с.
Дата поступления статьи в редакцию 30.07.2018, принята к публикации 28.08.2018.
Информация об авторах: Рылов Александр Аркадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование» Адрес: ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА», 610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, 133 E-mail: [email protected] Spin-код: 8186-0651
Савиных Петр Алексеевич, доктор технических наук,
профессор кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование»
Адрес: ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА», 610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, 133
E-mail: [email protected]
Spin-код: 5868-9317
Шулятьев Валерий Николаевич, доктор технических наук,
профессор кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование»
Адрес: ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА», 610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, 133
E-mail: [email protected]
Spin-код: 9560-3187
Заявленный вклад авторов:
Рылов Александр Аркадьевич: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста.
Савиных Петр Алексеевич: общее руководство проектом.
Шулятьев Валерий Николаевич: критический анализ и доработка текста.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Kapustin I. V., Nikitenko G. V., Grinchenko I. V., Solomennikov S. A. Manipulyator doilnoj ustanovki [Manipulator for milking device], SeFskij mehanizator [Rural mechanic], 2010. No. 1. pp. 27-41.
2. Kartashov L. P., Makarovskaya Z. V., Bashkatov E. S., Kuspakov S. R., Frizen A. P. Sposob doeniya zhi-votnyh [Method of animal milking], pat. No. 22236782 Rossijskaya Federaciya: MPK A 01 J 5/04; zayavitel i paten-toobladatef Orenburgskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet. No. 2002119468/12; zayavl. 17.07.2002; opubl. 20.01.2004, Byul. No. 2. 4 p.
3. Korolev V. F. Doilnye mashiny. Teoriya, konstrukciya i raschet [Milking machines. Theory, construction, and design.], 2-nd publ., pererab. i dop. Moscow: Publ. Mashinostroenie, 1969. 279 p.
4. Kartashov L. P. Mashinnoe doenie korov [Machinery milking of cows], Moscow: Publ. Kolos, 1982. 302 p.
5. Grinchenko V. A., Nikitenko G. V., Mastepanenko M. A., Lysakov A. A. Obosnovanie dlitel'nosti izmene-niya davleniya v mezhstennoj kamere doil'nogo stakana [Reasoning of duration of pressure change in intermural chamber of milking glass], SeFskij mehanizator [Rural mechanic], 2017. No. 1. pp. 26-27.
6. Kartashov L. P., Makarovskaya Z. I., Frizen A. P., Kuspakov R. S. i dr. Tehnicheskie parametry' nekotory'h sovremenny'h doil'ny'h apparatov [Technical parameters of some modern milking apparatus], Tehnika v seVskom ho-zyajstve [Machinery in agriculture], 2003. No. 3. pp. 11-14.
7. Makarovskaya Z. V. Tehnologicheskie osnovy' povy'sheniya effektivnosti raboty doil'nyh apparatov [Technological basis for increasing efficiency of action of milking apparatus: Dr. Sci. (Engineering) Thesis], Orenburg, 2004. 36 p.
8. Shulyat'ev V. N., Rylov A. A. Dvuhrezhimny'j doil'nyj apparat [Two-regime milking apparatus], Uluchshe-nie ekspluatacionnyhpokazatelej seVskohozyajstvennoj e'nergetiki: Mater. XMezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Nau-ka-Tehnologiya-Resursosberezhenie» [Improvement of exploitation parameters of agricultural energetic: Materials of 10-th International scientific-practical conference «Science-Technology-Resource saving»], Kirov: Vyatskaya GSHA, 2017. Vol. 18. pp. 307-311.
9. Baranovskij M., Kurak A. Povyshenie effektivnosti vydaivaniya korov doil'nym apparatom [Increasing effectiveness of cows' milking-back with milking apparatus], Molochnoe i myasnoe skotovodstvo [Dairy and beef cattle], 2006. pp. 7-8.
10. Vinnikov I. K. Dvuhrezhimnyj doil'nyj apparat [Two-regime milking apparatus], pat. No. 2257707 Ros-sijskaya Federaciya: MPK A 01 J 5/00; zayavitel' i patentoobladatel' Vserossijskij nauchno-issledovatel'skij i proekt-no-tehnologicheskij institut mehanizacii sel'skogo hozyajstva. No. 2004103725/12; zayavl. 09.02.2004; opubl. 10.08.2005, Byul. No. 15. 6 p.
11. Kirsanov V. V. Strukturno-tehnologicheskoe obosnovanie effektivnogo postroeniya i funkcionirovaniya doil'nogo oborudovaniya [Structural-and-technological basis for effective building and functioning of milking tools], Knyaginino : NGIEI, 2012. 396 p.
12. Kartashov L.P., Solov'ev S. A., Asmankin E. M., Makarovskaya Z. V. Raschet ispolnitel'nyh mehanizmov biotehnicheskih system [Calculation of executive bio-technical systems], Ekaterinburg : UrORAN, 2001. 172 p.
13. Kartashov L. P., Makarovskaya Z. V. Koncepciya razvitiya doil'nyh apparatov [Conception of development of milking apparatus], Tehnika v seVskom hozyajstve [Machinery in agriculture], 2003. No. 1. pp. 15-18.
14. Shulyat'ev V. N., Savinykh P. A., Rylov A. A. Doil'nyj apparat [Milking apparatus], pat. No. 2645336 Rossijskaya Federaciya: MPK A 01 J 5/00; zayavitel' i patentoobladatel' Vyatskaya gosudarstvennaya sel'skohozyajstvennaya akademiya. No. 2017103284/12; zayavl. 31.01.2017; opubl. 21.07.2018, Byul. No. 6. 13 p.
15. Shulyat'ev V. N., Savinykh P. A., Rylov A. A. Doil'nyj apparat [Milking apparatus], patent No. 2626169 Rossijskaya Federaciya: MPK A 01 J 5/00; zayavitel' i patentoobladatel' Vyatskaya gosudarstvennaya sel'skohozyajstvennaya akademiya. No. 2016100803; zayavl. 12.01.2016; opubl. 17.07.2017, Byul. No. 21. 11 p.
16. Savinykh P. A., Shulyat'ev V. N., Rylov A. A. Vakuumnyj rezhim dvuhrezhimnogo doil'nogo apparata [Vacuum regime of two-regime milking apparatus], Molochnohozyajstvennyj vestnik [Dairy Herald], No. 1 (25). Vologda : VGMHA, 2017. pp. 134-146.
17. Shulyat'ev V. N.. Rylov A. A. Mashinnoe doenie korov (Privyaznoe soderzhanie) [Machinery milking of cows (Fastened keeping)], monografiya, Kirov : OOO LOBAN', 2017. 198 p.
18. Velitok I. G. Tehnologiya mashinnogo doeniya korov [Technology of cows' machinery milking], Moscow: Publ. Kolos, 1975. 256 p.
19. Shulyat'ev V. N., Rylov A. A., Saitov A. V. Issledovanie vakuumnogo rezhima processa izvlecheniya moloka dvuhtaktny'mi doil'ny'mi apparatami v verhnij molokoprovod pri privyaznom soderzhanii [Study of vacuum regime of process of milking ejection with two-phase milking apparatus into upper milk pipe at fastened keeping], Uluchshenie ekspluatacionny'h pokazatelej seTskohozyajstvennoj e'nergetiki: Mater. X Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Nauka-Tehnologiya-Resursosberezhenie» [Improvement of exploitation parameters of agricultural energetic: Materials of 10-th International scientific-practical conference «Science-Technology-Resource saving»], Kirov : Vyatskaya GSHA, 2017. Vol. 18. pp. 315-319.
20. Savinykh P. A., Shulyat'ev V. N., Rylov A. A. Sovershenstvovanie mashinnogo doeniya korov v stojlah [Modernization of machinery milking of cows in livestock building], Tehnika i oborudovanie dlya sela [Machinery and equipment for the village], 2018. No. 4 (250). pp. 24-27.
21. Solov'ev S. A., Kartashov L. P. Ispolnitel'nye mehanizmy sistemy «chelovek-mashina-zhivotnoe» [Executive mechanisms of system «human - machine - animal»], Ekaterinburg: UrORAN, 2001. 179 p.
Submitted 30.07.2018, revised 28.08.2018.
About the authors
Alexander A. Rylov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair of technological and energetic tools Address: Vyatka State Agricultural Academy, 610017, Russia, Kirov, Oktyabrsky Avenue, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 8186-0651
Peter A. Savinykh, Dr. Sci. (Engineering), professor of the chair of technological and energetic tools Address: Vyatka State Agricultural Academy, 610017, Russia, Kirov, Oktyabrsky Avenue, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 5868-9317
Valeri N. Shulyatev, Dr. Sci. (Engineering), professor of the chair of technological and energetic tools Address: Vyatka State Agricultural Academy, 610017, Russia, Kirov, Oktyabrsky Avenue, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 9560-3187
Contribution of the authors: Alexander A. Rylov: collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text. Peter A. Savinykh: managed the research project. Valeri N. Shulyatiev: critical analyzing and editing the text.
All authors have read and approved the final manuscript.
