а ) б ) в )
г ) д )
Рис. 1.20. Индикаторные диаграммы (идеальные) работы доильных аппаратов:
а – двухтактного с однокамерными стаканами; б – двухтактного с двухкамерными стаканами; в – трехтактного; г – двухтактного при наличии переходных процессов; д – трехтактного при наличии переходных процессов
Работа доильного аппарата всегда связана с наличием переходных процессов, характеризующих время перехода от одного такта к другому, например от такта сосания к такту разгрузки, t 1 − 2 , и от такта разгрузки к такту сосания, t 2 − 1 , которые на рис. 1.20, г , д показаны наклонными линиями. Средняя продолжительность тактов при этом определяется интервалами времени, отнесенными к средней высоте ординат (давлений) на диаграммах.
Реальные индикаторные диаграммы имеют более сложный характер, некоторые из них представлены на рис. 1.21.
Для аппарата "Волга" (рис. 1.21, а ) длительность тактов, определяемая по соответствующему среднему значению давления на индикаторной диаграмме, будет включать t c= ,0531 c, t cж= ,0116 с и t o= ,0315 с. Следовательно, относительная длительность такта сосания составит δ c = t c ( t сж − t о ) = ,123 . Максимальное разрежение в камерах h = 50,5 кПа наблюдается при частоте пульсаций ν = 1,03 с–1 (62 мин–1 ).
а )
б )
Рис. 1.21. Действительные индикаторные диаграммы рабочего процесса доильных аппаратов: а – трехтактного "Волга"; б – двухтактного АДУ-1;
1 – давление в подсосковых камерах; 2 – давление в межстенных камерах; 3 – атмосферное давление
Для двухтактного аппарата АДУ-1 (рис. 1.21, б ) длительности тактов составляет t c= ,0404 c, t cж= ,0167 с, длительность цикла t ц= ,0571 с при частоте пульсаций ν = 1,75 с–1 . Относительная длительность такта сосания будет равна δ c = t c t сж = ,241 . Особенностью рассматриваемой диаграммы является то, что линия 1 представляет прямую, так как в подсосковой камере сохраняется постоянный вакуум. Диаграмма и рабочий процесс доильного аппарата АДУ-1 проще, чем у аппарата "Волга", так как на ней отсутствуют переходы t ′ , t ′′ и t ′′′ .
При установившемся режиме работы доильного аппарата длительность тактов определяется по интервалам времени, через которые происходит переключение клапана пульсатора. Расчет основан на учете закономерностей перетекания воздуха из управляющей камеры 4П пульсатора в рабочую камеру 2П или из рабочей камеры в управляющую. Воздух через регулируемый канал малого сечения перетекает под действием перепада давлений, имеющихся в этих камерах. При установившемся режиме откачивание воздуха из геометрической емкости по-
стоянного объема (камера 4П ) в камеру неограниченного объема (камера 2П ) происходит за время t 1, соответствующее в основном такту сосания.
При этом в камере 4П разрежение возрастает от h 2 до h 1, в то время как в системе вакуумпровода поддерживается постоянный вакуум. Впуск воздуха из камеры 2П неограниченного объема в геометрическую емкость камеры 4П , в которой разрежение уменьшается от h 1 до h 2, происходит за время t 2, соответствующее такту разгрузки. При пуске аппарата в управляющей камере 4П разрежение равно атмосферному (т.е. h = 0). Небольшое разрежение (4…13 кПа) в этой камере будет наблюдаться к концу такта сжатия, которое на индикаторных диаграммах доильных аппаратов, приведенных на рис. 1.21, отражения не получило.
Процессы откачивания и впуска описываются уравнениями Пуазейля, имеющих следующий вид.
При такте сосания время откачивания составляет
t 1 = ( 76 − Vh ) k p l n ψ 1 hh −− hh 1 2 . (1)
При такте разгрузки время впуска составляет
t 2 = V l n ψ 2 h 1 , (2)
76 k p h 2
где V – объем камеры 4П пульсатора, см3 ; k p – коэффициент Пуазейля, 4 учитывающий размеры канала и вязкость воздуха, k p = π d 0128 l 0η в ; d 0
и l 0 – соответственно диаметр и длина канала, соединяющего камеры 2П и 4П пульсатора, см; η в – динамическая вязкость воздуха, η в =18,1 ⋅ 10-6 , Па ⋅ с; ψ 1 и ψ 2 – переменные коэффициенты.
Переменные коэффициенты ψ 1 и ψ 2 учитывают время на переключение клапанов и уровень вакуума в камерах пульсатора, которые находят из выражений
ψ 1 = 152152 −−( ( hh −+ hh 1 2 ) ) ; ψ 2 = 152152 −− hh 1 2 . (3)
Разделим выражение (1) на (2) и получим соотношение длительности такта к времени разгрузки
δ c = tt 1 2 = ( 7676 − h ) lnln ψψ 1 hh 2 −− h 1 hh 12 . (4)
h 2
Для расчета длительности тактов по формулам (3) и (4) необходимо определить крайние пределы вакуума h 1 и h 2 в управляющей камере,
