2.1. СХЕМА ДОИЛЬНОЙ МАШИНЫ И РАСЧЕТ РАСХОДА ВОЗДУХА
Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В доильной машине имеются исполнительный механизм, трансмиссия и двигатель. Главные ее части – вакуумный насос, вакуум-провод и доильный аппарат. Вакуумный насос служит для откачивания воздуха и создания вакуумметрического давления в доильном аппарате. Связующим звеном между вакуумным насосом и доильным аппаратам является вакуум-провод, по которому вакуумметрическое давление от вакуумного насоса распространяется в доильные аппараты.
Главной исполнительной частью доильной машины является доильный аппарат, который непосредственно контактирует с животным, отсасывая молоко из вымени коровы.
Доильные машины, выпускаемые промышленностью, в основном удовлетворяют зоотехническим требованиям. При выполнении оператором машинного доения технологической дисциплины они обеспечивают полное выдаивание и совершенно безопасны для коровы.
В состав доильной машины (рис. 2.1) входит: вакуумная установка, включающая вакуумный насос 1 с электродвигателем, глушителем и предохранителем 2 ; вакуум-балон 8 ; вакуум-провод с вакуумметром 3 и вакуум-регулятором 7 ; доильные аппараты 5 , подключаемые к вакуумной линии через вакуумные краны 4 .
Технологический процесс работы доильной машины происходит следующим образом. Создаваемое вакуум-насосом разрежение распространяется через вакуум-баллон по вакуум-проводу через открытые вакуумные краны в доильные аппараты, обеспечивающие процесс доения и сбора молока в доильном ведре 6 . При работе доильных установок с молокопроводом молоко из доильного аппарата отсасывается в молокопровод, по которому воздушным потоком транспортируется в молокоприемник.
Одним из основных конструктивных звеньев доильной машины является вакуумная линия. Величина рабочего вакуума в подсосковой камере доильного стакана существенно влияет на молокоотдачу коров и на процесс машинного доения. Уменьшение этой величины приводит к изменению технических показателей доильных аппаратов, к нарушению стереотипа доения и торможения рефлекса молокоотдачи, а следовательно, к снижению продуктивности коров.
При увеличении рабочего вакуума животные испытывают неприятные ощущения. Кроме того, доильные стаканы под действием высокого вакуума наползают на соски, перекрывают молочные каналы, что приводит к заболеванию вымени.
Потребная подача вакуумного насоса включает в себя расход воздуха доильными аппаратами и системой вакуумпровода, зависящих от глубины вакуума, частоты пульсаций, типа доильного аппарата и вместимости камер и трубок, в которых действует переменное разрежение.
Примем процесс расширения воздуха при откачивании его из ка-
мер доильных стаканов изотермическим, а суммарную вместимость
этих камер для одного аппарата равной Va (м 3 ). Объем воздуха, Vh , м 3
после расширения по закону Бойля-Мариотта составит
Vh = p б Va ph ,
где p б – барометрическое (атмосферное) давление, кПа; Va – начальный объем воздуха в камерах при атмосферном давлении, м3 ; ph – атмосферное давление в камерах при вакууме h , т.е. после откачивания воздуха, кПа.
Абсолютное давление после откачивания равно
ph = p б − h , (5)
а соответствующий объем воздуха определяем из соотношения
Vh = p б Va ( p б − h ) . (6)
Объем воздуха V ц, подлежащий откачиванию за один цикл работы аппарата, получается из равенства
V ц.прив = V ц h p б . (7)
41
Подставим в выражение (7) равенства (5) и (6) и найдем объем воздуха, приведенный к атмосферному давлению, откачиваемый за один пульс
V ц.прив = Vah p б . (8)
Из формулы (8) следует, что при вакууме, равном 52 кПа, необходимо откачать около половины всего воздуха, находящегося в камерах стаканов и в шлангах переменного вакуума доильного аппарата.
Объем аппарата "Волга" составляет 0,7 дм3 , тогда при вакууме 52 кПа расход воздуха за один цикл составит 0,35 дм3 . При частоте пульсаций 1 Гц и работе 10 аппаратов расход составит 0,0035 м3 /с. По результатам экспериментальных данных действительный расход воздуха превосходит теоретический на 35 % и составит 0,0047 м3 /с.
Приближенно потребный расход воздуха, Q , м3 /с, вакуумной системой можно определить по формуле, рекомендованной ВИЭСХом, Q = ,135 ν Va ( 1 + A ) ,
где 1,35 – коэффициент, учитывающий несовершенство конструкций пульсатора и коллектора, выражающееся в протечке воздуха, при переключении клапанов; ν – частота пульсаций, Гц; Va – начальный объем воздуха при атмосферном давлении, заключенный в камерах и трубках одного доильного аппарата, м3 ; А – коэффициент, учитывающий протечки воздуха из вакуумной системы вследствие ее недостаточной герметичности.
Коэффициент А находится по формуле
A = ( 100 + ∑ α) 100 ,
где ∑ α – суммарные потери, которые составляют по экспериментальным данным: α 1 = 10 % – утечки воздуха через зазоры в соединениях труб и в кранах; α 2 = 5 % – подсосы воздуха через зазоры между сосками вымени и сосковой резиной стаканов; α 3 = 20 % – подсосы воздуха через доильные стаканы при надевании их на соски; α 4 = 25 % – подсосы воздуха при случайном спадании шлангов с воздушных кранов вакуумпровода и обусловленном им спадании стаканов; α 5 = 20 % – потеря подачи из-за перегрева насоса при длительной работе.
2.2. ВАКУУМНЫЕ УСТАНОВКИ
Для создания разрежения при работе доильной машины используют воздушные установки, состоящие из вакуумного насоса, вакуумного балона-ресивера, вакуум-регулятора, вакууметра, системы трубопроводов с арматурой и двигателя, которые делятся на ротационные, поршневые и эжекторные. В свою очередь ротационные вакуумные насосы подразделяются на лопастные, водокольцевые, типа Рутс и другие. Наи-
