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-
большее распространение на фермах получили ротационные лопастные вакуумные установки марки УВУ-60/45 и водокольцевые воздушные насосы ВВН-3, ВВН-6, ВВН-12.
Принцип действия эжекторных (струйных) насосов следующий. Когда жидкость (или газ) протекает по трубе, имеющей сужение, давление в сужении оказывается ниже, чем в остальных частях трубы (если при этом скорость потока в сужении не достигает скорости звука). Впервые это было установлено итальянским физиком Дж. Вентури (1746–1822), по имени которого была названа трубка, основанная на данном явлении. Если откачиваемый объем присоединить к трубе в месте ее сужения, то газ из него будет переходить в область пониженного давления и уноситься струей жидкости. Эжекторные (струйные) установки крепятся на выхлопной трубе трактора и разрежение создается за счет скоростного потока выхлопных газов.
Ротационная лопастная вакуумная установка типа УВУ включает в себя (рис. 2.2) электродвигатель 1 , вакуумный баллон 3 , регулятор вакуума 4 , вакууметр 6 , вакуумпровод 5 , вакуумный насос 2 . При частом отключении электроэнергии может комплектоваться резервным двигателем 7 внутреннего сгорания. Унифицированный насос УВУ-60/45 работает при вакууме 53 кПа с воздухопроизводительностью 60 и 40 м3 /ч. Для получения требуемого расхода изменяют частоту вращения ротора постановкой шкивов разного диаметра на вал электродвигателя.
