2.3 Стойловые доильные автоматы
Основная значимость автоматизации процесса доения коров состоит не столько в повышении производительности труда операторов машинного доения, сколько в том, чтобы обеспечить полноту выдаивания и повышение продуктивности коров путем исключения передержек доильных стаканов на сосках вымени коров («сухое доение»). К сожалению, для доения коров в стойлах, в летних лагерях и на пастбищах универсальных рационально управляемых надежных автоматизированных доильных аппаратов до сих пор не производят.
В настоящее время в России, в отличие от США и стран ЕС, специализированных ГСКБ и заводов по разработке и производству сложнейшей современной доильной техники мало. Единственное крупное предприятие ОАО «Кургансельмаш», из-за отсутствия специализированного ГСКБ и заказов, организовать своими силами серийное производство современного автоматизированного доильного оборудования не может. Поэтому хозяйства, имеющие крупные молочные фермы и комплексы, отдают предпочтение зарубежной доильной технике.
Еще одной проблемой автоматизации доения коров в России является то, что для обеспечения полноты выдаивания неотселекционированного по морфологическим и функциональным свойствам и признакам сосков и вымени отечественного поголовья требуется обязательно проводить машинное додаивание коров. Широко используемые на Западе автоматы снятия доильных стаканов (АСДС) этих функций не выполняют.
Созданные ГСКБ (г. Рига) с участием ВНИПТИМЭСХ доильные манипуляторы МД-Ф-1 для установок УДА-8 и УДА-16 из-за громоздкости нельзя использовать не только в стойлах, но и на пастбищных установках с параллельно-проходными станками типа УДС-3. Для этих установок требовалось создать переносные автоматизированные доильные аппараты.
Первая попытка создания такого аппарата с изменяющимися параметрами (частота пульсаций, соотношение тактов и глубина вакуума под соском) была предпринята во ВНИПТИМЭСХ [6]. Опытный образец аппарата был создан на базе элементов промышленной пневмоавтоматики УСЭППА. Он включал трёхмембранное пневмореле П1Р.1, регулируемое пневмосопротивление П2Д.1 и пневмоемкость ПОЕ-50 с одномембранным усилителем дискретных выходных вакуумных сигналов конструкции ВНИПТИМЭСХ. В результате производственной проверки были получены положительные результаты, но в производство аппарат не поступил из-за тяжелых условий эксплуатации пневматических элементов в коровнике, требующих периодической разборки неразборных серийных элементов.
Наиболее приемлемыми для этих целей являются специально созданные во ВНИПТИМЭСХ двухрежимные двух-трехтактные доильные аппараты, защищенные патентами РФ на изобретения и предназначеные для автоматизированного доения коров на всех типах установок, включая пастбищные и стойловые с доением в ведро и в молокопровод [65, 66, 67, 68].
В этих аппаратах (рисунок 2.3) преимущества двухтактного и трехтактного принципов действия объединены и усилены, а их недостатки сведены к минимуму. Преддоильный массаж и машинное додаивание проводятся в трехтактном режиме, а при интенсивном молоковыведении аппарат работает как двухтактный. Отключение и снятие доильного аппарата с вымени в конце доения производятся автоматически.
4
3
5
3 2
2
1
6
1
а б
а – отечественный двух-трехтактный аппарат АДД-2/3; б – аппарат Douvac-3 00 фирмы DeLaval; 1 – доильные стаканы; 2 – коллектор; 3 – датчик интенсивности молока; 4 – регулятор вакуума; 5 – пульсатор; 6 – гофра-съемник
Рисунок 2.3 – Двухрежимные доильные аппараты
В основном, стойловом исполнении аппарат включает доильные стаканы 1 с коллектором 2, пневматический датчик 3 интенсивности молочного потока (пневмодатчик), который устанавливается в крышке доильного ведра, и гофру-съемник 6. При доении коров на станочных установках пневмодатчик устанавливается на станке или в траншее.
Начальный и заключительный этапы работы аппарата «щадящие» – в трехтактном режиме. Массаж сосков, перемена режимов работы, машинное додаивание, своевременное отключение, снятие и вывод доильных стаканов из-под вымени производятся автоматически в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения.
Один оператор машинного доения в стойлах может обслуживать не менее трех-четырех аппаратов. При доении коров в молокопровод, укомплектованный легкой подвесной линией типа EasyLine, – до 6. Пропускная способность аппарата 8–12 корово-доек в час. Он исключает передержки доильных стаканов на сосках вымени коровы.
Для доения коров в стойлах коровников и родильных отделений при отсутствии подвесной линии типа EasyLine может использоваться передвижная индивидуальная доильная установка типа УДИ-5, представляющая собой простейшую ручную тележку, на которой смонтированы пневмодатчики, съемники и аппараты с молочными емкостями, подключаемыми к магистральному вакуум-проводу [69].
2.4 Обзор предшествующих исследований доильных автоматов и систем
Динамику доильных аппаратов с целью их совершенствования и автоматизации исследовали Е.В. Бенова [3], И.К. Винников [11, 38, 70], С.А. Дмитренко [71, 72], О.Б. Забродина [11, 73], В.А. Королев [74], В.Ф. Королев [14], Л.П. Карташов [75, 76], Э.И. Келпис [77], И.Н. Краснов [78], В.А. Петровский [79], А.А. Скроманис [80], У.Г. Уитллстоун [25], И.А. Хозяев [81] и другие отечественные и зарубежные ученые. Ими получены зависимости для определения частоты пульсаций, длительности и соотношения тактов, расхода воздуха, сил давления сосковой резины на сосок вымени, геометрических размеров доильных стаканов, соединительных трубок и других узлов и деталей доильных машин.
В частности, В.Ф. Королевым получена зависимость для определения времени истечения и наполнения воздухом управляющей камеры мембранного пульсатора с помощью логарифма Непера [14].
Им же получены формулы для определения наибольшего Р ср и наименьшего Р отп давлений в управляющей камере пульсатора:
2
⋅
Р d вк
Р ср = d 2м , (2.1)
2
Р ⋅ d нк
Р отп = d 2м , (2.2)
где d м, d вк , d нк – диаметры мембраны, верхнего и нижнего клапанов,
соответственно;
P , Р ср и Р отп – глубина рабочего вакуума, срабатывания и отпускания клапана в управляющей камере пульсатора.
Однако эти зависимости не описывают динамику процессов, не учитывают взаимной связи элементов их пневматических линий и в расчётах дают значительные погрешности.
Полученные А.А. Скроманисом [80] выражения для определения длительности тактов также основаны на определении времени истечения и наполнения воздухом управляющей камеры пульсатора, однако, при этом учитывалось и некоторое влияние, оказываемое на длительность процессов объемами межстенных камер доильных стаканов. Эти зависимости более точны, однако они весьма громоздки и неудобны для практического использования.
