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.
И.А. Хозяев для определения длительности переходных процессов в подсосковых камерах трехтактного доильного аппарата предложил следующие выражения [81]:
V
t = 1 − E
и ( 1 ) ,
µ⋅ F ⋅ R ⋅ B Θ
V Θ
м
t = 1 − E
нап ( 1 ) ,
k ⋅µ⋅ F ⋅ R ⋅ B ⋅ Θ 0
где V – объём подсосковых камер доильного аппарата;
E 1 – отношение давлений в системе;
-
F – площадь сечения молочного шланга;
-
R – универсальная газовая постоянная, Н∙м/(кг ∙0 К);
-
μ – коэффициент сопротивления молочного шланга;
-
B – коэффициент;
Θ0, Θ и Θм – абсолютные температуры воздуха в камере стакана,
коллектора и магистрали, °К;
- k – коэффициент, учитывающий характер термодинамического процесса;
t и и t нап – время истечения и наполнения воздухом подсосковых камер.
Эти выражения получены в предположении, что объём подсосковых камер не изменяется. На самом же деле он при наполнении меняется в значительных пределах, так как сосковая резина до этого процесса была сжата. Здесь, как и в выражениях, предложенных А.А. Скроманисом для определения времени переходных процессов в межстенных камерах [80], не учтено как изменение объёмов камер, так и наличие в линии не только сопротивлений по длине, но и местных, коэффициент истечения которых обычно приводится к площади сечения какого-то одного элемента линии.
И.Н. Красновым [78] был изучен процесс работы пульсатора и построены графики изменения давления в управляющей камере и камере переменного вакуума. Получены выражения для определения длительности переходных процессов в камерах доильных стаканов и соотношения тактов в предположении изотермичности процессов истечения и наполнения и адиабатичности изменения состояния газа в камерах. При этом учтена взаимная связь основных узлов аппарата. Однако эти формулы очень громоздки и сложны для практического использования.
Анализ работ, посвященных исследованию рабочих параметров доильных аппаратов, показал, что большое внимание исследователями уделялось динамике на основе статических характеристик доильного аппарата (длительности тактов, частоты пульсаций, времени переходных процессов, пропускной способности молочной линии и других параметров) и его узлов.
Динамика доильных аппаратов и их взаимодействие с выменем коровы не изучены полностью. В то же время применение классических методов исследования динамических систем, а именно, теории пневматических систем
