автоматического регулирования, может существенно упростить теоретическое описание процессов, уменьшить объем экспериментальной работы. Так, чтобы получить переходные характеристики изменений вакуума в управляющей камере пульсатора достаточно изучить физику процесса, установить типы исследуемых звеньев (в данном случае камер пульсатора), записать их стандартные переходные функции, определить объёмы камер, предельные величины рабочего вакуума в камерах, проводимости дросселей и постоянные времени.
Например, камера пульсатора (пневматическая ёмкость) с дросселем на входе является апериодическим звеном первого порядка, следовательно, переходная функция этого узла имеет стандартный вид:
t
−
h ( t ) = K 1( − e T ) ⋅ (1 t ) ,
где К – максимальный перепад вакуума на дросселе, кПа;
t – текущее время, с;
Т – постоянная времени камеры, с,
V
Т ,
⋅ ⋅
= R Θ α
где V – объем камеры, м3 ;
Θ – абсолютная температура, К;
α – проводимость дросселя на входе камеры, м2 /c.
Преимущества средств вакуумной пневмоавтоматики в доении перед другими средствами автоматизации состоят в том, что они работают от вакуумного насоса доильной установки и не требуют дополнительного источника питания, им не нужны усилители и преобразователи сигналов.
В отличие от промышленной пневмоавтоматики, работающей на сжатом воздухе, в вакуумных средствах исключается скопление воды при засасывании из атмосферы влажного воздуха и даже влаги. При вакуумировании влажность воздуха резко снижается, и обеспечиваются отсос влаги и вакуумная сушка вакуумной системы. Более чем столетний опыт работы вакуумных доильных аппаратов показал их высокую надежность, по простоте, надежности и стоимости им альтернативы нет.
Кроме того, вакуумная пневмоавтоматика, имея неограниченные функциональные возможности, обеспечивает необходимые в доении плавность и мягкость хода рабочих органов, что позволяет создавать простейшие автоматизированные доильные аппараты и манипуляторы, обеспечивающие в процессе работы массаж вымени, контроль за процессом доения, своевременное машинное додаивание, отключение, снятие и вывод доильных стаканов из-под вымени коровы даже при доении их в стойлах [65, 66].
Принципиальная схема двухрежимного двух-трехтактного доильного аппарата представлена на рисунке 2.4.
.
α 1
а
Р 0
б
F рез1
F рез2
любой сосок
выталкивание соска
F рез1
а б в
F рез2
Т Р Е Х Т А К Т Н Ы Й
Й АКДВУХТТНЫ
Такты: а – сосание; б – сжатие; в – отдых; камеры: 1 – атмосферного давления; 2 – переменного вакуума; 3 – постоянного вакуума Р ; 4 – управляющая; 5 – мембрана; 6 – клапаны; α1, α2 – дроссели; Д – датчик; F рез1, F рез2 – результирующие силы, действующие на сосок
Рисунок 2.4 – Принципиальная схема работы двухрежимного двух-трехтактного доильного аппарата
Как уже отмечалось, отечественный трехтактный доильный аппарат ДА-3М «Волга», в отличие от двухтактного, имеет такт отдыха, во время которого в подсосковые камеры доильных стаканов из коллектора впускается воздух, и в них устанавливается давление близкое атмосферному, выталкивающее из стакана сосок, втянутый в него вакуумом в такте сосания. Поэтому перекрытие межцистернальных молочных протоков вымени по сравнению с доением двухтактным доильным аппаратом в трехтактном режиме менее вероятно. Благодаря действию в такте отдыха в подсосковой камере доильного стакана атмосферного давления действующее значение вакуума под соском снижается до величины, равной «щадящему» значению вакуума (33 кПа) доильного аппарата Duovac-300.
Однако трехтактный «щадящий» режим работы аппарата в отличие от аналога является активным потому, что в тактах «сосания» и «сжатия» под соском периодически действует рабочий вакуум (53 кПа), обеспечивающий лучшие условия вывода молока из вымени с меньшей зависимостью от размеров сосков, формы вымени и тугодойности коровы.
В период интенсивного молоковыведения целесообразно переходить на непрерывный отсос молока путем перевода аппарата на двухтактный режим работы.
Сердцем любого доильного аппарата является пульсатор, от него зависят и глубина вакуума под соском, и частота пульсаций, и соотношение тактов. В настоящее время в России в составе отечественных доильных аппаратов применяются исключительно мембранные пульсаторы с регулируемой (СБ-14, ДД4-1) и нерегулируемой (АДУ-02.100, ПМ-1) частотой пульсаций [82]. Их главными достоинствами являются высокая надежность, простота конструкции и низкая стоимость. Основу мембранного пульсатора составляет мембранно-клапанный блок, в двухтактном аппарате обеспечивающий периодическое натекание (такт сжатия) и отсасывание (такт сосания) атмосферного воздуха из межстенных камер, а в трехтактных – и из подсосковых камер доильных стаканов.
Как уже отмечалось, в суровых условиях России до 95% коров зимой содержат и доят в стойлах по устаревшим технологиям, которым мембранные пульсаторы соответствуют полностью. Поэтому совершенствование конструкции пневматических мембранных пульсаторов и их исследования в настоящее время практически прекратились. За последние 20 лет практически нет ни новых научных знаний, ни патентов на конструкции пневматических мембранных пульсаторов.
Современные достижения инженерной науки и техники позволяют реализовать технические средства любой сложности и почти с неограниченными возможностями, и совершенствование пульсаторов идет в других направлениях.
Известны гидравлические пульсаторы, в которых перемещение клапана происходит под действием циркуляции рабочей жидкости, например гидравлические пульсаторы «UNIPULS», разработанные фирмой SAC. Их главным недостатком является нестабильный режим работы из-за изменения плотно-
