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-
сти рабочей жидкости при изменении температуры [83], а также высокая стоимость. Поэтому в России они широкого распространения не получили.
В мире в настоящее время преимущественно в доильных залах используются электропульсаторы. Принцип их работы основан на перемещении клапанов или диафрагм под действием магнитного поля, создаваемого электромагнитом [83, 84]. Их главным достоинством является обеспечение стабильной частоты пульсаций и соотношения тактов независимо от условий внешней среды. При применении датчика потока молока возможно изменение этих параметров в зависимости от интенсивности молоковыведения. Наличие в составе многих моделей электронных блоков управления позволяет изменять значения параметров пульсатора.
Недостатками данных пульсаторов являются необходимость наличия источника электропитания (аккумулятор или сеть), а также сложность конструкции, для их ремонта необходимо обращаться в сервисный центр. Стоимость импортных электропульсаторов составляет 1000–3000 рублей, а моделей с электронным блоком управления доходит до 6000 рублей, что в десятки раз превышает стоимость мембранных пульсаторов и сопоставимо со стоимостью отечественных доильных аппаратов в целом. Это делает их применение экономически невыгодным и нецелесообразным для большинства отечественных производителей молока, главным образом для небольших хозяйств с комбинированным содержанием коров, привязным зимой и беспривязным лагерным или пастбищным летом, особенно на отгонных пастбищах, где сервисное обслуживание из-за бездорожья не может быть гарантировано. Таким образом, их главным недостатком является высокая стоимость самих пульсаторов, запасных частей и сервисного обслуживания.
Динамические режимы и параметры вакуумного привода, включающего пульсатор, коллектор и доильные стаканы двух-трехтактного доильного аппарата исследовала Е.В. Бенова [3]. Было установлено, что доильные аппараты с постоянным режимом работы не могут обеспечить безопасные для животных условия доения. Современный «щадящий» доильный аппарат должен быть простым и в зависимости от интенсивности молокоотдачи должен работать в автоматическом режиме, обеспечивая высокие интенсивность молоковыведения и безопасность доения. Такие аппараты при низкой молокоотдаче в заключительной фазе должны переходить на трехтактный режим работы, чтобы в такте отдыха выталкивать сосок из стакана, тем самым освобождая перекрытые молочные протоки, а при снижении молокоотдачи до 100 г/мин – автоматически отключаться.
Регулирующий орган пульсатора – мембранно-клапанный механизм, переключающийся скачком, – представляет собой нелинейное звено релейного типа. Время срабатывания t 1 и отпускания t 2 клапанного механизма можно определить по его переходным характеристикам – по проекциям участков экспонент, образующих его релейную характеристику, на ось времени t:
t − восходящей h ( t ) = K (1 − e T ) ⋅ 1( t ) t − h ( t ) = K ⋅ e T ⋅ 1( t ) . и нисходящей
Для того чтобы построить теоретическую переходную характеристику пульсатора, определять постоянную времени T управляющей камеры вовсе не обязательно. Для этого достаточно текущее время t выразить в долях постоянной времени T , например: t ΄= 0,1 T ; t ΄΄= 0,1 T ; t ΄΄΄= 0,1 T и т.д. (рисунок 2.5).
P
1,0 о.е. R H K
- g
D В E
Pср
P1 01
A /
Pотп
A
C
g
N
0 S U M S1
t
3T
t1 t 2
p
-p
Рисунок 2.5 – Построение релейной (гистерезисной) характеристики пульсатора EDBA΄CAD
При включении доильного аппарата из управляющей камеры через дроссель (точка 0) происходит отсос воздуха – глубина вакуума в камере увеличивается. При достижении в управляющей камере значения вакуума равного P cp (точка B участка характеристики ОАB) клапан скачком перебрасывается из нижнего в верхнее положение, и на выходе пульсатора устанавливается атмосферное давление (точка U). Под действием атмосферного давления увеличивается давление и в управляющей камере – глубина вакуума уменьшается. При достижения глубины вакуума значения P отп (точка А΄) клапан пульсатора опускается и скачком перебрасывается из верхнего в нижнее, исходное, положение (точка А). Камера атмосферного давления Р 0 закрывается, а камера постоянного вакуума Р открывается, и в камере переменного вакуума устанавливается вакуум Р . Релейный механизм пульсатора
