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
возвращается в исходное положение (точка А), и цикл работы пульсатора повторяется ( цикл АВА΄А).
Участок АВ циклограммы является частью экспоненты ОАВК, а участок ВА΄ – частью экспоненты ВА΄N, а их проекции на ось t соответствуют времени истечения t 1 и наполнения t 2 управляющей камеры пульсатора до P cp и P отп клапана.
В результате исследований было установлено, что доильный аппарат с пульсатором «Волга» устойчиво работает и в трехтактном режиме с соотношением тактов 60:30:10, и в двухтактном с соотношением – 60:40. В двухтактном режиме у пульсаторов АДУ-1 и «Майга» соотношение тактов – 70:30, а в трехтактном аппарате с пульсатором АДУ-1 – 70:18:12. Следовательно, серийный пульсатор АДУ-1 без доработки в двухрежимных аппаратах использовать нельзя.
Определенного внимания заслуживают разработки и исследования по автоматическому регулированию соотношения тактов доильного аппарата, выполненные под руководством В.Ф. Королева [14] аспирантом ВИЭСХ С.Я. Гормом еще в середине 60-х годов прошлого века с хорошими производственными показателями [5, 16].
Эти результаты, заслуживающие особого внимания, С.Я. Горм получил довольно оригинальным способом: путем дополнительной нагрузки на шток мембранно-клапанного узла пульсатора пропорционально интенсивности молоковыведения. К сожалению, эти работы были прекращены по причинам несовершенства конструкции аппарата, отсутствия необходимых знаний по динамике вакуумных средств пневмоавтоматизации и другим причинам.
Почти в то же время во ВНИИМЭСХ И.К. Винниковым совместно с ГСКБ (г. Рига) проводились аналогичные работы по пневмоавтоматизации доения для беспривязного содержания коров [38]. Были созданы, научно обоснованы и запатентованы высокоточный мембранный весовой формирователь вакуумных аналоговых сигналов к датчикам интенсивности молочного потока и двухмембранный управляемый пульсатор [40], которых в свое время так не хватало С.Я. Горму для совершенствования его автоматизированного доильного аппарата с изменяющимися параметрами.
Проведенный обзор и анализ предшествующих исследований позволяют заключить, что на сегодняшний день в мире еще не созданы для практики доения коров в стойлах простые, надёжные и безопасные доильные аппараты с изменяющимися параметрами – ни электронные, ни пневматические.
Согласно уравнениям (1.1) и (1.2) условия равновесия сил в моменты переключения клапанов пульсатора будут следующими:
P cp S 1 = PS 2 + F ,
P S = PS + F
отп 1 3 ,
где S 1, S 2, S 3 – эффективные площади мембраны и клапанов;
F – сила давления мембранно-клапанного узла пульсатора.
