щадящих технических средств для молоковыведения по вымени в целом, а также адаптивных технологий и устройств для доения коров, которые бы учитывали индивидуальные особенности молокоотдачи по долям вымени животного и осуществляли контроль нарушений функции вымени коров на ранней стадии.
3.3 Проблема и возможность создания доильного автомата с управляемыми параметрами
К качеству работы доильных аппаратов предъявляются высокие требования максимального соответствия индивидуальным физиологическим особенностям животных, хотя до настоящего времени они всё ещё далеко не совершенны, и, как уже отмечалось выше, ни один из них по качеству взаимодействия с выменем животного не может сравниться с сосательным аппаратом телёнка.
К сожалению, в науке до сих пор нет единого мнения об оптимальной величине основных параметров доильных аппаратов. В связи с этим их значения в разных аппаратах существенно отличаются. Так, например, частота пульсаций может принимать значения от 0,75 до 2,2 Гц, соотношение тактов от 1:1 до 4:1, глубина вакуума под соском – 25 до 70 кПа. Однако есть надежда, что оптимальное регулирование в процессе молоковыведения всех этих параметров в дальнейшем сможет обеспечить управляемый пульсатор вакуумного доильного автомата.
В результате проведенных во ВНИПТИМЭСХ исследований [3] параметров и режимов работы вакуумного привода двух-трехтактного доильного аппарата было установлено, что среднюю действующую величину вакуума под соском в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения можно менять путем изменения продолжительности такта сосания и своевременного перевода работы аппарата с трехтактного на двухтактный режим и обратно, а рабочая характеристика пульсатора, являющаяся релейной, возможно позволит плавно изменять и соотношение тактов, и частоту пульсаций.
Как отмечено выше, основной проблемой машинного доения коров являются массовые маститные заболевания, возникающие из-за травмирования внутренних тканей сосков вакуумом по причине передержки доильных стаканов на вымени коров («сухого доения») в конце молоковыведения. Причем травмирующий эффект обусловлен как значением вакуума, так и продолжительностью его действия, поэтому введем такой комплексный критерий степени опасности доильного аппарата, как «количество вакуума» W [37] в кПа∙с:
W = P c ⋅ t c ,
где P c – величина вакуума под соском, кПа;
t c – продолжительность «сухого доения», с.
Согласно зоотехническим требованиям для безопасной работы аппарата должны соблюдаться условия [37]:
в начале доения (до припуска молока)
W н ≤ 3000 кПа∙с,
в конце доения
W к ≤ 1500 кПа∙с.
Таким образом, безопасность работы доильного аппарата может быть гарантирована только в том случае, если количество вакуума, передаваемого аппаратом на вымя в начале и в конце доения, будет в пределах, определяемых соответствующими критериями. При этом следует заметить, что снижением величины вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов в рабочем диапазоне, например, 30 – 50 кПа, можно увеличить время безопасного «сухого доения» на несколько секунд [37], но на практике, в реальных условиях эксплуатации, особенно для «безопасных» доильных аппаратов типа Duovac, оно измеряется минутами. Защитить вымя коровы от длительного воздействия даже слабого вакуума можно только путем автоматизации заключительных операций процесса молоковыведения, включая контроль, своевременные адекватные изменения параметров аппарата, машинное додаивание, отключение, снятие и вывод доильных стаканов из-под вымени коровы. Поэтому автоматизация является основным направлением создания безопасных доильных аппаратов.
На основе новых знаний, полученных в результате дальнейших исследований [106], была сформулирована научная гипотеза, заключающаяся в том, что рабочий процесс пульсатора доильного аппарата осуществляется не произвольно, а по гистерезисной петле как по алгоритму, включающему конечный набор правил со строго определенными параметрами (частотой пульсаций, соотношением тактов и глубиной вакуума под соском), которыми можно управлять по сигналам датчика интенсивности молоковыведения в допустимых физиологически обоснованных пределах.
Таким образом, создание вакуумного стойлового доильного автомата с управляемыми частотой пульсации, соотношением тактов и глубиной вакуума под соском в процессе доения в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения в физиологически обоснованных пределах вполне возможно и реально, как оказалось реальным в своё время создание вакуумных доильных манипуляторов и стойловых двухрежимных двух-трехтактных доильных автоматов.
3.4 Проблема дояров в России и концепция её решения
Обычное доильное ведро аппарата вмещает 19 кг молока, при этом масса брутто составляет около 25 кг, в то время как Постановлением Правительства РФ от 06.02.1993 г. № 105 «Основные нормы предельных нагрузок для женщин при подъёме и перемещении тяжестей вручную» допускается не более 7 кг.
Автоматизация доения позволяет доярке обслуживать не менее 8 доильных аппаратов, но из-за ограничения предельных нагрузок переноска до-
ильных аппаратов и молока доярками становится проблемой. В западных странах высокой культуры производства молока этой проблемы не существует, потому что там коров доят в основном мужчины, для которых никаких ограничений по подъёму и перемещению тяжестей вручную не существует.
В нашей стране мужчина-дояр – серьёзная социальная проблема. Поэтому очевидно, что при традиционных для России технологиях содержания и доения коров наряду с автоматизацией доения необходимо решать задачу по транспортированию не только молока, но и доильных автоматов.
3.5 Технические требования к доильному автомату
Технические требования к выполнению начальной стадии разработки по машинному доению коров оформляются и представляются в виде проектов технических и зоотехнических требований к доильным аппаратам и установкам. Основой любой автоматизированной доильной установки является доильный автомат. Отличительные технические особенности и конкретные зоотехнические требования к доильным установкам, как правило, выявляют в процессе доения на этапе зооветеринарной оценки разработки.
Проект зоотехнических требований на автомат стойловый доильный включает следующие основные положения:
-
Назначение – для автоматизированного доения коров на всех типах отечественных доильных установок, включая стойловые и пастбищные.
-
Место в системе машин:
-
2.1. Вместо манипулятора МД-Ф-1 для станочных доильных установок.
-
2.2. Для стойловых установок автомат доильный предлагается впервые.
-
Зона применения – во всех регионах РФ.
-
Заводы-изготовители: ОАО «Кургансельмаш» и ОАО «Азовский оп-
тико-механический завод» (АОМЗ, г. Азов).
-
Условия работы:
-
5.1. На станочных установках те же, что и для манипулятора МД-Ф-1.
-
5.2. При доении в стойлах для доения более 20 коров необходимо использовать с легкой подвесной транспортной линией типа EasyLine шведской фирмы DeLaval до шести доильных автоматов и более на доярку.
-
Качественные показатели технологического процесса:
-
6.1. Автомат должен работать в трех режимах: автоматическом, полуавтоматическом и ручном.
-
6.2. В зависимости от средней величины вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов в конце доения 50 или 30 кПа продолжительность «сухого доения» не должна превышать 30 и 60 с, соответственно.
