Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

Так как высота гистерезисной петли ∆ Р = Р ср – Р отп, а

−
 S S 
P ср − P отп = P   2 3   = const ,
S
 1 

то при любом размещении в координатном поле ∆ Р = const, является ее базой, и петля всегда остается «несжимаемой» по высоте.

Из анализа уравнений (5.29) и (5.30) следует, что при отсутствии у коров молокоотдачи ( P = 0) Р ср и Р отп будут минимальными, так как любая мембрана с мягким центром имеет минимальную эффективную площадь. Поэтому обязательным условием работоспособности этого пульсатора является то, что эффективная площадь мягкой мембраны должна быть больше эффективной площади любого клапана, разделяющего камеру переменного вакуума Р 2 с постоянным вакуумом P системы питания и с атмосферой Р 0, т.е. должно соблюдаться неравенство

Промежуточные значения P обеспечивают плавный переход параметров пульсатора от одного состояния процесса доения к другому.

Для графоаналитического анализа динамики процесса работы пульсатора с управляемой камерой подпора его релейные характеристики (5.27) и (5.28) необходимо представить в относительных единицах:

P ср = P P   1 − S    + P   1 − S − S 3    , (5.32)
S S
 1   1 
.
−
P = P  1 − S  + P  1 − S S 2  .
отп P         (5.33)
S S
 1   1 

Численное значение λ можно определить из уравнений (5.32) и (5.33), если в выражение

P + P
ср отп
λ =
, (5.34)
2

подставим значения Р ср и Р отп (в относительных единицах):

− −
 S  2 S S S
λ= P λ = PP  1 −  + . P 2 3 . (5.35)
S 2 S
 1  1

При P = Р = 1

S + S
λ= P λ = 1 − 2 3 . (5.36)
2 S
1

То же самое получается из уравнений (5.18) и (5.19) для неуправляемых пульсаторов, если фазу сосания λ в относительных единицах определять как полусумму Р ср и Р отп.

На основании формул (5.32), (5.33), (5.35) разработана модель пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 б :

−
S S 
3
P = .
ср S 
1

S − S  S 
P отп = 2  × P + P ×  1 − .
   
S S
(5.37) 1   1 
2 S − S − S 
2 3
λ= P λ = 
2 S
1 

Эффективная площадь разделительной мембраны S определяется исходя из условий, когда λ = 0,5, а Р = 0:

S + S + S
1 2 3
S = , (5.38)
2
2
π D
M
S M = , (5.39)
12
π 2 2
S 1 = ( D 1 + D 1 d 1 + d 1 ) , (5.40)
12

мягкой

а жёсткой – по формуле [99]

где D м, D 1 и d 1 – диаметры защемлений и жёсткого центра мембран, соответственно, см.

В промышленной пневмоавтоматике и в отечественных пульсаторах диаметр жесткого центра d обычно принимается равным 0,7 D 1 [99].

Для варианта пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 а ,

На основании формул (5.41), (5.42), (5.43) разработана модель пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 а :

S  
P =  1 − 3 .
ср     
S
 1  
P отп =  1 − S 2    × P + P ×  1 − S  .
       
S S
(5.44)  1    1 

λ= P =  1 − S 2 + S 3  
λ
   
 2 S 1 

Преимуществом пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 б , является компактность и завершенность как пневматического прибора, его недостатком – некоторая сложность эксплуатации, возникающая при разборке и сборке.

Преимущества пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 а – простота и удобство эксплуатации, так как мебранно-клапанный узел не требует переделки при переходе от обычного серийного пульсатора к новой управляемой модели и обратно. Недостатком этого варианта является обязательное соблюдение условия: эффективная площадь мембраны камеры подпора должна быть меньше площади атмосферного клапана по внутреннему диаметру сопла:

1 = S 1 > S 2 > S 3 > S , (5.45)

в противном случае атмосферное сопло при равенстве аналогового управляющего сигнала величине Р питания не будет открываться, и пульсатор перестанет работать.

Для установления взаимосвязей параметров управляемых пульсаторов и выявления влияния на них переменного сигнала P (0,0; 0,5; и 1,0) датчика, соблюдая условия (5.31) и (5.45) и, учитывая конструктивные параметры пульсаторов, по формулам (5.32), (5.33), (5.35) и (5.41), (5.42), (5.43) производим расчёты, результаты которых сводим в таблицу 5.2.

Результаты расчетов представлены на графиках рисунка 5.9 в координатном поле.

На экспонентах I, II и III представлены результаты графоаналитического анализа параметров пульсаторов, выполненных по схемам рисунков 5.6 а и 5.6 б , в трех вариантах при трех значениях аналогового управляющего сигнала P (0,0; 0,5 и 1,0) в относительных единицах.

Эти результаты в основном удовлетворяют предъявляемым выше к доильным аппаратам физиологическим требованиям, обеспечивая плавное изменние соотношения тактов, частоты пульсаций и глубины вакуума под