Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

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

Таблица 5.2 – Результаты расчёта параметров управляемых пульсаторов

λ
λ5 λ8
λ2
λ4
λ6
λ
λ1
λ3
λ
λ

Рисунок 5.9 – Графическое определение параметров пульсаторов по заданным значениям положения хорд-диагоналей гистерезисных петель на экспонентах I, II и III

соском в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения в определенных пределах. При бурном молоковыведении они обеспечивают изменение параметров до предельных значений скачком за счет перехода аппарата с трехтактного на двухтактный режим работы и обратно.

На экспоненте I основные носители информации состояний гистерезисной петли пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.6 а , хордыдиагонали А – В, А1 – В1, А2 – В2 с центрами λ, λ1 и λ2, соответственно, имеют: соотношения тактов ν от 0,8:1 до 5,7:1; величину вакуума под соском (при Р = 50 кПа) от Р λ = 22,5 кПа до Р λ2 = 42,5 кПа.

На экспоненте II (пульсатор по схеме рисунка 5.6 б ) хорды-диагонали А3 – В3, А4 – В4, А5 – В5 с центрами λ3, λ4 и λ5 имеют: соотношения тактов ν от 1:1 до 5,7:1; вакуум под соском при Р = 50 кПа) от Р λ3 = 25 кПа до Р λ5 = 42,5 кПа.

На экспоненте III (пульсатор по схеме рисунка 5.6 б ) хорды-диаго-нали А6 – В6 и А8 – В8 с центрами λ6 и λ8 имеют: соотношения тактов ν от 2,1:1 до 8,1:1; вакуум под соском (при Р = 50 кПа) от Р λ6 = 34,5 кПа до Р λ8 = 44,5 кПа.

Для сравнения изменения частоты пульсаций на хордах-диагоналях А6 – В6 и А8 – В8 с центрами λ6 и λ8 (выделены в таблице 5.2), соответственно, восстанавливаем гистерезисные петли с тактами сосания t 1, сжатия t 2 и определяем соответствующие продолжительности времени циклов ( Т λ6 и Т λ8) пульсатора. Изменение частоты пульсаций будет f λ 6 = T λ 8 ≈ 4,2 , что соот- f λ 8 T λ 6

ветствует пожеланиям физиологов и по этому параметру.

Экспонента III объясняет также, почему гистерезисная петля пульсатора с центром λ6 (выделена точечным пунктиром) в верхнем положении с центром λ 8 «ложится», а фаза сосания λ никогда не может быть равной 1,0. Объясняется это «несжимаемостью» гистерезисной петли по вертикали и существенным изменением направления хорды-диагонали А8 – В8 в верхней части экспоненты от вертикального к горизонтальному.

Из анализа математических моделей (5.37) и (5.44) управляемых пульсаторов следует, что все члены правых частей их уравнений, за исключением аналогового управляющего сигнала P, есть величины постоянные, а поэтому все параметры и положение в координатном поле гистерезисной петли пульсатора, являющейся алгоритмом его функционирования, зависят только от величины этого управляющего сигнала. При P = 0 гистерезисная петля в координатном поле занимает самое низкое положение, и ее параметры соответствуют параметрам неуправляемого пульсатора, а при увеличении управляющего сигнала P , Р ср, Р отп и λ, увеличиваясь всегда на одну и ту же величину, по оси ординат остаются «несжимаемыми». При максимальном значении P = 1 петля занимает самое верхнее положение, но, в соответствии с условиями, в правой части всех уравнений от 1 всегда отнимаются величины большие, чем прибавляются, поэтому Р ср и, тем более, Р отп и λ, всегда будут меньше единицы, а увеличение соотношения тактов ν объясняется более рез-