Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

P λ
1,0
Д P ср= 0,97
0,95 B
B
0,9
λ΄
0,8 P λ = 0,8
λ
0,7 Д P ср B
C A′
C A′
A
0,6
P отп
P λ=0 , 5
0,5
λ0
0,4
A′
A
0,3 C P отп
0,2
0,1
0
Т 2 Т 3 Т 4 Т 5 Т Т

достигнутые значения; рекомендуемые значения

Рисунок 5.22 – Характеристики вакуумных управляемых пульсаторов (достигнутые и рекомендуемые)

Однако эти значения параметров не соответствуют физиологическим требованиям и не обеспечивают устойчивого режима работы пульсатора и доильного аппарата.

Для выполнения физиологических требований и обеспечения устойчивой работы рекомендуется соблюдать диапазон изменения параметров, представленный в таблице 5.3, и на рисунке 5.22 (обозначены сплошной линией).

5.5 Методика инженерного расчета вакуумных управляемых пульсаторов

На основе проведенных исследований разработана методика инженерного расчета конструктивных и рабочих параметров вакуумных управляемых пульсаторов, предназначенных для управляемых доильных аппаратов и стойловых доильных автоматов.

В ходе проведенных исследований была выбрана и обоснована схема

простейшего вакуумного управляемого пульсатора – с дополнительной мембраной и внешней камерой управляемого подпора (рисунок 5.23 б ). Инженерный расчёт и выбор параметров предлагаемого пульсатора производится на основе разработанного графоаналитического метода иссле-

дований динамических систем по положениям в координатном поле: P – t основных носителей информации – хорд-диагоналей А1 – В1, А2 – В2 гистерезисных петель (на рисунке 5.23 а не показаны) с центрами λ1, λ2 и А3 – В3 (петля показана точечным пунктиром) с центром λ3 с использованием математической модели (5.44).

По положениям хорды-диагонали гистерезисной петли на восходящей экспоненте в плоскости P – t и математической модели можно определить почти все параметры пульсатора.

P λ
Р(ν
1,0
N
B B3 S 1 Р 1 V 1 1
0,9 Д P
α α S 2 3
0,8
О λ3 3 4
0,7 Р 2
B2
A3′ S 3 5 P 0
A3 C
0,6 S 2
0,5 P P
О λ2 2
0,4 B1 А а б
A2
0,3
0,2 О λ1 1
0,1
0 A1 Т 2 Т 3 Т Т
0
0,5 1,0 1,5 t

1, 2, 3, 4, 5 – камеры: основная управляющая; управляемого переменного подпора P ; постоянного вакуума P ; переменного вакуума Р 2; атмосферного давления Р 0, соответственно; S и S 1 – эффективные площади мембран каме-

ры подпора и управляющей камеры; S 2 и S 3 – площади вакуумного и атмосферного клапанов; Р 1 – величина вакуума в управляющей камере; V – емкость управляющей камеры; α – проводимость

Рисунок 5.23 – Положение хорд-диагоналей гистерезисных характеристик а на экспоненте 0N управляемого пульсатора по схеме б

Работа пульсатора, выполненного по схеме рисунка 5.23 б, в установившемся режиме описывается системой уравнений (5.44) при соблюдении условия

Из системы уравнений (5.44) следует, что в процессе работы пульсатора все члены правых частей уравнений модели, за исключением аналогового управляющего сигнала, есть величины постоянные, а поэтому все параметры и положения в координатном поле гистерезисных характеристик пульсатора, являющихся алгоритмами его функционирования, зависят только от величины управляющего сигнала P .

При P = 0 гистерезисная петля в координатном поле занимает самое низкое положение, и параметры пульсатора при этом соответствуют параметрам неуправляемого пульсатора, а при увеличении управляющего сигнала P параметры Р ср, Р отп и λ, увеличиваясь всегда на одну и ту же величину, по оси ординат остаются постоянными («несжимаемыми») с базой ∆ Р = Р ср – Р отп = const. При максимальном значении P → 1 гистерезисная петля с центром λ3 стремится занять самое верхнее положение, но, в соответствии с условиями, в правой части всех уравнений от 1 всегда отнимаются величины большие, чем прибавляются, и поэтому Р ср и, тем более, Р отп меньше единицы, а быстрое увеличение фазы сосания λ вверху объясняется более резким изменением длины и направления хорды-диагонали от вертикального к горизонтальному положению, где она быстрее приближается к горизонтали на более искривленной верхней части экспоненты, и гистерезисная петля при этом быстро расширяется во времени при постоянной высоте ∆ Р = const .

Переходный процесс формирования экспоненты считается практически завершенным через промежуток времени t п = 3 T , когда по ординате она достигает значения 0,97 Р , в дальнейшем к 1 она приближается асимптотически, т.е. в бесконечности, практически по горизонтали, на которой зафиксировать во времени завершение любого события, например Р ср, становится уже невозможным.

Графический метод определения рабочих параметров пульсатора

Основным параметром пульсатора является фаза сосания λ = t 1/ Т ц, чем она больше, тем продолжительнее такт сосания, тем выше пропускная способность доильного аппарата, а в трехтактном режиме – тем больше средняя действующая величина вакуума под соском P c = λ∙ P .

По результатам исследований ученых-физиологов [12, 13, 17, 18] максимальное соотношение тактов в доильных аппаратах может быть равным 4:1, т.е. λ = 0,8. На графике (рисунок 5.23 а ) это точка λ3 гистерезисной петли (выделена точечным пунктиром).

Пульсатор, как любое релейное устройство, работает тем устойчивее, чем больший рабочий перепад вакуума действует в его управляющей камере ∆ Р = Р ср – Р отп, но в соответствии с изложенным выше, максимальная вели-