Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

цикла определяется по известным формулам:

1
T T = t + t
ц = f , или ц 1 2 , (5.47)

где f – частота работы пульсатора, Гц.

Продолжительность такта сосания t 1 определяется из гистерезисной петли по восходящей экспоненте:

−
1 P
отп
t 1 = T ⋅ l n − , (5.48)
1 P
ср

где P ср – величина вакуума срабатывания по восходящей экспоненте; P отп – величина вакуума отпускания по нисходящей экспоненте.

Продолжительность такта сжатия t 2 определяется из гистерезисной петли по нисходящей экспоненте:

P
t = T ⋅ cp
2 (5.49)
l n P
отп

либо из выражения

 1 
t = t − 1 .
2 1 (5.50)
  λ 

Продолжительность цикла работы пульсатора Т ц

 P 1 − P 
T ц = T ⋅ l n   P cp ⋅ 1 − P отп   , (5.51)
 отп cp 

где Т – постоянная времени управляющей камеры пульсатора,

V
T , (5.52)
⋅ ⋅
= R Θ α

где R – универсальная газовая постоянная, Н∙м/(кг∙⁰ К);

Θ – абсолютная температура,⁰ К;

α – проводимость дросселя пульсатора, см² /с, определяется

экспериментально;

V – объем управляющей камеры пульсатора, см³ ,

D 2
V = π ⋅ h ,
(5.53)
4

где D – диаметр защемления мембраны, см;

D h – высота управляющей камеры пульсатора, принимают h = , см. 2

Основные конструктивные параметры пульсаторов (эффективные площади мембран и клапанов мембранно-клапанных блоков) определяются согласно математической модели (5.44) и условию (5.46). При этом за условную единицу обобщенных параметров принимаем наиболее определенную площадь клапана атмосферного сопла S 3 = 1, которая не может быть меньше сечения выходного штуцера пульсатора и шланга переменного вакуума доильного аппарата ( d ш = 7 мм).

Для пульсатора с дополнительной мембраной и внешней камерой подпора (рисунок 5.23 б ) согласно модели (5.46) при P = Р = 1 ее уравнения принимают вид

P ср = P S + P   1 − S 3    , (5.54)
S 1  S 1 

P отп = P S + P   1 − S 2    , (5.55)
S 1  S 1 

где, согласно изложенному выше, Р ср = 0,95 Р , Р отп = 0,65 Р .

При P = 0 правые части уравнений модели (5.44) равны нулю, поэтому

P cp = P   1 − S 3    , (5.56)
S
 1 
P отп = P   1 − S 2    , (5.57)
S
 1 

где, согласно изложенному выше, Р ср = 0,65 Р , Р отп = 0,35 Р .

Подставляем известные и полученное значения в уравнение (5.56) и определяем эффективную площадь мембраны управляющей камеры пульсатора:

S 1 = ,286 S 3 .

Подставляем известные и полученное значения в уравнение (5.57) и определяем площадь большого вакуумного клапана по диаметру вакуумного сопла:

S 2 = ,186 S 3 .

Подставляем известные и полученное значения в уравнение (5.56) или (5.57) и определяем эффективную площадь мембраны камеры подпора: S = ,086 S 3 .

В соответствии с условием (5.46) полученные результаты представим в виде

( S 1 = 2,86 S 3 ) > ( S 2 = 1,86 S 3 ) > ( S 3 = 1) > ( S = 0,86 . (5.58) S 3 )

После этого необходимо определить диаметры защемлений и жесткого центра мембран пульсатора, исходя из того, что для определения их эффективных площадей существуют следующие формулы [99]:

– эффективная площадь мягкой мембраны определяется по формуле

π D 2
S =
, (5.59)
12

– эффективная площадь мембраны с жестким центром определяется по формуле

π 2 2
S 1 = ( D 1 + D 1 d + d ) , (5.60)
12

где D, D1 – диаметры защемлений мембран;

d – диаметр жесткого центра мембраны.

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

После определения диаметра защемления мембраны управляющей камеры D1 нужно проверить его соответствие габаритам пульсатора, и, если они позволят, необходимо увеличить его и пропорционально увеличить диаметр атмосферного клапана таким образом, чтобы сохранялось соотношение эффективной площади S 1 этой мембраны и площади клапана S 3. Увеличение диаметра клапана производится путем расширения диффузора.

Рабочие параметры пульсатора

Зная соотношения эффективных площадей элементов пульсатора, мы можем определить его рабочие параметры (величину вакуума срабатывания P ср и отпускания P отп, фазу сосания λ, частоту пульсаций f и среднюю действующую величину вакуума под соском P с при работе в трехтактном режиме) при значениях аналогового управляющего сигнала P , соответствующего интенсивности молокоотдачи, от P = 0 до P = Р .

Используя выражения математической модели пульсатора (5.44) и соотношения эффективных площадей элементов мембранно-клапанного блока (5.59) и (5.60), определим значения вакуума срабатывания P ср, отпускания P отп и фазы сосания λ в относительных единицах. По выражениям (5.47), (5.48), (5.50), (5.51) и (5.52) определим временные параметры в относительных единицах. Результаты расчета параметров управляемого пульсатора в относительных единицах представлены в таблице 5.4. Зависимость фазы сосания и частоты пульсаций управляемого пульсатора от величины аналогового управляющего сигнала представлена на рисунке 5.24.

Таблица 5.4 – Рабочие параметры управляемого пульсатора