Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

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

f , Гц λ, о.е.
1.8 0.8
1.6
λ
0.7
1.4
f
1.2
0.6
1.0
0.8 0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 P , о.е.
1 0.95 0.65 0.80 0.81 0.80

Рисунок 5.24 – Зависимость фазы сосания и частоты пульсаций

управляемого пульсатора от величины аналогового управляющего сигнала

Определим конструктивные параметры управляемого пульсатора с внешней камерой управляемого подпора, выполненного по схеме рисунка 5.23 б на основе серийного пульсатора аппарата АДУ-1, учитывая его габариты. При этом для изменения в процессе доения рабочих параметров в физиологически обоснованных пределах необходимо обеспечить соотношение эффективных площадей мембран и клапанов пульсатора согласно условию (5.46). Расчёт производим, приняв за единицу минимальный внутренний диаметр диффузора атмосферного сопла серийного пульсатора АДУ-1 d 3 = 9 мм. Тогда площадь атмосферного клапана равна:

2
π d 3 2
S 3 = = ,064 см .
4

Площади остальных элементов мембранно-клапанного блока определяем из соотношения (5.58), а диаметры – из формул (5.59), (5.60) и известной формулы площади круга.

Полученные значения конструктивных параметров значительно меньше аналогичных параметров серийного пульсатора, поэтому необходимо увеличить диаметр атмосферного клапана и пропорционально диаметры остальных элементов таким образом, чтобы сохранялось соотношение эффективной площадей (5.61). Увеличение диаметра атмосферного клапана