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
| P | Pср | Pотп | λ | f, Гц | Pс |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.65 | 0.35 | 0.50 | 1.61 | 0.50 |
| 0.1 | 0.68 | 0.38 | 0.53 | 1.60 | 0.53 |
| 0.2 | 0.71 | 0.41 | 0.56 | 1.57 | 0.56 |
| 0.3 | 0.74 | 0.44 | 0.59 | 1.53 | 0.59 |
| 0.4 | 0.77 | 0.47 | 0.62 | 1.48 | 0.62 |
| 0.5 | 0.80 | 0.50 | 0.65 | 1.41 | 0.65 |
| 0.6 | 0.83 | 0.53 | 0.68 | 1.33 | 0.68 |
| 0.7 | 0.86 | 0.56 | 0.71 | 1.23 | 0.71 |
| 0.8 | 0.89 | 0.59 | 0.74 | 1.12 | 0.74 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.9 | 0.92 | 0.62 | 0.77 | 0.98 | 0.77 |
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
| 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
производится путем расширения диффузора. В данном случае диаметр атмосферного клапана увеличиваем в 2 раза и определяем значения остальных параметров. Результаты расчета конструктивных параметров управляемого пульсатора с внешней камерой управляемого подпора приведены в таблице 5.5.
Таблица 5.5 – Конструктивные параметры управляемого пульсатора с внешней камерой управляемого подпора
| Конструктивные параметры | Условное обозначение и ед. изм. | Расчёт по минималь- ному диаметру атмосферного клапана | Расчёт по увеличен- ному диаметру атмосферного клапана |
|---|---|---|---|
| Эффективная площадь мембраны управляющей камеры | S1, см2 | 1,83 | 7,26 |
| Диаметр защемления мембраны управляющей камеры | D1, мм | 17,9 | 35,6 |
| Диаметр жесткого центра мембраны управляющей камеры | D, мм | 12,5 | 21,8 |
| Эффективная площадь мембраны камеры управляемого подпора | S, см2 | 0,55 | 2,34 |
| Диаметр защемления мембраны камеры управляемого подпора | D, мм | 14,5 | 29 |
| Площадь вакуумного клапана | S2, см2 | 1,19 | 4,72 |
| Диаметр вакуумного клапана | d2, мм | 12,3 | 24,5 |
| Площадь атмосферного клапана | S3, см2 | 0,64 | 2,54 |
| Диаметр атмосферного клапана | d3, мм | 9 | 18 |
Полученные во втором варианте расчета конструктивные параметры: (диаметры защемлений и жесткого центра мембран, диаметры клапанов и их эффективные площади) в основном соответствуют габаритам серийного пульсатора аппарата АДУ-1.
Анализ значений рабочих параметров, приведенных в таблице 5.5, показывает, что управляемый пульсатор с внешней камерой управляемого подпора обеспечивает изменение рабочих параметров в зависимости от уровня управляющего аналогового сигнала в диапазоне: соотношение тактов от 1:1 до 4:1; частота пульсаций от 1,6 до 0,8 Гц и величина вакуума под соском от
