Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы

бы точке координатной плоскости центр λ гистерезисной петли не находился. Например, если центр λ2 находится на линии координатной плоскости, пересекающей ось ординат ( Р , λ) пополам в точке 0,5, фаза сосания при этом будет λ = 0,5 (ν = 1:1) – это нижнее значение соотношения тактов, которое желали бы иметь физиологи, Р ср = 0,65, а Р отп = 0,35.

P λ
Р(ν К
1, 0
B A4 Д′3 A′4
Д3
0,9
λ3
P 0,8 о3
λ3
О λ3 3
B3
0,7
C3 С ′ 3
A′ 3
Д2 A3 T c Д′2 t 1
0,6
t 1 t 2
λ2
P 0,5 о2 λ2
О λ2 2 P S 1 V P 1 1
p
0,4 Д1 B2 Д′1 A ′ 2 С ′2
2
C2
0,3 A2 α
S S 2 3
P
P 0, о 2 1 λ 1
О λ1 1
S 3 5 4
А P 2
Б
0,1 A1 C1 С ′ 1
A′1
00 B1 t P 0
T (0,5) 2T (1,0) 3T (1,5) T , с
а б
P ∆
/2 P /2 P +∆∆ –
P ∆
P ∆

Пневматические камеры пульсатора: 1, 2, 3, 4, 5 – управляющая основная Р 1; переменного подпора P ; постоянного вакуума P; переменного вакуума Р 2; атмосферного давления Р 0, соответственно; мембраны: S – камеры подпора; S 1 – управляющей камеры; клапаны: S 2 – вакуумный, S 3 – атмосферный; V – емкость управляющей камеры; α – проводимость дросселя

Рисунок 5.25 – Положение на экспонентах ( а ) гистерезисных характеристик с центрами λ1, λ2, λ3 и отдельно их хорд-диагоналей А′1А′2, А′2А′3, А′3А′4 управляемого пульсатора по схеме б

Более низкое значение λ можно получить, если в камеру переменного подпора 2 подавать избыточное давление адекватной величины, но такую задачу перед нами физиологи не ставят.

При работе в трехтактном режиме средняя действующая величина вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов будет равна: для

λ1 – Р с1 = 0,2 Р , для λ2 – Р с2 = 0,5 Р и для λ3 – Р с3 = 0,8 Р .

При дальнейшем увеличении интенсивности молоковыведения аппарат скачком переключается с трехтактного на двухтактный режим с повышением до максимального значения Р с = P пит max.

Если постоянную времени выразить в масштабе текущего времени, то частоту пульсаций можно определить по графику рисунка 5.25 а , например, Т = 0,5 с. При этом самая высокая частота пульсаций f = 1,62 Гц будет в гистерезисной петле с центром λ2 = 0,5, а в петле с центром λ3 = 0,8 она равна f = 0,8 Гц.

Исходя из изложенного выше и исследований физиологов, принимаем при P = 1: λmax = 0,8 (ν = 4:1), Р ср max = 0,95 Р , Р отп max = 0,65 Р ; при P = 0: λmin = 0,5 (ν = 1:1), P ср min = 0,65 Р , Р отп min = 0,35 Р. Все эти параметры зависят от длины и положения хорд-диагоналей гистерезисных петель с центрами λ на восходящей экспоненте переходной характеристики управляющей камеры пульсатора – чем они выше в координатном поле, тем меньше угол их наклона к горизонту и тем больше их численные значения.

Итак, в сущности предлагаемого графоаналитического метода рассматриваются не положения гистерезисных петель, загромождающих график, а их основы, несущей всю основную информацию: хорды-диагонали с центрами λ, на рисунке 5.25 а представленные отдельно на восходящей экспоненте в виде ломаной линии А′1А′2А′3А′4.

Аналитический метод определения параметров пульсатора

Вначале определяем временные рабочие параметры аналогично приведенному выше примеру по формулам (5.47) – (5.52).

Основные конструктивные параметры пульсатора определяются согласно модели (5.37) и условию (5.61), если за условные единицы принимаем площадь S 3 и диаметр d 3 клапана атмосферного сопла, которые не могут быть меньше соответствующих параметров сечения выходного штуцера пульсатора или шланга переменного вакуума ( d ш = 7 мм).

Согласно модели (5.37) при P = Р = 1 ее уравнения принимают вид:

S 
P cp = P   1 − 3   , (5.62)
S
 1 
S 
P o ттп = P    1 − 2   , (5.63)
S
 1 

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

При P = 0 правые части слагаемых уравнений модели (5.37) равны нулю, поэтому

−
 S S 
3
P cp = P     , (5.64)
S
 1 

−
 S S 
2
P o ттп = P     , (5.65)
S
 1 

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

Площадь клапана атмосферного сопла S 3 принимаем за условную единицу ( S 3 = 1) и, подставляя известные значения в уравнение (5.62), определяем эффективную площадь мембраны с жестким центром:

S = 20 S
1 3 . (5.66)

Затем подставляем известные значения в уравнение (5.63) и определяем площадь вакуумного клапана по диаметру вакуумного сопла:

S = 7 S
2 3 , (5.67)

а подставляя известные значения в уравнение (5.64) или (5.65), определяем эффективную площадь мягкой мембраны:

S = 14 S
3 . (5.68)

Согласно условию (5.61) полученные результаты представим в виде

( S 1 = 20 S 3 ) > ( S = 8 S 3 ) > ( S 2 = 7 S 3 ) > ( S 3 = . (5.69) 1)

Пример расчета параметров пульсатора

Зная соотношения эффективных площадей элементов пульсатора, определим его рабочие параметры при значениях аналогового управляющего сигнала P, соответствующего интенсивности молокоотдачи, от P = 0 до P = Р . Используя выражения математической модели пульсатора (5.37) и соотношения эффективных площадей элементов мембранно-клапанного блока (5.61), а также формулы (5.47), (5.48), (5.49), (5.52) и (5.53), определим параметры пульсатора в относительных единицах.

Результаты расчета параметров пульсатора сведены в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 – Параметры пульсатора