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
| P | Pср | Pотп | λ | ν | f, Гц | Pс |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.65 | 0.35 | 0.50 | 1:1 | 1.61 | 0.50 |
| 0.25 | 0.725 | 0.425 | 0.575 | 1.35:1 | 1.56 | 0.575 |
| 0.5 | 0.80 | 0.50 | 0.65 | 1,4:1 | 1.41 | 0.65 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.75 | 0.875 | 0.575 | 0.725 | 2.64:1 | 1.18 | 0.725 |
| 1 | 0.95 | 0.65 | 0.80 | 4:1 | 0.81 | 0.80 |
Исходя из полученных результатов и известных расчетных формул, определим диаметры клапанов, защемлений и жесткого центра мембран пульсатора в относительных единицах S 3.
Эффективные площади мембран определяются по формулам (5.59) и (5.60).
Приняв за единицу внутренний диаметр диффузора атмосферного сопла серийного пульсатора АДУ-1 d 3 = 0,9 см, получаем следующие результаты расчета конструктивных параметров управляемого пульсатора: эффективная площадь мембраны с жестким центром S 1 = 12,6 см2 , диаметр защемления мембран D = 4,4 см, диаметр жесткого центра мембраны d = 3,6 см, эффективная площадь мягкой мембраны S = 5,04 см2 , площадь вакуумного клапана S 2 = 4,41 см2 , диаметр вакуумного клапана d 2 = 2,37 см, площадь атмосферного клапана S 3 = 0,64 см2 .
Полученные значения конструктивных параметров в основном соответствуют аналогичным параметрам серийного пульсатора АДУ-1, что позволяет изготавливать управляемый пульсатор на его основе.
Разработанная методика позволяет производить расчет и выбор конструктивных параметров управляемых пульсаторов с двухмембранно-клапанным блоком, изменяющих рабочие параметры в зависимости от интенсивности и фазы молоковыведения в заданных физиологически обоснованных пределах: соотношение тактов ν от 1:1 до 4:1; частоты пульсаций f от 0,8 до 1,6 Гц и действующей величины вакуума под соском P c в трехтактном режиме плавно от 25 до 40 Па при P питания 50 кПа и выше, в двухтактном – скачком до максимального значения P питания.
При P = 1 в математической модели двухмембранного пульсатора (5.62) площадь разделительной мягкой мембраны S отсутствует, и это выражение превращается в математическую модель обычного одномембранного пульсатора, по которой в соответствии с предлагаемой методикой можно рассчитывать параметры пульсаторов отечественных доильных аппаратов АДУ-1, АДУ 02.100 и ДД4-1.
