автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование и оптимизация параметров корреляционного измерителя потока молока в процессе машинного доения

Ci

Л НАЩОНАЛЬНИЙ АГРАРМИЙ УШВЕРСИТЕТ «О ^

На правах рукопису

СИРОТЮК СЕРИЙ ВАЛЕР1ЙОВИЧ

05ГРУНТУВАННЯ Î ОПТ!/ШЗАЦ1Я ПАРАМЕТРОВ ОРЕЛЯЦ1ЙНОГО ВИШРЮВАЧА ПОТОКУ МОЛОКА В ПРОЦЕС1 МАШИННОГО Д01ННЯ

Спещальтсгь 05.20.01-"Мехашзадк сшьськогосподарського виробнпцгва''

АВТОРЕФЕРАТ дисерташг на здобуття наукозого ступеня кандидата техшчнпх наук

KîiïB -1996

Дисертащя б рукопис.

Робота виконана в ¡нституИ механ!зацП та електриф1кацП с1дъського господарства Укра1наько1 академП аграриях наук та Лъв1всъкоыу державному с1дьськогосподарському институт1

Науковий кер1вник : кандидат техн!чних наук,

старший наук.сШвробИник АЛ. Фененка

0ф1щйн1 огоненти: доктор техтчких наук, професор Л.А. Бороиок

кандидат техн!чних•наук, старший наук. сШвроСэлник С.П. Жщинський .

Проз1дна установа: Укра1Есьгаш Державний Центр по вигробуваннв та прогнозуваяню техн1ки 1 технолог1й--для сгльськогосподарського виробництва (Укр ЦВТ)

Захист дисертацП вхдбудетъся " 1996 року оМ*4'

год. на засХданн! спегдаа^аовано! вчено! ради Д 01.05.04 в Над1ональному аграрному ув1верситет1 эа адресов:252041,м.Ки1в-41, вул.Геро12 оборони, 15, навч.корл. , аудитор1я 23-.

Просимо ваяти участь в обговорена дисертацП а£ю над1сдати Ваш в1дгук на автореферат у 2-х прим1рниках,заверений гербовой печаткой,эа адресою:252041,ы.Кя1в-41,вул.Геро1Е оборони,15,сектор вахкоту дисертац1й.

з дисертафив шжна ознайоштися у СхблЮтезд! Национального аграрного ун1верситету.

'«иги университету. П,

Автореферат розЮланнй " 2> «

.1696 р.

• Вчений секрета? слэш ал ¿зевано; ради, канд.техн.наук,доцент

Е.Д.ГРЕЧК0С1Й

. - ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Акхуальн1сть тем*. В умовах переходу с1льського господарства УкраТни до' багатоукладних засад виробництва 1 ринкових в!дносин е эабезпечення конкурентноспроможност1 продута;! I, яка характеризуется ни8Ькою соб1варт1стю, високою як1стю 1 мШмальними питоми-ми затратами прац!. Де завдання немождиво розв'язати без впровэд-ження у виробництво прогресивних технологи.

Особливо це стосуеться молочного скотарства.як найскладШзю* галуз1' с!льського господарства, в як1й т1сно взаемод1ють б1олог1-чн1 та техн!чт п1дсистеми "людина-маяшна" та "мазмна-тваркна".

Одним 1з найскладн1пгих в молочному скотарств! е технолог1ч-ний процес машинного доТння. оскШки в1н пов'язаний з безпосе-редньов взаемод!еп шпини 1 тварини. Для эабезпечення оптимального режиму цього процесу сучасн1 до!льн1 апарати повинн! пристосо-вуватись до кошфетних умов прот1кання процесу молоков1ддач1. Ос-новним факторам, у функцП якого зд1йсгаоеться керуванням процесом до1ння е 1нтенсивн1сть молоков1ддач!, яка обумовлена ф1з1олог1ч-ними процесами, шо прот1кають в тварин1 п1д час доЧння. Бона несе ¿нформавдп про молочну продуютшпсть як кожно! тварини зокрема, так 1 ферми вц1лому 1 на II основ1 може 8д1йснюватись оптимальне керування виробництвом. •

Засобам вим1рювання 1нтенсивност1 молоковхдцач! прид1ляеться особлива увага, оскШки 1нформац1я, яку вони дають, е ключовою 1 в1д II оперативност! та дрстсв1рнсст1 заделать ефектирн1сть ви-робтщтва.

Кета роботи - обгрунтування параметр1в вкм!рювача потоку молока 1 адаптац1я його роботи в склад! багаторекимного до1льного апарата та АСК ТО машинного до!ння.

Об'ектом досл!дя»нь е процес руху молока в молочному шланз1 до1льного апарата п1д час до1ння та проточний вим1рювач потоку молока кореляцишого типу.

Методика досл1жяеиь.Теоретачн1 досл1дження грунтувались на основних законах механ1ки, г1дро- 1 гавовоТ динам1ки.

Експериыентадьн! досд1дхення проведен1 в лаборатории* 1 вирой ничкх уиовах 8 використанням стандартно! апаратури 1.ровро0ле-ного сбдаднаыня. У досд1дженннх вастосовувалисъ метода лдановано-го експерименту, кореляц1йного та гармон1чного анал!а1в. При об-робц1 даних планованих експеримент1в використаний регрес1йний анал1з.Моделювання процес1в 1 оброб1ток даних 8д1йснювався 1з ва-стосуванкям стандартних та спец1ально роароОлених програм для ЕОМ.

Наумова новизна. Роэроблева мелел* дивам1ки руху молока в молочному пианз! до1дьного апараха п1я чвс доТиня при несуц1льно-ыу його заповненн1 з врахувавням ам1ня в час1 вакууметричного тиску в молокоз<51рн1й камер! кэлегаора та 1втевсиввост1 модоко-в1ддач1. Розроблев1 теоретичн1 основи до побудови проточного ко-реляц!йного . вим1рсвача потоку молока 8 д1елеиричними первшнши перетворювачами валовнення перер1ву трубопровода молоком, (»грунтована структура та оптам1зован1 осадвн1 параметра кореляц1йного .мтрювача потоку молока. Одержав! р1внявня регресП комплексного опору та сумарно! емност1 первннного перетворювача при його аа-повненн! молоком 7а. випорсшиенн1.

Практична Цлшпсть. Досл1джено характер вих!дного сигналу первинкого перетворювача в1д ступеня ваповнення трубопровода та просторового розташування в його перерШ форми по^ку молока. СтЕорен! алзратн1 1 програмн! аассби для досл!дження 1 таруваняя перетворювача. Розроблена принцииова схема. програмве забезпечен-ня 1 конструкц1я кореляц1йного виы1рювача потоку молока. На основ! гастосування кореляц!йного вкм1рюваиа потоку молока розроблено сагаторежимний до!яьний аларат. який Бабезпечуе адаптац1ю редэвлв його роботи до умов молсков1ддач1, 1ндив1дуальний контрэдь за прсдуктквкхстю корови а иетсю норкування ввдач1 1ндкв1дуально1 дози конпентрованого корму, уникнекня перетримок доТльного гпара-

та п1сля зак!нчення молоков!ддач1, що зменшить ризик захворювання кор1в маститом,niдвищить 1х продуктивн!сть.

Feaaisaqia результатов работа. Результата дослдаень були передан! в УкрЦВТ для впровадження при реал1зац11 проекту "Ферма-автомат майбутнього-800" (ФАМ-800). 0ч1куваний економ1чний ефект в1д впровадження коредяц1йного вим1рювача потоку молока в склад! багаторежиыкого до1льного апарата на ферм1 200 гол!в буде становити 1164.191 млн.крб. Реальний економ1чний ефект в!д впровадження вишрювача потоку молока в складовсю частинога проекту ФАМ-800 1 буде визначений п!д час його досл!дно! експлуатацП.

КоикретнкЯ огобхстяй вяесои. Розроблена анал1тична модель динам!ки руху молока в молочному шданзх доШного апарата в про-цес1 до!ння за умов його несуц1льного заповнення з врахуванням 8м1ни вакууыетричного тиску в молокозб!рн!й камер! колектора, 1нерц1йних 1грав1тац1йних явизц опору в'язкого тертя, 1нтеноив-ност1 молоков1ддач1 та гесжетричяих параметра доШкого апарата. Одержано анал1тичиу залежн1сть модуля комплексного опору первин-ного псретворавача в1д його гесметричнкх параметр1в та ф1зичних властивостей тюка. 0бгрунтуван1 параыетри первинного перетворю-вача вим1рювача потоку молока кореляц1йного типу. Створено программ забёзпечення i проведено кодегюзанкя процесу smíhh швидкос- . т1 вмолочноыу влаЕз1 доШвого апарата п!д час до!ная в1д 1нтен-сивност! молоков1ддач1. сптим1зован1 геометричн! параметри первинного перетворвваза эаповненяя трубопровода молоком. рогроблен! принцшгава схема, програмн! васоби1конструкц!я кореляц!йного вим1рювама.; Створен1 вассОи для л1неаризацП вих!дно1 характерно- ¡;-гаки та щ»ведвя1 «есп0р®1вятагьн1 досл1#кейня виШрювача.

Особиста участьв опубл1коЕаяи( у са1вавтйрств1 працях ста-новять 40 - 60 %.

На за*не» гшосяпся: результат?! тесретичних доогйджень динамки руху молока в шгочнему гданз! доШного апарата; резуль-

тати вибору та обгрунтування основюи параметр1в кореляц1йного вш1рювача потоку молока; результата експериментальних дослХджень та оптазацП геометричних параметров первинного перетворввача заповненвя трубопровода молоком; пршщипова схема, апаратШ та програмн! засоби вим1рювача потоку молока; результата досл1джень кореляц1йного вим1рювача потоку молока в лабораторних 1 виробни-чих умовах.

Апро6ац1я робота. С)сновн1 положения 1 результати роботи були заслуханг 1 обговорен!:на эв1тн1й конференцП викладач1в та асл1-рант!в Льв1вського державного с1льськогосподарського 1нституту за насл!дками науково-досл1дно! роботи 1993р. (м.Льв1в-1994); на м1жнародн1й науково-техн1чн1й конференцП з питань розвитку меха-н1зац11, електриф1кац11 та автоыатизац11 с1дьськогосподарського виробництва в умовах ринкових в1дносин (м.Глеваха-1994 р.); на М1жнародн1й науково-практичн!й конференцП "Випробування, прогно-зування 1 адалтаШя до виробничмх умов в1тчизняно1 та эаруб!жно1 техн!ки 1 техволог!й для рослиЕництва та твариннщтва" (м.Досл!д-¡шцьке-1395).

Вим1рювач потоку молода виконаний за результатами досл1даень демонструваься у НаШональному вкставочному центр1 при Каб1нет1 ШнЮтр1в Украп.и з 12.02 по 15.02.1996р.

Публ1кац11. Основний.зм1ст дисертац1йно1 роботи опубд1ковано у п'яти робота?, в т.ч. авторське св1доцтво N0 1706483.

Структуца та обсяг дисертацП. Дисертафйна робота включав вступ, п'ять роздШв. висновки 1 пропозицп, б1бл1ограф1чнфй список та додатки. Загальний обсяг дисертацП 220 стор1нок. в т.ч. 135 стор!нок машинописного тесту, 20 таблиць, 60 рисунк1в. Б1бл1ограф1чний список нараховуе 96 найменувань.

- 5 -ЗМ1СГ РОБОТИ

Вступ. Обгрунтована актуальШсть роботи, викладен! ссновн! полсження, що виносяться на захист.

Р03Д1Л 1. Сгляд кетод1в зкы1ркзаиня Ектрает стссозно згстосузанип 1х в засобах обл!ку молена та керувакпя тек!Ю7.ог1чш5< провесом калашного до!ння

Характерною особдив1стю 61лыюст1 вим1рювач1в кШкост! молока е: неефективн1сть 1х очищения в 'автоматична циркуляц1йн1й -систем! до1льно! установки, а також вЗдоутшсть електричного сигналу на виход!, тобто вони орШтован! на в1зуальне визпачення к1лькост! надоеногс молока.

Анализ аснузочих способ!в 1 засоб!в втарювання ¡адькосп р1-' дини для виявлення. можливост1 1х адаптацП до зим1рювання потоку молока в процес 1 доТння дозволив сформулювати специф1чн! вимоги, до яких в!дносяться: наявтетъ нормованого електричного сигналу на виход1; обл1к к!лькост1 надоеного молока у двофазовому пульсу-ючему потоц! з допустимо» похибкою ±5%; використання !нтенсивнос-т! молоков1ддач! для автоматичного керуванкя режимами роботи доильного апарата; в 1дсутн1сть негативного вшшву робота л!чидькпка на стаб1дьн1сть вакуумного режиму до1льно1 установки; ефективне очищения 1 дезинфекц!я приладу сумЮко э доальним обладнанням; стаб!льн1сть в час1метролог1чних характеристик, мал! габарита, висока експлуатацШа над!йн1сть, тощо.

Анал1з хенуючих аасоб1в обл1ку витрати р1дйни !э врахузаяням вищенавёдених вимог 1 умов застосування показав, ао для вим1рю-вання !нтенсивност1 м6локов!ддач! та кШкост! молою в процес1 до1ння, дощльно застосувати проточний вимЗрювач потоку _кореля-ц1йного типу з емн1скиш первинними перетверювачачи заповнення трубопровода. /

На основ! проведеного ачал!зу стану питания поставлен! такГ задач! досл1дзг.е;п>:

1. Провести теоретичн1 та експериментальн! досл1дження характеру руху молока б молочному шланз1 до!льного апарата в проце-с1 доТння 1 на його основ! обгрунтувати моллив1сть реал1аацП ко-реляц!йного методу ви.!1рювания 1нтенсшшост1 молоков1ддач1 та ос-ковних парачетр1в'вш1р»вача.

2. Дослхдити сЫвичн! властивост.1 молока та 1х вштв на ви-х1дну налругу первинного перетоорзвша йзпоьненвя трубопровода.

3. 0птш1зувати основи! Параметра перзшшого перетворювача заловненкя та вюаранача потс::у цолока. .

4. РозроОити апаратн1 1 програш1 аасоби вкы1рювача потоку молока та провести досд1ддашя його ы?тролог1чких характеристик в лаборатории Ьвиробнкчих умогах.

5. Провести техн1ко-еконо;Лчна обгрушгувания ефективност1 застосування ксреляц!йного в1ш1раваиа"> потоку иолска в засоОах машинного Д01ННЯ кор!в.

ГШД1Л 2. Тсоретичи! досв^спга д:игм1ки погону колока в процес! хоХння та ойгрунт/вапия оаюяш па?гуэтр1и к>ш1р;аача шграхн

Досл1дкенню процесу тршгспортуваиня молока в шланз1 до!льно-. го ачарата присвячен1 робо^и як вИчнзшпшх, так 1 варуб!жних вчених. Вагашй вклад у розв'язааия цього питания внесли:. В.Ф. Ксрольов, Е.А. Келпио, В.П. Похвалекский, АЛ. Зеленцов, Й,А. Цой. Л.П. Картаюв, А. I. Фененко, С.П. Л1цинськнй та 1нш1. Однак, деяк! питання. то стосуються динам!ки руху молока в процес! до!н-ня, заливаться недостатньо виов1тден1аш.

Наш розроблено ф1вичну модель роботи доЧлъного апарата (рис.1), в як1й рух молока розгдядаеться як окрем1 порцП моло-ко-пов1тряно! сумШ э врахуванням впливу 1нтенсивност1 молоко-в!ддач1 Ом та зм!ни вакууметричного тиску Р(Ъ) в мсшокозб1рн1й качер! колектора у вигляд!: '' ,

>рЦ21ш У0Ро

гЬшБщ2

де, Ра-ном1нальний вакууметричний тиск; У0,Рй-початков! значения об'ему 1 тиску в камерах, щр з'еднат 1а'п1дд1йиовш.!и просторами догльних стакан1в; 1ш,0цьЗш-доБжина, внутршшй дгаметр та площа поперечного перерезу молочного шланга;Х-коеф1ц1ент; р-гус-тина молоко-пов1тряно! сум1ш1; 11,1-тривал1сть норех1днего процо-су та б!жуче значения часу; п-геометрнчна р1знлця р!вн!в початку 1 к1нця порцП.

Такох одержано залекн!сть шввдкост! руху порцП молоко-по-в1тряно! сум1ш! йШ в будь-який момент часу у вигляд!:

0(1)

УоРоБи

^а АСДп

(Уо+йиНЗДОри • 2с1ш5ш11'

СИ. (2)

Рис.1. Модель роСоти Ильного апграта 1-камера гм11Шого-!;етг/ пульсатора; 2-пов1трянкй ииапг: э-м1гс: т1шкзв1 кшери до1льшк стачан1з; 4-сф1нхтери д1йск; &-п!дд1«кс : камери до1»юи ст8кгз1в; • 0-коик>ж>зб1рна камера колектора; /-ка-лЮровалий отв1р; 8-иозсчвий. планг; 9-шдокоз01р;шй б1дон.

Роэв'язуши р1вяяиня (1) 1 (2) з1днос;ю !}(1) методом пссл!-дозиих ^лгстъ '(1хэрэд1й) дет р!пн:*х значок ча^у та 1кто;:сие-ноет! гл 1нтегр/£ЗД за чпсся, отрямэтао поселков©

значения 'яййу а' ыаясмсз01рв1й каиер! колектора та швидк1сть руху

порцП молоко-пов!тряно1 суы!ш1 на к!нц1 молочного шланга, де пе-редбачаеться розм1щення вим!рювача потоку молока (рис.2). Остановлено, щр ишидк1сть руху молоко-пов!тряно1 сумш! В Д01 ЛЬНО),ГУ шланз1 е зм!ннога 1 за певних умов досягае 8 м/с. •у.м/с

Р.

кГ1а

28

24

20

16 Рис.2. Залекн1сть

12 пюидкост! руху

молока 1 перепаду

вакууметричного

В таску в!д

1нтенсивност!

4 ыолоков1ддач!

О 1.2 3 4 5 <5,л/хв

Для вим1р»вання поток1в з такс» пеидк!стю доц!льно викорис-тати перетворювач! д1електричного типу, осгальки вони б найменш !нерц!йними.

Для проведения експериментальиих досл1джень було вибрано ем-нЮний первинний перетворэзач 1з спршшаючими елементами, викона-ний у виг ляд 1 пари плоских к1лець, то розм1щен! на зовн1ш1й по-верхн1 трубопроводу.

Сетйльки витрата молока, щр рухазться в частков„ заповненому трубопровод! визнздаеться як добуток площ! поперечного перер1зу р!дини в будь-який момент часу на швидк1сть 11 перем!щэнйя, то вктршання в процес1 до!нкя можна розглздати як дв1 неазлежн! техн!чн1 вадач1. Якшо ступ!нь заповнення в достатн1й м!р! над1йно оц1кюеться вих!дною величиною первинного перетворювача валовнен-кя, то визначення швидкост! ноже бути вд1йснено вюарюванням часу т проходхення певного перер1зу молока в1дстак1 С м!ж двома пер-вишыу. перетворзовачами:

¡> - Ь/Т . (3)

Якяо дспустнтл, по силов! л1нП елскгричного поля первияксгс перетгбпззача по виходпть га його мел! внасладо:: велико! д1еле:-гг-рично1 прош5КНост1 матор1алу корпуса 1 коло!«, а такса: виссзд! активно! пров!дност1 «шока та в1дсутност1 втрати за рахунок активно! пратиднсс?! корпуса, а поверхнев! явица на спрнймавчкх елемектах ке зм!нн1 в час! за рачунок живлення первинпого перет-ворювача шШшим струксм 1 в1дсутност! контакту з молоко«, то схема зачйценкя йсго мохе бути зобракена у вигляд! (рис.3):

?У:с.З. Схема зач!цення первиннсго перетворввача эаповнення трубопроводу

!—Т_____._J

до, Г-геяерзтор синусо1дально! напруги; дсдзтковий 0П1р; АД-ампл1тудний детектор; Е^-оп1р молока; Сп.Сс,См,Сп'-емност1 по-в1тря, скла, молока та пов1тря в молоко-лов!трян!й сум!ш1, в!дпо~ вхдно; СС1,СС2-перех1дн1 емнос?! через склянки трубопрсв!Д.

Тод! комплексной оя1р мояе бути знайдений як:

1

1 - 2сс1 + 2сс2 +

'(Ал ^ >

(-

(4)

Шдставизли значешш складсвих опор!в в комплексна форм1 1 а!докремизяа активиу 1 реактизиу' складов!стримуемо р!вняеяя модуля комплексного опору у вигляд1(5).

Як видно.!з схема гзыШення (рис.3) 1 р!внякня (5), у випад-

41

ку ру>:у двофааово! молско-пов!тря:ю! сумШ, емиссп Ог1 1 Ссо суттэво залекать з!д змочувано! поверхн! трубопровода, до м!с-

/, Ва Л2 ( Ва лг

/ ~5-5 + ^ + И«4" пгл2

г _ ----■ ■■ ■ — , (5)

( Ва л2 / Ва ч2

ДЭ,

ЧВг^ > ^ Ва

5 .1 и(См+С.п') в----- +

а ~ Вг+Ы2(См+Сп'}2' Р в(СЗс'1+Сс2) е2+Ю2(См+С„')2' •

о - кругова частота, о - 2ггГ; Г - робоча частсга напруги кивлэння давача, Гц; Б - активна проз!дк1стъ, С - 1/йм; Сзх -вх1дна активна прозадшсть.

'титься в зон! дП електричкого пол?, свряйшзчих елаге»г!в.

0ск1лыш д1електрична прошсн1сть молоха загшть в!д його складу, то 1 е).:н1сть С>: е не исстИша.

Пров1дн1сть молока, яка сутгево залешто в!д його хаыгчного складу, визкачае аотквний оя1р иоло.-л Р^, Еоаа буде зкосити по-хп5;-гу у визначеиня коеф1ц1ента еаяознэнна. Але, якцо пров1дн1сть молока е виоокол, а плоца спряйугачкк елеиэнт!в та вхдеталь мШ ними незначна, то лачка пгралодькнх опср1в С» 1 Сп' буде матн малу час?1:у впливу па загаяышй оп!р. Кслмексщй оп1р первиннсго перэтворювача я основному огумовлзааткся емностями СС1,СС2< як! б Фуккц1ями т1льки коефШента еаловг.ешш К*».

Щодо чсчност*. визначенш часу х проходг.ааня певного перетину В1дсган1 М1ж двома первшшкш; перзтворазачгни, то основна похибка його визначеиня обумовлена недостаткьса т!снотсю кореляц!йного зв'язку м1ж реал1эац1яьи двох парер!э1в випадкового проаесу, яка к1льк1сно оЩгшеться коефИдевдш взазшо! кореляцШю! функцП.

На основ! налих досл1даень встановлено, цо эастосування кла-сичких метод!в кореляц1йного та гармоничного анал1з1в яри заданих опара?них засобах не знайда практичного застосування, внасладок ведшео! дискретност1 вюЛрювання та суттевого ускладнення''прог-раиного забезпечення. Тоэд визначеиня ввидкост1 потоку молока в процес! до:кня дацгльно здИюнювати алараткэ-прогршним способом,

де оц1нка пвидкост! зд!йснзоеться за зм1щенням фронт!в с;ггнал1в обох перетворювач1в. яке юрелюв 1з зсувом реал1зац1й вШлому. Перевагся даного способу вжзначення часу х е суттеве спроцення програшюго забезпечення та досяглення високо! точност1 вкм1рю-вання за рачукок того, '¡до процес визначення часу х буде виконува-тись один раз за кат.с-н цикл роботи доТльного апарата 1 поэа основною програчою, тому не буде суттевих обмежень щодо швидкодП м1кропроцесорних засоб!в.

РГОД1Д 3. Врягрзыа I нетодета експержеетгашгаз досл1дггань

Програма экспериментальных досл1джень передбачав:

- досл1дяеннч динам1ки руху порц!й молоко-псв1тряно! сум!и1 в молочному иланз! до!льного апарата в процес! доЗвня;

- обгруятузання 1 оптнм1зад1ю осковнкх гесметричних пасатат-р!в первинного перетворювача;

- - аптим1зац1п геометрячних парзиэтр!в вгапрввача гнтенсив-ностГ иолоков1 ддач!;

- обгрунтуванвя 1 оптга-!1зац1м алгоритму в;м1р»вання та об-робки результат1в.

3 мзтсю п1дтвердаення в1дпов1дност! тесретичних залежиостей динам!ки процесу транспортування молока'в слгяз! доТдыюго апарата проведено експершэнтааьпэ досл!дкання руху на ■ лабораторному стенд!, розробленому на кгфедр1 нехая!зац11 тваринництва Льв!всь-кого деряазного с1льськогосподарського 1кстнтуту (рис.4).

Осноеоз стенда в фрагмент доТльно! установки ЛАС-2Б. досл!д-ження проводились при ' ф1'ксоваяих з час! значениях !н?ексивност! шдокоз!ддач!. При праходшт! ''колоха через вим!рювлч на виводах блоку первппкоГ оброСки 1вформац11 отрямувава аналогов! сигкаги э дзох первниних поретзсрзовач1в. Величина илх сигнал!в в!добратаоть ступ1ш> ааповнеяня шгоком' поперечного' перер!зу молочного шланга. _ Сигнала подавались на галызааометри св!тлопроменевого осцилогрпфа Н-117 для ф1ксая!1 реа?!зап1й процесу на св!тдсчукшвому папер!.

- 12 -до штшвму

Рис. 4. Схе;.:а лабораторного стенда

1-штучне вш'я;

2-до1льний апарат;

3-вим1рювач потоку молока;

4-х-:йЛ0К03б1рш!й 61 дон;

5-ОСЦИЛОГраф Н-117;

6-хпстк1сть для вир!внювання р1вня.

Чал зы1аення реал1защй х визначався шляхом зам1р1в реального ом1п>ення осцилограм з використааняы часових в1дм1ток.

На основ! цих досл1длень оОгрунтуаан! ссяоен! геометричн! параметри первинного перетворювача.

0пт;й11зац1я геометричних параыетр1в вим1рювача 1нтексивност1 молоков1ддач1, стосовно карзляц1йного способу вкм1рввання, ад1йс-нена га двома критер'1ями. Це максимальна т1снота кореляц1йного зв'язку випадкового процесу у двох перер1зач 1 точн1сть вим1рю-вгкня часу ароходження молота ниш.

Обгруитування геометричних парачетр1в первинного перетворю-вача зд!йснено оптиы1заШею за критер1ем,др в1дображае м^ссшалъ-ке злзчекня чу?лквост1 та м1н1мальне значения похкбкк вим1рквання.

На зар!г-;1ю приведено! похибки вим1р»вання влливае х1м!чний

склад "молока, тому визначаяи д1апазон зм1ни активно! пров!диост! молока залеяно в!д фактор1в. со впливають на'його х!м1чний склад. Змнгаа д1електрично! прошашост! кодока в первому наблияеян! нсх-тували, оск!льки воза в1д х!«!чного склаиу ваяеяить в кезначн!й м1р1. Як видно- 1з схемн зам!щення (рис.3) при пэралельному п!д'-едианн! С^ ! вплав зшни даелектр;ге;-:а! проникяост! на комп-лексний оп1р е мадим.

Експеркыентадьп1 досл1дяення «шаво! зм1аи 'гзсгивно! пров1д-ност! молота аалеяно в1д !ндиз!дуальних' особливостей тварин се1-ку. пер!оду лагсгацП) та 1нешх факторхв св1дчать, цо вар!ац!я пи-томого активного спсру становнла в!д 0.132 до 0.213 кЯ-Ьм.

0птим1зац1п геометричшм парамотр!в зг!дно а формулсэ(5)врс-вели досл1дхення!< чутлдохя! сприйуаэчих елеиент!в первквкого пе- . ретворззача. При цьо»гу визначили, цо б!льн об'екгдвкоэ харзгсте-.ристикоэ 1квар!5нтнся до схеми вксочення первинного перетвсрззача

Рис.5. Залежн1сть комплексного опору лервккнсго перетворявача в1д геометричних парзме.тр1в сприймаючнх елемент1в при ваповненн1 його молоком при тсвцин! ст!кга трубопроводу 0.6мм 1-в1дстань м!ж к!льцями 1-5 мм; 2,3-те саме для 1.-10 1 1.-15.

у вкзЛрювалъну схе>.<у е його кошзлексний onlp, який обумовлюе величину вих1дного сигналу вк.Иривача (рис.5).

Для з'ксування впливу на кошлексний oníp xím!4hhx властиво-стей вим!р»вакого середовища 1 диференц1ацИ його складових, екс-периментально визначено суыарну емнЮть при заповненн! первинногс перетворювача рхдиноя a piaHiaai ф1аичниш властивостями (рис.6).

6 >1 /

- уу

3 L=-2 .

"Ï

Рис.6.3алезш!стъ сумарно!

6МН0СТ1 перетворювача • в!д жирини сприимаючих елеменг!в. 1,2,3 - заповнення кервинного перетворззвача дистильованою водою при в!дстан1 ы1ж к1льцяш в!дп0в1дн0 5, 10 i 15мм для т0вщюя5 ctlhkm

трубопроводу Т-1.1 им; 4,5,6 - те саме для пов1тря;

О 5 10 15 В.Ш

0лтим1вац!я геоиэтричнях парааетр1в первинвого перетворювача

зд1йсиовал;ась пссуком шссиуазьЕого значения крй:-ер1», який е в1днопеншш дивам! чкого д1апагояу комплексного опору нэ заловяе-ного 1 заловпеясго ыолско^ первинкого перетворювача. Комшексяий onip визкачеио эгХдно s одергдчр1вняинями регрес!й (6), (7) та saaexHicra (5)

Rnr-IQ. 0638-4.09Ш-Т-16.7511 • В+12.3656 • L+1.0039 • Т2+

+3.8167'B2-6.6^3-L2+8,14-TB-0.66-TL-0.35-BL , (6)

ÎW-18.1099-3,78а7-Т-23.СЗЭЗ-В+0.6404-L-2. 9542-Т2+

+14,9767-B2+0.^17-L2+14.3293-TB-0.6857-TL . (7)

Для слшЛэацП nap£ü2Tpii> за вказачкм критер!ем виконано модедивання з йжористалняу EG.Í (рис.7). В результат! отриыаио' Tarci оптимальн! парааетри: инрзат к!лець та в1дстань шж кташ - 5 Ш при ТОВШШ1СТ1ККИ скляного трубопровода 1.05 мы.

Р\:с. 7. Зале.тн1стъ критер!ю спткйзацП перв5й!яого перетворивача в!д зы1ки йогр геометричних пзраметр13

Експер;кэнтагьно остановлено, гр вгх1дяз величина первинкого перзтворэвача кедШйно залечить як в1д -ступеня залопнс-ши трубопровода колонои,. так 1 в1д лросторсзого рсзкяувзтга 1 Сср^я потоку. Забезпечеиня р1эвого простсрогсго рсзтсгувзяня 1 форми потеку р1дЕШ в поперечному нерерШ трубопровода при ф!ксованому коеф1ц1ент1 заповнення р1дшш досагагссь ро^Л^эп&ти останньо! М1Я станками щшндркчнкх вставок, гаа:-х1азьно розтааовашк в зо-н1 д11 елетричного поля пёрвинкого перетвсрэвача.

Як св1дчать результата дссл1длепъ (рте.8). крутизна характе-

и.Вг

1/4

1/2

3/4

Рис.О.Залетйстъ г-слднсго сигналу первинного перетворэвача лад ступеня заповнення 1 прссторозого розы1пзэння потоку молота.

•'•-зап

ристики нервинного перетворавача суттево зменшуеться !з зб!льЕен-ням його заловнення и-Г(Каап) та в!ддалення потеку молока в1д пе-риферП трубопровода и-Г(!?). ' '

В кореляЩйних зиуЛрхзвачах потоку для эайезпечетш необх!д-но! точност1 вш1рх)вашм основною угловою е досгатньо вксский кое-ФШбнт кореляцгйного ав'яаку м!к реад!зац1ями двох перерхзхв ви-падкового процесу, стркжшого в1д первааших порстЕорввач!в, кЫь-к1 сна характеристика, якж; визначена на лабораторному стенд I.

Результуючса величиною в експеримент! була тЮнота кореля-Шйного зв'язку тхСЬЛ'), яка мение залежить в1д зм1нн 1нтенсив-ност! молоков!ддач1 при в1дстан1 м1к первккнкш перетворавачами 1.-50 ш (ркс.9). НКВК

0.8 0.6 0.4

0.2

О

——«V-

1

/ г / • - Ь-50ш

! / о - 1»75мм а - Ь-1Э0мм

(

Рис.Э. ЗалежнЮтъ характеру кореляцШого зв'язку м1ж реал1зац1ями в двох перер1зах випадкового процесу

0.5

1.0 1.5 2.0 2.5 а.л/хв Р03Д1Л 4. Розро5ла 1 д;зся1гягиня 1цдаДуального Ека1ркаача потоку молока коразздШогб пшу

Роэробку апаратних 1 программа засоб1в проведено в1дпов!дно ■ 1э резреблеюши нами зих1дакми вккогами та функцЮнальнш характеристикою доШного ачарата, обладяаиого 1ндив1дуальним вим!рв-вачем 1нтенскзност! модоков1ддач1.

В результат! розпод1лу функц.!й м1и аларатною 1 прогр&чною частиками вюлрввача 1н?енсивяост1 .кодоков!ддач1 аларатно визна--чаеться стутнь заповкення трубопровода, .адзратно-прогргазю -швидк!сть руху процП молоко-пов!тряно! сум1и! 1 програчно - !к-

тенсивн1сть молоков1ддач!, часов! характеристики процесу.до^ння, б!луче значения к1лькост! молока, вв!д технолог!чно! 1нформац!1, формування ! видача сигнал1в керування режимами роОоти доТльного апарата, в!добракення 1нформац11 на робочсму м!сц! мзйстра иашин-ного до!ння та оЗм!н 1пфорыац!ею з центральною EGM.•

Обгрунтувазшя рац!онадьного алгоритму обробки хнформацП для визначення пшидкост! потоку молока зд1йснено иоделюзаниям сбчис-люваяьного процесу на персональной ЕСМ. Виявлено >найб!льш рацЮ-напьний аларатно-програмний алгоритм суть якого' полягаэ з тему, що при проходкенн! Фронту nopull !юдско-пав1тряно1 сум1н1 через перший первинний перегворавач вмикаетася таймер, зупнкка якого sfliKCHSSTbCH проходженням фронту через другий первинний перетво-рювач. Реал1зац!я даного алгоритму забёзпечена схе!шкм р!иенням.

I-о +53

Ех.1 гу^ _

Рнс.10. Схема апаратних засоб1в для визначення часу зм!щення реач1зац!й двох

ПврВШШКХ

перетворазач!в

Розробпений на ochoeI даного способу вим!рювач потоку молока складаеться з блок1в аналогово! та ш:Фрово1 обробки !нформацП (рис.11). Яо складу двокачального блоку аналогово! обробки 1нфор-мацП входить давач is сприйыаячими елементами, виконаними у виг-ляд! двох к!лець (2,3), одне з яких з'еднале з корпусом, а друге через додатковий onlp з генератором синусо1дельно! напруги 1 з акшптудои 12 В i частотою 3.2 МГц. Паралельно 1м тд'едиан! дво-п!впер!одн! гмпл!тудн! детектори (4.5), з'еднан! з операцШшми

Вх.2

D1 - КР1816ВЕ35 D2 - К1&5ТЛ1 D3 - К572ПВ1 II - КТ315И И - 1 кСм

D3

Шдсилювачами (6.7). Цифровий блок обробки 1нформац11 складаеться з АЗШ (8). аналоговий вх1д якого п1д'едяавий до виходу п1дсилюва-ча першого каналу. Виходи цифрового коду АЦП п1д'Еднан! до порта Р1 однокристально! ы1кро-Е0М (10). Аналоговий сигнал з п1дсилюва-ча другого каналу через пороговый елемент (9) з'еднаний з тесто-ваним входом м1кро-ЕШ.

Рис.11.Блок-схема вим1р»вача ¡эдщ з апаратно-програмним способом визначення ШВИДКОСТ1 потоку

До козгу Р1 адсзг: п1д'СА;;гаг1 блс:: 1ндккац11 та клав1атура вводу техЕогоПчно! |1&оригц11.А до.чогарьох старвих розряд1в порту - Р2. п1 д * еднгглнах дош^р^ор.сшщи акзго утгорэять дану керува-.нш ревдсин робота годного взщта,-. 1ишшЦсо.й,А1Ш. Пей порт таяож вшюрвсг-сйуепоа «¿я содсу 1кфор«зц1е» а центрально» еом.

Дга егЗоздечвгзга орсгрсео! Щд*р1шн роОотовдатност! ача-ратаих -860015113. врсш?дек:-?й 13£рого1 обробки 1кФормадП та зв'язку з .цеятраяьЕом £Ш срограаа с подах еаеыЗлера ы1кро-ЕСМ.

Л1неадазац!и харажо&жта та маоэтабування реали-

зовано таблично а паа'ят1 1йкро-ЕШ (рис.12).

Досл1к;еш1 хсрактерисяяс . ¿им1ршача потоку

шдока проведен! щи кЛв! технолог1чиих садакетр1в до1львого об-

К3

ЕО СО АО 80 60 40 20 0

Зп.%

4.0

— - - - - - - - / - - - 7 / р- -

- - - - - - - у - - - - - - -

- - - 7 ? г1 / - 7 \ А - - - - -

1 / - - - - - - - - - -

*

£

20 40 60 80 АО СО ЕО

Рис.12.Л1неаризац1я 1 масптабувания

ЕИХ1ДНИХ

характеристик первинного перетворювача та впм1рзаача.

Рис.13. Залежн1сть приведено! похкбки ВИМ1рЬ22Ш1Я В1Д 8М1НИ дестабШзуючмх фа:стор!в та зм1ни 1нтенсивност1 юлоков!ддач!

5 3.0 0,л/хз

Р:;сЛ4. ЗадзззИсть

приведено! похибки

зт-йрязалал

ври ш1нн!й в час!

1птенс1шност1

г:одоков!ддач1

ТЦ.С

ладнання в допустимих межах (ркс.13) св1дчать, що похкбка вкм1р:з-вання не перевищуе 4.572.

Виробнич! вотробування вим!рхжача потоку проведен! на тва-

ршшицьк1й ферм! учгоспу "Дублянський" Еовк!вського району Ль-в1всько! обдаст! в rpyni кор!в чоряо-рябо! породи s р!знимк характеристиками MOEOKOBiiwa4i та а одноразовим надоем не нижче 3 дм3 (рис.14.) показали, цо вим!рювач в!дпов!даз вимогам стандарту на !ндив!дуальн1 вим1рювач! потоку молока.

Р03Д1Л 5. Еконоздчва е&екташпсть заотосуванпя RoïjaHoro аларата з иш!рквгкеы потоку цолока нореляд1йнаго ззшу

Застосуваняя доТльного аларата, що працое !з зм1нними, за-лежна Bifi Днтенсивност! молоков!ддач!, режимами роботи доаволяе досягти нозих техн!ко-екояом1чних показник1в: сптимального керування режимами роботи доЗльного апарата; зменшення затрат прац! персоналу за рахунок уникнення операцП машинного додоазалня; ор-ганЦацП рац1онашю! год1вл! эалежно в1д !ндив!дуально! продуктивное?! тварики; зб1льшешя строкувисокопродуктивноТ експлуата-ц!1 дШих KopiB та б!льш првно! реал!зац!1 1х генетичного потен-ц!аяу; сприяяня автоматизадИ зооветеринарного обл!ку; дозволяв оперативно втручатись в техкодог1чЕий процес .вирабнщтва молока.

Сумаркий оч^вакий ефект в!д впровадаення розрсбки у вироб-ництво в розрахунку ка ферму 200 кор1в становиткме 1164.191 млн.крб/р!к. , :

СуыарШ додатша! кап!таловклддення на впровадаення АСК ТП виробництьа молока 8г!дно з експертнов оЩнкою становитимуть 2030 ылн.крб. За даних умов строк окупь'ост! кап1таловкаадень при впро-вадаенн1 АСК ТП буде 1.7 року.

вшюш i ПРИКШЩГ

1.»На основ! анал!зу технолоПчних ! lemimm параметр1£ вим!рювач!в потоку всташвлено, во для застосування в молокопро-в!дн!й л1н1! дэ!лъиого аларата доц!льно вккоризтати корелдц1йний saciO вимхрюванкя.

2. Встановлено, що для !нтепсивност! нолоковШач! 0.2...6.0

дяР/хв молоко в молочному шланз! до!льного апарата транспортуеть-ся окремими порц!ями з нер1вном1рною шввдк1стю, яка для менших значень 1нтеноивноотх молоков!ддач1 досягав 8.1 м/с. Одержан! ре-зультати покладен! в основу розробки кореляц1йного вш!рювача потоку молока.

3. Анап1з теоретично! залежнсхзт! модуля комплексного опору лервинного перетворовача заповнення трубопровода показав, щр при ширин! сприймаючих елемент1в 1 в1дстан1 ы1я ними 5мм та товшш! скляно! ст!нки трубопровода 1.05мм мохе бути усунутий вялив ф1-зичних 1 х1м!чних властивостей молока на вих!дну величину перет-ворювача. Ц1 параметри в!дпов1дають максимуму критер1ю оптим!за-цП, ир в1дображаб в!дношення динам!чного д!алазону первинного перетворювача до вар!ацП його вих1дво! величина за рахунок зм!ни властивостей молока.

4. Експериментально встановлено,1 цо нормований коеф!ц1Бнт взаемно1 кореляц!йко1 функц11 випадкового процесу у двох перер1-зах залеяшо в1д в!дстанГы!я первиннкми перетворювачаш (50,75 ! 130мм)'! 1нтенсивн1стю молоков!ддач!,1до зм!Егюалась в!д 0.4 до 2.8 л/хв, кодивався в межах в!д 0,277 до 0.911. Тому, 1з враху-ванням б!льш стаб1льних значень коеф1ц1ента кореляц!! оптимальною в1дстанню м1ж первиннкми перетворивачаыи с 50 мм,

5. Внасд!док значного обсягу обробки цифрово! 1нформац11 ке-рування процесоы вим!рювапня, воображения та сбм!ну у вкы1р»вач1 доц!льно застосувати однокристальиу м1кро-ЕШ.сер!1 1816ВЕ48.

6. На основ! моделювання процесу вим!ровання на ЕОМ встановлено. цо для вим1р»вання 1нтенсивност1 ыолоков1ддач1 в процес! до!ння найбНтш придатним при вкаааних засобах вгоИрпвання б апа-ратний спос!б вим1рювання ступеня заповнення трубопровода 1 апа-ратно-програмний спос1б визначення швидкост1 руху молока.

7. Роароблена методика та досл!дне сбладнанвя дозволяе в лаг бораторних умовах моделювати процес транспортування молока в мо-

лочноыу шланз1, доТльного аларата та зд1йсншати л1неаризац1ю .1 тарування первинного перетворювача та 'вям1рювача потоку молока при пост!йн!й 1 зм!нй1й в час! 1нтенсивност1 мсшоков1ддач!.

8. Лабораторн1 та виробнич! дослШсення вим1рювача потоку молока показали, до при зм1н1 дестабШзуючих фактор1в в допустимте межах, приведена похибка виы!рювання ве перевшуе 4.6Х.

Я. Розроблений вим!ркшач потоку молока в склад! багаторежим-ного до!льного апарата жоаволяе реад!зуваги наступи! функц!!: ви-ы!рювання хнтенснвност! могоков!ддач! i к!лькост! молока; форму-вання керуючих сигнал!в режимами роботи до!дьного апарата.

ю. Впроваджеввя доШного апарата 1з 8м1нними в процес1 до-!иня режимами роботи, оЗдаднаного !ндив!дуальним кореляц!йним ви-м1рювачем потоку ьшока, на ферм1 з погол1в'яы 200 гол!в эабезпе-чить оч1куваний еконоы1ЧЕИй ефект у розы1р! 1164.191 млн. крб/р1к (в Щнах 1995 року) 1 отрок окупкост! кап1таловкладень 1.7 року.

Основы! положена jÇKcepïauiï зккладан1 в наступиих робота:

1. Сиротюк В.М,, Сиротвк C.B., Фененко А.1. ООгрунтування молишвост1 ргал1аад1! кореллц1йного вкм1рювача к!дькост! молока в npoueci flpÏHHK:Tea.ion.//3siïHa конф. викладач1в та асп1рант1в Льв!в. дер*, с.-г. 1кстйтуту sa иасЛдками науково-досл!дно! робот 1993р.-ЛьЫ»,1Ш.'С.т-165.

2. Сироявк C.B., fiarapi» В.Т. ДосИджекня датчик1в потоку молока Б кшшшу шанв! доШкого аларата:Тег.доп.//Ш.жнародна наук.-техн. коаф. s гаггакь роз«тку иехан18ацЛ, едектриф1кац11 та автоматяэаЩ! сШсъкогсспогарськоговиробнши'ва в умовах рин-ковкх в1дносна,-Глевахадем.-С. 149-150.

3. СирояЛ В.И.. ВоробкевЕЧ B.D., Сироток C.B.. Фененко А. I. Обгрунтувавня способу вианачення швидкосП руку молока при коре-лящиному вкм1рюваяв1 1нтенсивност1 молокоа1дда.ч1:Тез.доп.// М!ж-народна наук.-яракт. конф. "Випробування.прогаозувачня 1 адалта-

щя до виробничих умов Е1тчизняно1 та sapyôixHoï TexHirai i технологий для рослинництЕа та ТЕаринництЕа". -Дослгдницьке, 1995, -С.200-201.

4. Сиротюк В.М., Сиротюк C.B., Фененко A.I. До питания дина-маки руху молоко-повiтряно'1 cyMimi в молочному шланэ1 доильного апарата//Механ;гоЕан1 процеси ciльськогосподзрського виробництЕа. -Льв1в:Льв1в.ДСГ 1,1995.-С. 48-54'.

5. A.C. (JÖ170B483 AI СССР. Индивидуальный счетчик молокз. (Сиротюк C.B. .Сиротюк В.Н. .Дмитрив В. Т.и др.,)0публ.23.01.92.Еюл.З.

6. 17Р.5.2.1."Розробити HayKOBi основи взаемодп 61отбхн1ч-ного механ!зму "людина-машина-тварина" та Еизначити параметри та режими роботи засоб1в механхзацИ дошня кор1в.НаукоЕий SBiT. "/РевстраЩкний Но 01934034273 Глеваха, 1МЕСГ УААН.1995.

АННОТАЦИЯ

Сиротюк C.B. Обоснование и оптимизация параметров корреляционного измерителя потока молокз в процессе машинного доения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства, Национальный аграрный университет, Киев, 1995,-220с.

Приведены результата исследований динашки движения молочно-воздушной смеси и начального перепада Еакууметрического давления в молочном шланге доильного аппарата в процессе доения, обоснована структура и оптимизированы параметры первичных преобразователей заполнения трубопровода молоком и измерителя потока молока.

Разработаны принципиальные схемы индивидуального корреляционного' измерителя потока и количества молока. Приведены программы поддержки работоспособности аппаратных средств, а также упрагле-' ния режима»® работы доильного аппзратз е зависимости от интенсивности молокоотдачи.

Испытания измерителя в лабораторных и производственных условиях показали, что относительная погрешность измерения количества молока ке превышает 4.6%^ Результаты исследований использованы при разработке проекта."ФАЕ-800".

'*■--"";-- . '.'ЛкварЛАГХСН ■ : . S.SyrotJuk. Substantiation and optimization of the parameters of correlation milk flow gauge in the process of machine milking.

Dissertation for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, speciality 05.20.01 - Mechanization of agricultural production. National Agrarian Unlversety, Kiev, 1996.

Theoretical investigations of milk and air mixture movement dynamics and vacuum-gauge pressure initial fall in milking apparatus milk hose in the milking process, strukture substantiation and optimum parameters of initial transporter of milk duct filling, milk flow gauge as well as investigation results are cited in thesis.

Fundamental schemes of Individual correlation milk flow and quantity gauge are worked out. Programs of apparatus facilities efficiency maintenance as well as milking apparatus operation rates management depending on milk efficiency, intensity are listed in dissertation.

Tests of milk flow gauge under laboratory and production conditions proved that relative error of milk quantity measurement does not exceed 4.6X. Investigations results were used in proect "FAF-800" (Farm Automation of Future).

Ключав! слова: доШвий апарат, динамична модель, шланг мо-локопров1дний, вии1рввая потоку молока. вим1рювач запознення перерву,. комплексный onlp, сумарна емк!сть. первинний перетворю-вач, оптим1аац1н.