автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров агрегата индивидуального доения коров со шланговым вакуумным насосом

А

На правах рукописи

СКЛЯРОВ Александр Иванович

-г

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ АГРЕГАТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЕНИЯ КОРОВ СО ШЛАНГОВЫМ ВАКУУМНЫМ НАСОСОМ

Специальность: 05,20,01 - Механизация сельскохозяйственного производства

-Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОренЗург-199 7

Работа выполнена в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель

■ доктор^технических наук, профессор В.Ф. Ужик

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор A.A. Аверкиев

кандидат технических наук, доцент В.Т. Козлов

Ведущее предприятие: Институт животноводства Украинской академии аграрных наук

Защита состоится" gl " марта 1997 г. б "14"_часов

на заседании диссертационного совета Д 120.95.01 при Оренбургском государственном аграрном университета (ОГАУ)

Адрес: 460795 Оренбург, уд. Челюскинцев, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОГАУ

Автореферат разослан "_" февраля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

П. И. ОГОРОДНИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ; Актуатаность работа. В последние годы наблюдается снижение поголовья дойных коров в'общественном животноводстве, в то же время отмечен рост их численности в частных подворьях и индивидуальных фермерских хозяйствах. Однако отсутствие технических средств малой механизации, максимально приспособленных для хозяйств с малым.числом животных, не позволяет вести хозяйство*с достаточно высотой эффективностью. Это в полной мере относится и к процессу доения коров. Зачастую в условиях частных подворий эта операция выполняется вручную. В настоящее время промьвшенностьо освоен выпуск ряда доильных установок малых типоразмеров для.ферм с поголовьем от 10 до 50 коров. Они зкяшааг вакуумную, аппаратуру, вакуумпро-вбдкые и мологеопроводные (для АДМ-8) линии, доильные аппараты и: др. вспомогательное оборудование. Наряду с этим ведется выпуск и индивидуальных доильных агрегатов для обслуживания животных с численностью до .10 коров.- Отличительная их осо-. бенность мобильность, наличие- встроенной вакуумной аппаратуры, питание от однофазной сети переменного тока. Как стационарные, так и мобильные агрегаты ¡соютлзктуются двухтактным!! доильными аппаратами типа АДУ-1 и АДУ-1-03, реже -трехтактными "Волга".

Известно, что коровы • обладают ярко выраженной неравномерностью развития'долей Е124е!ш. : Поэтому при использовании серзгйных дсшаных аппаратов но ксклачается возможность вредного воздействия на шкочнуа железу коров. В условиях про-. «¡зленного кизотноводсгва ведется селгакцконный отбор животных, пригодных к игтппсщ. дознкэ, одним из критериев оценки при котором является именно згот параметр. - В условиях частных подворий .не представляется возможным вести подбор коров по этому признаку. Поэтому вопрос разработки доильного агрегата для частных подворий, обладавшего оптимальным режимом дсэния, исключающим вредное воздействий на молочную железу, является весьма актуальным и требует СЕоего решения.

Немаловажное значение : имеет и ,'моцкостная характеристика, агрегата.- Снижение затрат энергии на пргаод.вакуумного насоса такие сыграет своя роль.в повышении эффективности эксплуатация средств механизации доения коров.

Ревени» перечисленных вопросов посвящена настояния дис-

сертационная работа, выполненная в соответствии с дележе.,: комплексной программой научно исследовательских ра£э? Белгородской государственной сельскохозяйственной академии (номер государственной регистрации 01860125985).

Цель работы. Повышение эффективности машинного доения коров в условиях крестьянских подворий на основе создания мобильного агрегата с управляемым .вакуумным режимом и шланговым вакуумным"насосом.

Для достижения указанной дели были поставлены следующие задачи исследования:

- на основе анализа результатов исследований и известных технических решений выявить основные направления в создании ■агрегатов индивидуального доения коров;

- разработать новую конструкция экономичного агрегата с оптимальным вакуумным режимом -доения;

- теоретически . и экспериментально обосновать конструктивно-режимные параметры агрегата индивидуального доения коров. -

О&ьент исследований. Агрегат индивидуального доения коров. '

Предмет кс&ледо2зш:й. Рабочий процесс агрегата индивидуального доения коров, процесс откачки воздуха иг вакуумной магистрали агрегата шланговым вакуумным насосом.

Научную новизну работа составляют:

- обоснование направления 'в создании агрегатов индивидуального доения коров;

' - теоретические модели рабочего процесса шлангового вакуумного насоса; .

- конструкция агрегата индивидуального доения коров (заявка N. 95112069/13).

Практическую цепкость 1ше;ат:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-режимных, параметров шлангового вакуумного насоса; '

-.конструкция агрегауа индивидуального доения коров с управляемым вакуумным . режимом доения и шланговым вакуумным насосог.!, обладающая новизной. '

Реализация результатов всслгдоззашй.

"Цо результатам исследований подготовлено учебное пособие

"Агрегаты индивидуального доения короз" и рекомендации.

Агрегаты индигндуаягного доения коров с положительным эффектом внедрены я ряде хозяйств Белгородской области7-(совхоз "Допанский", АО "Страта Ссеотсз).'

Основные положения диссертащш были долсщены и. одобрены на научно-практических 'тифэренцпях чслсдых ученых и специалистов Нелгородскои ГСХА (Белгород, 1994, 1995, 1996), на. научно-техническом совете Комитета сельского хозяйства, продовольствия и торговли администрация Белгородской области (Белгород, 1995). ■ .

.но-реаммных параметров шлангового насоса агрегата индивидуального доения короз;

- результаты лабораторных я производственных исследований. ,

По, изтеркаягы дкссзртгащп опубликовало три работы, з том числа одко учэбгсе поссбио.' Лолучзно одно авторское свидетельство. '• .

' Qfe-ем' Рабата.

Диссертация азлспзна на SOS .'мааянсяксиых страницах, зклгтпа список литгрмугч аз 12В ядаленовсиий (а том числа S3 но, инсстрздаш языкам)., содерая 40 рисузпсэз, 5 таблиц и

TS То!?ваД гйсгд '' сСсс!:огс:гг ¿.'сг/альнссть темы, указана цела работы, :гз sèe задачи и iraaiKO иалодены по-

ложения, характзрйзуядао нсз«зну.

За птсрой .хуггз "СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕХА- НИЗАЦЛИ ДОЕНИЯ КОРОЗ В ПРСГДШЕННОМ ЖВОТНОВОДСТВЕ И ЧАСТНЫХ ПОДЕСРЬЯХ" систематизированы результаты исследований и из-■ вестиыё технические решения.

Значительный вклад в развитие научных концепций повышения эффективности машинного доения коров сделан исследованиями известных ученых (A.A. • Авер'киев, Е.И. Админ, H.A. Барсов, И.А. Бунин, Б,И. Вагин,-Ô.А. Вальдман, А.И. Зеленцов, Л.П. Карташов,- Э.А, Келпис, C.B. Мельников, B.C. Мкртумян,

,, И.,',. Летухс::, С..А, Соловьев, Ю.а. Цой 3)

йс^иакс. чл> уиеличешем численности дойного

стада в личном пемзовании возникает насущная потребность в использовании технических средств для извлечения молока ив гзымени животных. Не -гак как механизированное доение коров требует очень ¿шшггезьвого отношении, тщательной подготовки вымени, а также строгого соблюдения поавил машинного доения, тп проблемы, связанные с извлечением молока у живЬтных, характерные для промышленного скотоводства, становятся присушил« г\ для крестьянских подворий.

ьелояение усугубляется тем, что для эксплуатации доильного оборудования в условиях личных ферм привлекается персонал, не имеющий достаточных знаний и опыта. Это создает предпосылки для заключения, что машинное доение ытает привести к отрицательному эффекту, так как отклонение от технологических норм и правил эксплуатации доильного оборудования приводит к нарушения функции йолочнрй дедезы.

Проведенный обзор литературных источников и данных научных исследований позеолил установить один из путей повышения эффективности машинного доения коров в условиях фермерских хозяйств и .частный подворий -' создание мобильного агрегата с управляемым вакуумным регшмом доения и энергосберегающим ва-'.уумкыу насосом.

В тргтьей главе "РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ-АГРЕГАТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЕНИЯ КОРОВ" приведена компоновочная схема агрегата и дано списание его работы . (положительное решение. ''.95112069/13)'.

При соадании агрегата индивидуального доения коров нами ' учитывались как необходимость управления ¿¡акт/умным режимом цоения коров в зависимости от интенсивности потока молока, ™ак и снижение затрат энергии на привод пес/умного, насоса, лз рис. 1 изображена его схема. Агрегат ккгхчает вланговый аассс, четыре доияышх стакана- с пульс&тсрслк датчик пото-■<а молока с электронным блоком управления частотой вращения ■ вигателя.

При изменении потока молока происходит изменение частота ..оапения ротора двигателя, обеспечивающее зэдявщй режим дое-!йя и экономичной работы агрегата.

Рис, 1. Схема агрегата индивидуального доения коров:

1 — шланговый вакуумный насос; 2 - датчик потока молока; 3 - доильный стакан; 4 — пульсатор; 5 — блок управления частотой вращения ротора двигателя.

- В четвертой главе "ТЕОРИЯ АГРЕГАТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЕНИЯ КОРОВ СО ШЛАНГОВЫМ НАСОСОМ" рассмотрены аналитические модели клангового насоса. Приняв ряд допущений, в частности, что ротор насоса имеет два и более ролика, чем обеспечивается ■ непрерывный отсос воздуха, а также' то, что процесс расширения воздуха при откачивании из доильнных стаканов и трубопроводов изотермический, то для определения объема • откачанного воздуха . воспользуемся законам Бсйля-Иариотта. В таком случае скорость изменения вакуума можно записать в виде:

где: х - текущее значение переменного вакуума, Па; Ра -атмосферное давление, Па; - &о1к - скорость откачки воздуха, м3/с; Ук - объем доильного стакана и магистральнных трубопроводов, м3.

Скорость откачки е будет зависеть от

конструктивно-рэгимных парамэтров плаигового насоса. Объем воздуха. V , откачиваемого Елангозшл касоссн СРкс.4.11 за один оборот ротора при. взаимодействии со шлангам одного выжикаваэго решка при атмосферной давлении Р равен:

ясР .

V = = 0.2опс13ЕР С4.2)

где: с1 - внутренний дкаиатр шланга, и; В - радиус среднее линии установки планга в корпуса насоса,м; р - угол взаимодействия ролика со шлангом, рад. "

Для обеспечения непрерывного отмачивания воздуха должен обеспечиваться контакт • вшопзд&згэ поляка со икангом на протяжении полного оборота' ротора. Это возкошю при установко г роликов, на. 'роторе. В такой случае скорость откачки V прй углозоЯ скорости « вращзнкя ротора составит:

\'г = 0.23лса ги . ' (4.3)

Здесь р угол установки роликов, рад.. ■ • Причем для обеспечения, работоспособности насоса угоз -р установки роликов должен быть не больве угла попорота, ротора, на протяжении которого один ролик взаимодействует со . шлангом насоса.

Рис. 4.1. Сггэяа работа нассса Но так как ¡манговый насос откачивает. эоздух с гаг.т.нутсга пространства, образованного трубопроводом дэклькум стаканом, то з последнем образуется захуугл. Псзто!*у уравнение для расчета скорости откачггаання воздуха насосом пригнет вид:

0о1к = 0. с5пс13{Ц гим , С4.43

х

где р р— гланоггетрячеосяЯ хоэффяцяент.

или

¡>о1к = О.Зр-ткРК^гй

С4.5Э

Подставив С4.33 в уравнение (4.1) н проинтегрировав в пределах от Иа до Ь, получи« уравнение для расчета длительности переходных процессоз в вакуушоЗ систекэ доильного аппарата:

I =

4У„

ятгЯр г» лсг!^ га "з

С4.6Э

В момент пуска привода вакуумного насоса время выхода вакуумной системы в номинальный релям, т.е. до достижения вакуума И, не имеет принципиального значения. Но вазным' является поддержание стабильного вакуума в подсосковой камере доильного стакана в установившейся режиме в процессе доения.

- 10 -

На иостглтинсхга -¡саоьзаст влияние два

основнык фистс^-с'

1. Поступление поиска « по.ас;оско&ур канеру и далее -вакууишяошфс&сдиу» 1лг»!-г;ра;<ь * такте сосакня;

2. Востукяенае порции ьссдуха вз какстенной каиеры доильного стакана щд с-лск5даии ее- :ШзчавЕЗ!Н устройством с подсссковой как&'рей В переходный период к такту сосания.

Длительность такта .сосания зависит от частоты пульсаций пульсатора, соотисЕздаГя длительности тактов сосанкя и сжатия к длительности переходник периодов.

Длительность цикла Ь складывается длительности

такта сосания и длительности такта сжатия :

С4-7)3

Соотношение и тактов пульсаций равно: I

п = С4.83

гд

Отсюда:

п

е = -- . С4.93

с /Сп +• 13

Ваваакша из дани вымени за один цикл доильного аппарата цологсо,' с интенсивностью q , долено синхронно перекачиваться- насосоы в пряеаное устройство за время 1 .

Количество еыводйиого молока (2, за один цикл будет равно.-' „

а = . (4.105

в / •

Поэтому фактическая. интенсивность <?г выведения молока нз . вшени коров в тает© сосания ¿оставит:

о Сп. + 1)

• * -• С4-ш

Для выполнения условия С1) работоспособности устройства производительность насоса в установившемся^ вакуумном реамме должна быть:

• 127

Отсюда, минимально допустимая Частота вращения ротора насоса, при которой будет обеспечена синхронная пересачка молока,при условии отсутствия откачки воздуха, что вполне

- и -

возможно в установившемся режиме такта сосания, равна: Ч Сп + 1)

« = —2--- . (4.13)

0. гЭпп^Ер^

При включении такта сосания из межстеннной камеры воздух по каналу диаметром сГ и длиной I, откачивается в подсосковую камеру. При - этом в межстенной камере давление изменяется от атмосферного давления Р'ж до вакуума доения

Скорость возрастания, вакуума в межстенной камере доильного стакана можно записать как: эЛ 9

— - Р.— • С4.14Э

' " : ■■ ' Здесь Ь.-.текущее значение вакуума в межстенннной камере, Па;- £81 - длительнность процесса,' с; ©а - скорость откачки воздуха, и'/с; Утк - объем межстенной камеры, м*. ''

Скорость откачки воздуха б0 из межстенной камеры, с учетом коэффициента Пуазейля,.равна: ' .

где: ^ - динамическая вязкость воздуха, Па'с; Рн - давление в подсосковой камере, Па.

. Тогда; подставив равенство С4.13) в С4..14) и проинтегрировав его в пределах изменения давления в межстенной -камере от ?л ло\Нз, получим время изменения вакуумного режима "в межстенной камере в заданных пределах:

\

ь . ^ С4.16)

К

Здесь. \ Ру '.

Известно, что начало извлечения молока из вымени коров не совпадает с достижением в межстенной камере доильного стакана вакуума, равного вакууму в подсосковой камере, а начинается раньше, т.е. при:

Р > Л . > Р , С4.17)

а пс! *

где к - давление в межстенной камере начала извлечения молока, Па.

Отсюда опродзлиы иескйкдошуз частоту вратам1. .'1 пате«»,, насоса ы„, при которой обеспечкьается изменение даьлаш; ь межстенной камеру от до Ь ;

■ ' СУ.+\'. ЭР с1+и пЬу-ШУ

.. . « .-= -- * д)' * 8--- 1 . ■— " С4 181)

. £ ■. 32^ Ь й^Ф^ШП^ - Р^ - 1пСНз -;Р„ЗУк

Однако данное уравнение , не:.учитывает поступление

молока. ■•! • ■ . " . ■■ •

Поэтому необходимая частота вращения ротора, ш^., ь,, момент

откачки молока с одновременным отсосом воздуха из ме&стенной

камеры. доильного . стакана до достижения, давления ^ будет

состоять из двух слагаемых:

и = ы + ы , С4.19)

п - .8'

ИЛИ: ■ •" ' '

о.гзптх^Кр^ ^¿^гс г.псппс! - - 1пснэ -

Одним из параметров насоса, оказывающим влияние нг его работоспособность, является устойчивость круглой формы шланга при наличии „вакуука в- его полости,-' а та;схе ее восстановление после снятия внешней деформирующей силы.

;■ С учетом всех . сил, действущяк ' на • шланг насоса' в процессе работы, минимально допустимая толщина стенок вланга вакуумного насоса долкна быть равна;

. е>-:-2-■«.- . С4.20)

А V

где: - Е - модуль упругости, Па; с - толщина стенок шланга, м; п - коэффициент запаса; * - коэффициент Пуассона:

В процессе работы вакуумного насоса, эластичный шланг подвергается воздействию ' ралкков, в результате? чего он деформируется до смыкания внутренних стенок. Деформацию оболочки шланга можно рассматривать как деформацию мнохества прямоугольных пластин, закрепленных по .четырем краям. В таком случае, для определения необходимого усилия деформации -шланга мы мохек воспользоваться уравнением, которое характеризует прогиб-плоской пластины под внешней нагрузкой:

С4.213

Ра4

' Щ = а — 'Ее3

где-." ш - наибольший прогиб, м; Р - давление, Па; а -табличный коэффициент, зависящий от Ь/а; а - меньшая'сторона пластины, м; Ь - большая сторона пластины, м. Отсюда давление деформации будет равно: гсЕе* '

Р = ---(4.22)

а а 1

Поэтому, с учетом площади контакта ролика ротора со шлангом, равной:

Г 2бг - б*

¡?--

п'бг - 2СЙ - г + б)

5 = -агсз1п-

1440°

С4.23:

а также конструктивных параметров, потребная мощность насоса составит:

ЗСР - Р К1 - *а3

я_ У_ _

2, 9- 10е -ШЕШ

у£есп2-~1) - /5с р хГ-~*г:

н2-

2йг - б2 ; 2СЕ - г + б)

агсэт-

К

2бг - б3 ■

ген - Г ■ + б)

. агсз1п-- . 04.24)

6 г

где I - радиус вращения оси ролика, м.

В пятой главе "ЭШШРШЕКТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АГРЕГАТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЕНИЯ КОРОВ" приведены методики и результаты экспериментальной проверки разработанных нами теоретических положений, а также результаты факторного эксперимента по оптимизации конструктивно-режимных параметров шлангового насоса. ....

Проведенные теоретические исследования свидетельствуют о

том, что важным условием работоспособности агрегата является поддержание стабильного ткуума в яодсосковрй камере доильного стакана в различных режимах его райоты, Выполнение этого условия зависит, от многих- факторов. ; :

Теоретически доказано, что ' вакуум доения зависит от диаметра шланга, . .диаметра насоса',. частоты вощения ротора насоса, а т<5кке параметров ролика ротора, ■

R задачу экспериментальных исследований агрегата индивидуального доения, коров входило: '.-

- определение длительности переходных-процессов в вакуумной системе доильного агрегата;. „ ...

- определение оптимальной частоты вращения ротора насоса, обеспечивающей стабильный вакуум в подсосковой к&чёре доильного стакана в различных режимах.1

определение производительности вакуумного- насоса;

- определение потребной мощности мангового вакуумного яасоса; "

~ оптимизация конструктивно-режимных параметров шлангового насоса. . - ■ ' "

Испытания агрегата индивидуального доения коров вели с использованием-тенгометрического оборудования.

Были равработаяы стенды.;: яаЗсрзгсрзые"установки, поаво-дяющиэ выявить ряд .констр^ЮТЕНо-рагйглньш параметров. агрегата индивидуального доэийя гароз. ' . .

Обработку результатов ¡кз'сиойоцашй паи-; с *жпаяьае>заннеи ПЭВМ IBM 804S6DX2 методом варягцотшой !с®апяяика» а тагске регрессионного и корреляционного эжздга. . ■ - -

В результате обработан. ссг|я."мггрс^2г времени

достижения различных аазнейвй ' зекуу-» - - здждессе работы шлангового наоооа нами устаие.иззяа -зга вкзкс;люссъ от диаг метра шлаяга й частоты- врасцзлая '^отдаа, . ''Даше- завис:щости приведены на рис. 3. Они достаточно точно Сшнсываэтся полиномом третьего 'рорядка/. -•.•

Для получения расчетных Значений'длительности переходных режимов в вакуумной системе дош^ного агрегата, определяемых по уравнению .(4.6), нами была разработана программа.

Методом дисперсионного анализа по критерию Фишера проверилась адекватность теоретических и экспериментальных моделей, а также сравнивались экспериментальные зависимости, ха-

I

(|......; ЯГзи 40 50Ш

Т,о

но

15

II)

-т-К=Ш

-»- г*-кечи-

(1=0.009

1

К> 20 30 40 50кРа

.Т,с

■ с-Ш <£0М6

• .0

У" у* .

Г

< ¿озо 40 60т

•\natS-

лО

/I)

.....! 1 - ..„- . 1. ' 1 V ' 1" ^

л /О 20 30 40 бШРа й-0№

2.6

-п-жОЛЗ -л

30 40 50кРа -•№=2,5

-^=3.33 -

Г, с

3

■ 'л

¿=0.0/3

. . ] ' у\

•

/

шХ.____

10 го 80 40- ЗО кРа

—«яЭ.З?' -=>- visi.Cs —— -«-•7=3.53 : »-Ш - .— «=5.6

ОПЕНКА АДЕКВАТНОСТИ, ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ' Н ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ

критерии

¡М о.кз 0.СС9 М89 0.033 0.0'5 й«3'

0.83 3.43 3,94 аьо ГЛ 143 аба

51,53 154 3.49 ш ^ Ш 3.92-

2.50 150 ам •аб4 185 3.34 аз4

3.33 № ая авэ № аеа

1,4, № Ш 3.51 171 атз

|5.са 3.49 атэ 3.78 152 1£1 а.79

Рис.3. Уааисиность длительности переходных режимов з вакуумной систэяо от параметров насоса.

растеризующие длительность переходных режимов при различных конструктивно-режимных параметров насоса, между собой. Для этого также была разработана программа.

Вычислениями установлено, что различие между экспериментальными зависимостями достоверно. Фактические значения Г-критерия Фишера при сравнении смежных уравнений, а также соответствующих в различных группах -превышало табличное значение, равное 2.44. Одновременно доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны. При табличном значении Р-критс^>;я Фишера равном 4.63 фактическое его. значение находилось в интервале 3.48...3.96. Это свидетельствует о правильности нашего теоретического предположения о зависимости длительности переходных режимов в доильном агрегате от его конструктивно-режимных параметров.

Обработка осциллограмм позволила нам установить необходимую частоту вращения ротора насоса, при которой обеспечивается заданная стабильность вакуума в подсосковой камере доильного стакана в. зависимости от диаметра шланга и подачи жидкости. • Измерения, проводили для вакуума в магистрали 50 и 33 кПа.. При атом принимали значимыми только лишь значения частоты вращения ротора, при которых падение вакуума не превышали 5,5 кПа.

Графически зависимость частоты вращения ротора насоса от диаметра шланга -для различной подачи жидкости, при которой обеспечивается достаточная стабильность вакуума 50 кПа, продемонстрирована на рис.4.

Данные кривые достаточно "точно описываются полиномами третьего порядка.

Вычислениями на 1ВМ 804860X2 установлено, что различие между экспериментальными зависимостями на 5%-ном уровне значимости достоверно. Фактические значения Р-критерия Фишера при сравнении смежных уравнений, а также^соответствующих в различных группах превышало табличное значение, равное 2.33. Одновременно доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны. Для уравнений первой группы при табличном значении Р-критерия Фишера 4.63 интервал его варьирования -3.81...4.11, для второй - "3,79...4,09. Это подтверждает правильность ■нашего теоретического предположения о характере зависимости частоты вращения ротора от конструктивно-режим-

20;

15 ' 10 5

С

-1

б 5

43 2 1

О

- г ; 1 1 !

1 г - ! • 1

4 |

1 ' ■ ■■

Р=5б кРг

4=0 4=0.5 4-1.0 4=1.5 4=2.0

го

О 3 б 9 12 15 <1-10 ,т

|1

\\

Р-33 кРа

— 4-0

— 4=0.5

— 4=1.0

— 0=1.5

— 4=2.0

6 9 12 15 (1-10 ,го

ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ

Р~ критерий

С 1 0.5 I 1 15 ¿6

}' 60 1 3,52 18» авз 4.11 ¿к

| 33 ¡4.09 аво атс азг аэо

Рис. Л. Зависимость частоты вращения ротора диаметра пщанга. •

ных параметров насооа.

Нами установлены зависимости производительности вакуумного насоса от величины разрежения и конструктивно-режимных параметров'насоса. -

Графическая интерпретация этих зависимостей приведена на рис.5.

Установлено, что различие между экспериментальными зависимостями достоверно. Фактические значения Г-критерия Фишера при сравнении смежных уравнений,' а также соответствующих в различных группах превышало табличное аначение, равное 2.44. Одновременно доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны.1 При табличном значенииТ-критерия Фишера равном 4.63 фактическое его значение находилось в интервале 2.88...3.76. Это свидетельствует о правильности нашего теоретического предположения о характере зависимости потребной мощности агрегата от его конструктивно-режимных параметров.

Нами установлен характер зависимости потребной мощности привода вакуумного насоса от параметров эластичного шланга, вакуума в магистрали и частоты вращения ротбра насоса. .

Графическая интерпретация этих зависимостей приведена на . рис. 6. . •-•."•'•..*'.'

Выявлено, что различие между экспериментальными зависимостями достоверно. Фактические значения Г-критерия Фишера ... при сравнении смежных уравнений, а также соответствующих в ■ различных группах превышало табличное значение, равное 2.84. Одновременно доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны. При табличном значении Г-критерия Фишера равном 5.94 фактическое его'значение находилось в интервале 2.91...4.11. Это свидетельствует о прав'ильноста нашего теоретического предположения о зависимости потребной мощности насоса агрегата от его конструктивно-: режимных параметров.

При оптимизации конструктивно-режимных*параметров шлангового насоса агрегата отыскание оптимального сочетания факторов, которые влияют на процесс работы устройства, вели путем анализа сведений, полученных при изучении литературы, а также путем формализации опыта специалистов, выражающийся в их мнении. При этом применяли ранговый метод при обработке результатов опроса исследователей.

Факторы, оказывающие существенное влияние на критерий

У-Ю <кОЖ

■Гир.........

'

У-КГУ/с <1=0,Ш

„ !__ -

- -4—

—

—

—ъ-183 -»-гдШ

У-ГЙс

зоо;

250 300 150'

«•"в*—

¿=0.0/5

■ Iг=$А.

10 20 30 40 50кРа

-ирз/и vP4.fi -*- 41=5.0 •

10 20 30 40 вот

■ «45!

■ *г=Ш

й=от

■ ге~И ■«-5.5

ЮС

' М

/О £0 40 50 №

-л- ваШ — ~ «=?..$

«"-эд^МЗ -е-

• Ш"У/с <1=0.013 '

10 20 30 40 50Ш —»-ЗЛЗ -*-к)»Ш ~—и<=5.0

ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 'МОДЕЛЕЙ.

Е-критерий

/

йОКЭ от №» ».ОЙ (>.015 0.018.

р.ез аг? а. 48 Ш аоо ¡198 аоз

1.66 2,89 а52 3.7? ам ЪИ а&4

а» а7в ак щ 3.57

азэ 2,» 1бр 159 154 № ам

4,)9 2.Я агг аю ам ао5

5.00 гв9 ам ам аез № №

Рис. 5. Характеристика производительности насоса

. I 1/с <1=0.003. -е- ¿=0.008 (1=0.009 а=0.012 — <1=0.015 -з- а=0.01В

ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ

Й- 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018

•г 2.99 3.54 4.11 3.59 3.95 3.29

Рис. , 6. Зависимость потребной мощности от конструктивно-режимных параметров насоса.-

оптимизации, з тачке урозия их варьирования, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Факторы, отазывЕющяе влияние ка качественные• показатели работы шлангового насоса . их варьирования

ОБОЗНАЧЕНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ. ФАКТОРА

УРОВНИ ВАРЬИРОВАНИЯ

+1

Xi Внутренний диаметр насо-

са, м 0.07 0.3

У.о Диаметр ролика, м 0.02 .0.06

Хз Хд

Диаметр шланга,м

0.003

Частота вращения ротора с-1 0.83

0.018 5.00

За критерий оптимизации мы приняли относительную величину К, характеризуемую выражением: W

К=- , (5.1)

Р

где: М - потребная мощность насоса, Вт;

Р - вакуум в магистрали, кПа. Лссдещтат проводили при максимальной интенсивности модо-коотдайи 2000 мд/шш.

кроведенет исследований принимаем схему полного факторного эксперимента. В основу матрицы планирования эксперимента. бия положен эксперимент 24.

Бачксяент оптимальных значений факторовk влияющих ка крктерлй оптимизации выполняла на min функция с использова-яке« рааработаиной ваш: программы с использованием IBM 004860X2.

В результате постанови факторных экспериментов нами были получены значения потребной мощности агрегата на привод ротора вакуумного насоса. Одновременно регистрировалось разрежение в вас/умной магистрали. Анализ полученных результатов расчетов позволил нам записать уравнения регрессии, которое имеет вид:

у=»24.68^-3.42Xi+0.9Я2+0.22X3+11.45X4"

-1.37X1X2+3.70X1X310.15X1).,; - ?'. 52X2X3+ (5.2) +1.46X2X4-2. 59ХЗХ4+1 .61X1X2X3-1 • 4.8X1X2X4+ +2.86X1X3X4-1.28X2X3X4+1.52X1X2X3X4.

Проверкой коэффициентов регрессии по критерию Кохрека приведенного уравнения регрессии установлено, что они однородны.

Адекватность уравнения регрессии проверяли по критерию Фишера..Как свидетельствуют данные, гипотеза об адекватности модели принимается.

Полученное уравнение регрессии исследовалось на оптимум. В результате нами получены оптимальные значения факторов которые приведены в таблице 2.

Таблица 2

Оптимальные .значения факторов

ОБОЗНАЧЕНИЕ НАИМЕНОВАНИЕ ФАКТОРА ОПТИМАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФАКТОРА

XI Внутренний диаметр насо-

са, ы 0.12

Х2 /Диаметр ролика,-м 0.03

Хз Дкаглетр сленга', ы 0.011

Х4 Частота вращения ротора 1.65

В вастой гжззз "1Ш330ДСТВЕНКЫЕ ИСПЫТАНИЯ АГРЕГАТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЕНИЯ КОРОВ 00 ШЛАНГОВЫМ ВАКУУМНЫМ НАСОСОМ II ОЦЕНКА Э^ЕКТИВНОСТИ" показано,1 что экспериментальный доильный агрегат способствует более полной реализации рефлекса молокоотдачи по сравнению с доильным агрегатом АИД-1. Так, экспериментальный доильный агрегат обладает более высокой пиковой интенсивностью ыалоковыв.едения, равной 2,88 кг/мин против 2,33 кг/мин доильного аппарата АИД-1. Более короткое, 38,1 с. против 42,4, кыеет время экспериментальный доильный агрегат до пиковой интенсивности ыолокоотдачи. В результате, у экспериментального доильного агрегата более полная выдоен-ность аа 1 и 3 минуты доения. Существенно выше и средняя интенсивность молокозыведения. Она составляет для экспериментального доильного аппарата 1,54 кг/шн, а для АИД-1 - 1,35

••"Ч. ;ыдоеннос?ь ссстйзляэт "36,8? 'л 95,817. соответствен-^ ~ '.'о тзвненга с серийном доильным агрегатом типа АИД-1 он .л. ¿оде« Зезспасйя. Ойуаодй заСолеваяия вымени коров масти-г ' '-'I «зет? отп ;го'.Ш7-11Ш; ае яарегжзтрирозако, Кроме .'...ю. с:--';гчена доильного аппарата на

■•/: . ./.;'2еннс\ ^■'►-дьиущ сгорсяу» отличается и -потребная , _ -косуо экспериментального агрегата а сравнении с серийно •-■•.-«.-<ым АИД-1. Затрата энергии аа доение одного дивотно-с г.. спериментальным дондышм' агрегатом ' составляют — :кЗт.-ч. против 3,45*10~2к8т.-ч. Производительность .т^дл операторов шзинного доения возрастает' в 1,2. .'.1,6 ра-а. -а ёО дней лактации животные опытной группы по молочной ^.гсзуктизвости превзошли мороз контроля на 5,8%. ;

л-сэгат индивидуального доения коров обладает достаточно ..;чссй5г4Я эксплуатационными и экономическими показателями.

усг.ожьвование, з расчете на 12 ксроз, позволяет получить хс^с^ск экономический гффект по'приведенных'затратам 0,407 ,илн. рублей по ценам 1396 года, ас учетов роста' молочной продуктивности коров - 5,14 млн. рублей. В расчете на одну первотелку эти суммы составляют 0,034 и 0,462 млн. рублей соответственно.

Внедрение агрегатов индивидуального доения торов в совхозе "Лопанский" н АО "Страна Советов" Белгородского района Белгородской области позволило получить экономический эффект свыше 24 млн. рублей в год. .

ШЩШ тш&т и ПРЕДЛЗЗШИЯ •

Анализ литературных источников и разработанная классификация технических средств для доения торов в условиях частных подгорий показали, что перспективным направлением развития конструкций является создание агрегата индивидуального доения.коров со шланговым вакуумным йксоссм и. управляемым вакуумным реашязи доения в зависимости от интенсивности потека молота.

2. Доказано,, что производительность вакуумного насоса завис::'? от его конструктивно-режимных параметров и разреие-ш £ вакуумной магистрали, что достаточно точно описывается теоретическими и экспериментальными уравнениями. Поэтому они :-:огут бить патогены в основу расчета таких устройств.

-'24 -

3. Теоретическое предположение о зависимости длительности переходных режимов в вакуумной системе доильного агрегата от диаметра шланга, -диаметра корпуса насоса, частоты вращения ротора и величины- разрежения в вакуумной магистрали, справедливо. Поэтому полученное теоретическое и экспериментальные уравнения для расчета длительности переходных реки-мов, а также их графические интерпретации, могут быть использованы при расчете аналогичных устройств.

4. Установлено, что потребная ыощяость. олачгового вакуумного насоса зависящая от- днзиотра шанга, диаметра насоса, . диаметра ролика и частоты вращения ролика, достаточно точно характеризуется полиномом третьего порядка.

5. Приведенные реаудьтаты исследований вакуумных режимов доильного агрегата прм различной .интенсивности 'потока :.:слс:-:г свидетельствуют о том, что теоретические и экспериментальные зависимости -адекватны. , Позтс^ . теоретическое' уравнение

гисграли» а тага» дазкеетл регрессия и граф;жски? вавкси-мости могут бета 'яспю&эд&я прп расчете кокструшхшр-рс-

учиииу ^ 1

А Г? >т ллл«»•«,»чщв»«»л»«^»^»«»!*»^ '

то ""»ту» л •>« •♦» ••• ».^ля»«»»»» т» •

разрежения з ЬЕ^йстрсгк," плангоЕьй ваг/уыный нгссс

должен иметь еледузг;::: -параметры: ;' виутреишш диаметр насоса 0.12м;- диаметр рслляа 0.02;;; "дкЕУгтр шягкт". О.ОИй; частота вращения ротора 3.65 с"-,.1 ■ .

более зысстай -'У.' :,.

2,88 кгЛ:;::: прогпз 2.,33 .Сггсс 22,1 с. про-

тив. 42,4, прсглп до. ыо^&^тдги.

Существенно1. еьеэ.' п срздейп :п:тсас:п!псст1 г^нгсяоеывздоша. Она составляет для экспериментального доильного аппарата 1,54 кг/мин, а для АИД-1 - 1,23 кг/ьяак Ездоэкность - 05,87 против 95,812, Рост молочной продуктивности коров -5,82. . •8. Сокращение времени подготовительных операций до 6...10 секунд,; высокая скорость выдаивания животных, исключение потребности в машинном додое, способствует, росту про-

йаводи-гвльнис'1-и тоу»а с-иеаатооа г 1■г. •.;.• -.. .

2. Снижение за1:ууь55. ь полсосковыч к мекс?«>нных камер.--доильных стаканов при' ^снижении интенсивности потока молок?, ниже 200 мл/мин оказывает благоприятное воздействие - на молочную железу, в результате чего отсутствует заболеваемость вымени коров маститом.

10. Использование штангового вакуумного насоса с изменяемой частотой вращения ротора в зависимости от интенсивности потока молока позволяет снизить затраты энергии на его привод на 1,03-10~2кВт.-ч.

11. Внедряемый агрегат индивидуального доения коров обладает достаточно высокими эксплуатационными и экономическими показателями. Его использование, в расчете на 12 ксоое. позволяет получить годовой экономический эффект.по приведенным затратам 0,407 млн. рублей по ценам 1996 года, а с учетом роста молочной продуктивности коров - 5,14 млн. рублей, В расчете на одну перзотелку эти суммы составляют 0,034 и 0.4Б2 млн. рублей соответственно.

12. Внедрение агрегатов индивидуального доения коров в совхозе "Лопанский" и АО "Страна Советов" Белгородского района Белгородской- области позволило получить экономический эффект свыше 24 млн. рублей в гол,

основные полошит тссЕРтшт

ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Заявка 95112069/13(020921) Агрегат для дойки коров. МКИ АОи 5/04. N.95112069/13. Заявлено 12.07.95. Положительное решение от 10.10.96 г.

2. Ужик В.Ф., Скляров А.К. К обоснованию конструкции агрегата индивидуального доения коров Белгородская ГСХА. -Белгород, 1996. -'70 е.: ил. - Библиогр.: 114 назв. - Деп, во ВНИИТЭИагропром, N. 143 ВС-96. 92.

3. Улсик В.Ф., Скляров А.К. Агрегаты индивидуального доения коров.- Учебное.пособие. Изд.-во Белгородской ГСХА. Белгород, 1996.- 72 с.

4. Ужик В.Ф., Борозенцев В.К.,Скляров А.И.,Прокофьев

B.В. и Кучумов В.В. Новые машины и механизмы для доения ко-роЕ. В Кн: Интенсификация сельскохозяйственного производства. Рекомендации. Изд.-во Белгбродскок ГСХА. Белгород,1Я9&.

C.96-97