автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров

ОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОЯСГРУКТИВЯО-РЕПШ1ШХ ПЛРАШТОВ ШШПУЛЯТОРЛ С УПРАВЛЯЛ!.!®,! РБШХМ ДОЕНИЯ ПО ДОЛЯМ ВЕШНИ 1ЮРШ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискания ученой степени кандидата технических наук

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

БОРШЕНЦЕВ Владимир Иванович

УДК 631.171:615.82

БЕЛГОРОД 1996

Работа выполнена в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии (БРСХА, г. Белгород) в отделе механизации животноводства

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Улик Е Ф.

Официальные оппоненты - заслуженный деятель науки и

техники РФ, доктор технических наук профессор Карташов Л П.;

кандидат технических наук доцент Грицаенко R И.

Еедупщя организация - Всероссийский научно - исследовательский и проектно-технологичес-кий институт механизации животноводства (ВНИИШО

Защита состоится 1996 г. в часов на заседа-

нии диссертационного совета К120.62.03 при Белгородской государственной сельскохозяйственной академии (БГСХА) по адресу:

309103, г. Белгород, п. Майский, ул. Вавилова, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГСХА.

Автореферат разослан1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. тех. наук у

ст. научный сотрудник А. А. Корнейко

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Один из резервов роста молочной продуктивности коров - использование доильного оборудования, наиболее полно отвечающего физиологии животных. Известно, что большинство коров обладают ярко выраженной неравномерностью развития долей вымени, что приводит к "холостому" доению одних и недодою других сосков. Следствием этого, как правило, является торможение процесса молоковыведения и заболеваемость вымени коров маститом. Это приводит к снижению молочной продуктивности и преждевременной выбраковке даже высокопродуктивных коров.

Выпускаемые промышленностью манипуляторы автоматизированных доильных установок хотя и обеспечивают снятие доильных аппаратов по завершении процесса доения, однако не исключают передержку стаканов на одних и недодой других долей вымени. г'

Такие отклонения режима доения коров от оптимального не позволяют в полной мере реализовать потенциальные возможности коров. Один из путей - использование доильного оборудования, обеспечиваюздге дифференцированный-подход к функциональным свойствам долей вымени..

Однако известные технические решения предлагаемых манипуляторов для автоматизированных доильных установок не нашли широкого применения вследствие низкой эффективности и сложности конструкции.

Таким образом» вопрос разработки автомата доения, обеспечивающего выполнение заключительных операций додаивания в зависимости от интенсивности потока молока по каздой доле вымени и снятие доильных стаканов с вымени животного' по завершению доения, актуален и требует решения.

Исследования, на основе которых подготовлена данная диссертация, выполнялись в -Белгородской государственной сельскохозяйственной академии (1990 - 1995 гг.) в соответствии с планом научно - исследовательских работ.

Цель исследования - повышение молочной продуктивности коров и снижение заболеваемости вымени маститом на основе разработки манипулятора, обеспечивающего управление режимом доения по каждой доле вымени в отдельности.

■■' " Л ■.:■■.

Объект исследований: вымя животных и средства автоматизации машинного доения норов.

Задачи исследований;

-выявить основные направления в создании манипуляторов доильных установок ;

- обосновать операции и режимы работы манипуляторов доения коров;

- разработать устройство для измерения и регистрации интенсивности молокоотдачи по каждой доле вымени корсв;

- предложить аналитический метод расчета устройства для измерения интенсивности молокоотдачи по каждой доле Iимени коров;'■ ■ . ■ '

- изучить функциональные свойства вымени коров;

- разработать манипулятор для доения коров, оСеспечуза-одий выполнение заключительных операций додаивания и снятия доильных стаканов с вымени животного в зависимости от интенсивности потока молока по каждой доле вымени;

- разработать аналитический метод расчета предложенного устройства; ■

- изучить влияние разработанного манипулятора для доения на функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом;

* дать оценку эффективности предлагаемого устройства.

Научная новизна работы;

- совокупность теоретических и практических положений, обосновывающих направление в создании манипуляторов доения, обеспечивающих управление режимом доения по каждой доле вымени;

- данные исследований по изучению функциональных свойств вымени корбв;

- аналитические зависимости для расчета устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров;

- аналитические зависимости для расчета манипулятора доения коров;

- аналитические зависимости прогнозирования интенсивности молокоотдачи коров;

- данные исследований влияния предложенного устройства на функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом.

Предложенные в диссертации технические решения защищены положительным решением и четырьмя авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Практическая ценность:

Практическим результатом работы явилось создание на основе выполненных исследований манипулятора с управляемым режимом доения по 'каждой доле вымени коров для автоматизированных доильных установок. Предложены методика и прибор для оценки функциональных свойств вымени коров.

Апробация работы;

Материалы исследований и разработок были доложены на республиканской научно-производственной конференции ЫСХ БССР (БелНИИЖ, 1991); научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Пермь, 1991); межрегиональной научно* практической конференции (Бишкек,1992); межвузовских конференциях (Белгород, 1994,1995); на 8 (1 Всероссийском) симпозиуме по машинное доению сельскохозяйственных животных (Оренбург, 1995).

Реализация результатов исследований:

На основании результатов проведенных исследований создана опытная партия манипуляторов доения для автоматизированных доильных установок , обеспечивающих выполнение заключительных операций в зависимости от интенсивности молокоотдачи по каждой доле вымени. Разработанные устройства внедрены в хозяйствах Белгородской области.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность теоретических и практических положений, эбосновывагацих принципиальное направление в создании уст-эойств для доения коров, обеспечивающих управление режимом юением по каждой доле вымени. .

2. Данные исследований по изучению ^ функциональных :войств вымени коров.

3. Аналитические зависимости для расчета устройства для гамерениямолокоотдачи коров.

4. Аналитические зависимости для расчета предлагаемого гстройства для доения коров,

5. Аналитические зависимости прогнозирования интенсив-юсти молокоотдачи коров.

6. Данные исследований влияния предложенного устройства

■ -.6 -.

для доения коров «а функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, включая учебное пособие, описание 4 авторских свидетельств, положительное решение « рукопись, депонированная во ВНИИТЗИаг-ропром.

Структура и объем диссертации;

Диссертационная работа изложена на 197 стр. машинописного текста, в том числесодержит 3 таблицы и 87 иллюстраций (69 схем, а графиков, 12 фотографий).

Список литературы включает 106 наименований, в том числе 16 на иностранных языках. Приложения изложены на 48 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определена цель работы и изложены основные положения,, выносимые на защиту.

Во второй главе "Анализ вопроса исследований и разработки манипуляторов .доильных установок" представлен анализ исследований различных автоматизированных устройств для доения коров, их систематизация и классификация и определены основные направления развитияманипуляторов для доения коров.

Из классификации следует, что создание манипуляторов велось в трех направлениях: разработка манипуляторов для стационарных доильных установок типа "Тандем", "Блочка", передвижных манипуляторов по направляющих в стойлах и переносных манипуляторов. ■

Вопросом разработки: манипуляторов для доения коров занимались многие исследователи (И. К. Винников, О. В. Забродина, а А. Келпис, И. И Краснов, Рунч&в Ы. С., Спроге Е.Э., Ю. А. Цой), однако в большинстве предложенных устройств управление процессом доения доения ведется по вымени в целом, не обеспечивая дифференцированного подхода к функциональным свойствам долей вымени.

Однако в силу неравномерности развития долей симени, как подтверждают исследования Аллабердина И. Л , Волошиной

ЛИ , Карташова Л.П., Пищана С.Г., Гумшса Р. X, Ужик В.Ф. и других авторов не исключается опасность передержки доильных стаканов на сосках вымени, что приводит к торможению рефлекса молокоотдачи, снижению продуктивности и заболеванию вымени коров маститом.

Проведенный анализ свидетельствует о необходимости создания манипуляторов доения для автоматизированных доильных установок, способных полностью извлекать молоко из вымени животных, не оказывая на него при этом отрицательного воздействия. '

Таким образом , вопрос разработки манипулятора доения, обеспечивающего выполнение заключительных операций додаивания в зависимости от интенсивности потока молока по каждой . доле вымени в отдельности и снятия доильных стаканов с вымени животного по завершению процесса доения, актуален и требует решения. Д. Д.

В третьей главе "Исследование функциональных свойств вымени коров" обоснована необходимость знания динамики выведения молока по каждой доле вымени в отдельности«

Установлено, что известные измерительные устройства не в полной мере выявляют характер процесса выведения молока из вымени. ,.....

Поэтому возникает необходимость в разработке специальных регистрирующих устройств, обеспечивающих получение информации об интенсивности молокоотдачи в любой момент времени и время доения по каждой доле вымени коров.

Нами была разработана компоновочная схема устройства для измерения и регистрации интенсивности молокоотдачи по 1савдой доле вымени, новизна которого подтверждена решением о выдаче патента на изобретение от 26.04.95, представленная на рис. 1. Отличительной особенностью устройства является наличие четырех секций 1, в каждой из которых выполнена вертикальная щель 3 и наличие чувствительного элемента 4 в виде поплавка, жестко прикрепленного к тензоэлементу 2.

Работа устройства заключается в истечении молока через вертикальную щель устройства Важно, чтобы вертикальная щель имела форму, при которой обеспечивается линейная зависимость между расходом жидкости через нее и напором, чтобы обеспечить одинаковую разрешающую способность устройства ео всеы

Рис. 1. Устройство для измерения и регистрации интенсивности молокоотдачи коров: 1 - секции; 2— тензоэлемент; 3 - вертикальная щэль; 4-чувствительньйГ элемент; 5 - доильное ведро; 6 * многоканальный самописец; 7 - . тенаоусидитель.

диапазоне измерений. Каждому уровню молока в поплавковой камере соответствует определенная выталкивающая сила, действующа на поплавок 4 и далее на тенаоэдементЗ, а значит, и определенная точка на ленте самописца б. .

Установлено> что для обеспечения линейной зависимости между расходом жидкости через разрабатываемое устройство для измерения интенсивности молокоотдачи коров и перемещением уровня молока в поплавковой камере вертикальная щель . должна иметь боковые стенки, очерченные по кривой, соответствую-

щей уравнению:

Здесь У - ордината точки, в которой ширина вертикальной щели равна X. , м; Н ~ коэффициент пропорциональности, ьГ2/с; /77 - коэффициент расхода водослива; £ - ускорение свободного падения, м~2/с.

Для определения расхода жидкости через вертикальную щель устройства при различных уровнях истечения была создана лабораторная установка

Регрессионный анализ результатов исследований показал, что зависимость мейду расходом жидкости и напором истечения имеет приближенный к линейному характер,. что отвечает условию работоспособности разрабатываемого устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров.

Исследования функциональных свойств вымени коров нами . были проведены в учебно-опытном хозяйстве "Центральное" ЕГСХА. При обработке опытных данных установлено, что по долям вымени интенсивность потока молока колеблется в интервале от 0,088 до 1,892 л/мин.

Получены уравнения линейной регрессии зависимости интенсивности молокоотдачи от продуктивности коров по долям вымени, также установлена положительная корреляция медду ними. Однако различие коэффициентов регрессии полученных уравнений недостоверно, поэтому доли вымени будут характеризоваться уравнением, полученным по средней интенсивности потока молока по среднему удою на долю вымени.

Уравнение линейной регрессии имеет вид:

У - 0,851 +0,431 (X - 1,069) (2)

Максимальная разность времени доения по долям вымени колеблется в 1 интервале от 11 до 232 с. Установлено, что у 48,3 7. исследуемых коров время доения мезду долями вымени превышает допустимое зоотехническим требованиям значение (60 с). ,:у. ■ ■

Таким образом, при разработке молокопроводных линий, датчиков потока молока разрабатываемого устройства следует учитывать возможное увеличение интенсивности потока молока в связи с ростом молочной продуктивности коров. Прогнозирова-

"-'10 .

ние следует вести по полученному уравнению (2).

Результаты исследований свидетельствуют о необходимости управления режимами доения по камчой доле вымени коров в отдельности в зависимости от их интенсивности молокоотдачи.

В четвертой главе "Разработка конструкции манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров" определены основные требования к разрабатываемому устройству, которые заключаются в следующем:

- производить машинное додаивание при снижении интенсивности потока молока в доле вымени ниже 200 г/мин.;

- снижать величину вакуума в подсосковом простргнстве доильного стакана при снижении интенсивности потока молока долей вымени ниже 50 г/мин.;

- отключение и снятие доильных стаканов при снижении интенсивности потока молока ниже 50 г/мин. в последней голе вымени.

При создании манипулятора для доения коров было разработано несколько вариантов конструкций, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами (N1699385, N 1777550, N 1750511).; Окончательно был принят вариант конструкции, представленный на рис. 2, наиболее полно отвечающий вышеназванным требованиям.

Разработанная конструкция манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров содержит доильные ста-, каны 1, каждый из которых соединен с четырехкамерным коллектором 6, каждая камера которого соединена со своим датчиком потока молока 8. Каждый доильный стакан 1 содержит механизм додаивания 3, который выполнен в виде двух пневмоцилиндров 4 жестко прикрепленных к доильному стакану 1, штоки 5 которых соединены с упором 2. Пневшцилиндры 4 механизма додаивания 3 соединены вакуумшлангом с плунжером золотника 7 своего датчика потока молока 8.

При доений датчики потока молока 8 контролируют интенсивность молокоотдачи по своей доле вымени. При снижении интенсивности потока молока долей вымени ниже 200 г/мин. включается режим машинного додаивания - оттягивание доильного стакана 1 вследствие поступления разряжения в пневмоци-линдры 4 механизма оттягивания з. Если интенсивность потока молока возрастает, то датчик 8 снимает разряжение с механиз-

Рас. 2. Кыашулятор о тарпппягпаш реждокп* доения ао долях тоums хоров 1 - zaximiaJi счвхяк 2 — упоу, 3 — xexouxant додпиволмц 4 — яаевхоцзиашдрс б — vxtoK 0 — холлов— 7 т ялунзсер; в — дмчих aoïosa tconox« в — иолохопрозод 10 — пульсоусилитета; U — пнвпжо-еажяц 12 — ьсехагахчеехий заждас 13,14 — превиодаливдрм 15.16 — высуумпроводо.

ма додаивания 3. При дальнейшем уменьшении интенсивности потока молока вновь поступает разряжение в механизм додаивания 3. Если интенсивность потока молока при этом уменьшается, поплавок датчика потока молока 8 опускается и при снижении интенсивности молоковыведения ниже 50 г/мин. происходит снижение величины вакуума в подсосковом пространстве доильного стакана 1 до безопасной величины (33 кПа), но при этом обеспечивается удержание его на доле вымени. Управляющее камеры датчиков потока молока 8 соединены так, что как только в последней доле вымени интенсивность потока молока снизится ниже 50 г/мин. срабатывает пульсоусилитель 10, вакуум поступает в пневмоцилиндры 13,14 и происходит снятие доильных стаканов 1с вымени и вывод их из-под коровы. Оператор закрывает механический зажим 12 и устанавливает датчики потока молока 8 в стартовое положение. Устройство готово для выдгш-вания следующего животного.

В пятой главе "Теория рабочего процесса манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров" определены условия работоспособности устройства при различных режимах доения и проведены теоретические исследования для определения конструктивных параметров разрабатываемого устройства, исходя из условий его работоспособности.

Основными условиями работоспособности являются:

1. Удержание -доильного стакана на доле вымени при доении:

^ >у*г ' ' . (3)

4

Здесь^ - удерживающая способность доильного стакана на доле вымени, Н; 0а - масса подвесной части доильного аппарата, Н.

2. Удержание доильного стакана на доле вымени при осуществлении машинного додаивания:

(4)

Здесь Риг - сила оттягивания доильного стакана исполнительным механизмом, Е

3. Удержание доильного стакана на доле вымени при. снижении вакуума:

Рс>Л&а ' (5)

Здесь £ - сила, удерживающая доильный стакан при снижении вакуума, Н.

При определении радиуса пневмоцилиндров механизма оттягивания, развиваемое заданное усилие, отвечающее условию работоспособности устройства (4), исходили из того, что интенсивность воздействия исполнительным механизмом в режиме додоя можно представить в виде:

fir-- / (6) .

Здесь Fu. - сила, возникшая в пневмоцилиндре механизма оттягивания под воздействием вакуума, Н; И* - потери на трение в механизме передачи исполнительным органом, Е

Взаимосвязь между силой , возникшей в пневмоцилиндре, и величиной вакуума осуществляется посредством площади поперечного сечения пневмоцилиндра, S^.

Уравнение для расчета радиуса пневмоцилиндра, обеспечивающего заданное усилие оттягивания доли вымени, имеет вид:

ч-

D I f т¡7\

U 23ГРЛ '

Здесь & - радиус пневмоцилиндра, м; кп - потери на трение поршня о стенки цилиндра, Н. ■

Для определения конструктивных параметров канала в клапане датчика потока молока и калиброванного отверстия в коллекторе доильного стакана, обеспечивающего заданное снижение вакуума в подсосковой пространстве доильного стакана и отвечающего условию работоспособности устройства (5), исходили из того, что скорость изменения вакуума при впуске или откачке воздуха из нее зависит от глубины разряжения.

Тогда, в Нашем случае, скорость изменения вакуума в подсосковой камере доильного стакана будет равна:

с!И - р ~ ' " (8)

:. си ~ 6 V, \ -

ЗдесьН - текущее значение давления в подсосковой камере, Па; ± - время процесса, с; Р^ - величина.давления в вакуумной магистрали, Па; 0„сс - скорость поступления воздуха, м~3/с; -скорость откачки воздуха, ьГЗ/с; - суммарный объем, м~3.

Скорость откачивания воздуха Ост пз подсосковой камеры и скорость поступления в нее атмосферного воздуха в ус-

• - 14 -

тановившемся режиме должны быть равны. Для обеспечения этого должно выдерживаться соотношение:

4-

* ' !елъ-р*)

Здесь с// - диаметр канала для откачки воздуха, м; - диаметр калиброванного отверстия для ■ поступления атмосферного воздуха, м; Р3 - заданный вакуум при его снижении, Па; Ра -атмосферное давление, Па; // и 4 - длина воздушных каналов соответствующих отверстий, м. .

Были получены уравнения для определения диаметров канала для откачки <2/ и калиброванного отверстия для поступления атмосферного воздуха в подсосковую камеру доильного стакана, обеспечивающих заданное снижение величины вакуума.

Переключение режимов доения осуществляется золотнике вым устройством путем вертикального перемещения плунжера с поплавком, вследствие различного уровня молока в поплавковой камере датчика потока молока.

Для обеспечения работоспособности золотникового устройства выталкивающая сила поплавка определятся выражением:

Д* + ' (Ю)

Здесь - масса поплавка, Н; $л/1- масса плунжера, Н; -масса клапана, Н; сила трения, возникшая при перемещении плунжера в золотнике, Н; Р„л - сила противодействия плунжера поднятию поплавка, Н. ♦ .

Определив составляющие уравнения (10), по общеизвестной формуле получено выражение для определения объема поплавка.

Включение режимов доения датчиком потока молока в соответствии с заданной интенсивностью молокоотдачи долей вымени зависит от площади кольцевой щели, образованной иглой поплавка и сливным отверстием молокоприемной камеры:

■ЯУ2,- - ЯГ/ г сО . (И)

Здесь - площадь кольцевой щели, П - радиус сливного отверстия, м;// - радиус иглы первой ступени, м.

Тогда радиус сливного отверстия,; с учетом площади истечения, ;выраженной из уравнения Бернулли,' примет вид:

/£ г ]/ ^_, ' (12)

- 1б - ■ > Здесь й - заданная интенсивность потока молока при включении режима додаивания, \CZfc\ji - коэффициент расхода; И - действующий напор, м.

Значения радиуса иглы принимаем исходя из конструктивных соображений.

Радиус иглы поплавка второй ступени определим из выражения: / . .. . . ■'■■■- ■ ■

' !13!

Здесь ôc - заданная величина истечения при включении режима снятия, м-з/гл Нс - действующий напор.при заданной величине истечения, м.

Для расчета потребной производительности вакуумного насоса наш использоьан метод, предложенный Мельниковым С. R.

В результате расчета получено выражение для определения расхода воздуха исполнительными механизмами разрабатываемого манипулятора:

Здесь /¿с - радиус пневмощшгадров удержания и снятия доильного аппарата, м; éy и ^ - длина пневмоцилиндров удержания и снятия, м; У/пс - объем патрубков кГЗ; A4 - расход воздуха системой вакуумпровод.

Установлено, что применение разрабатываемого устройства для доения коров не требует установки дополнительного вакуумного насоса

Таким образом, полученные уравнения позволяют определить основные конструктивные параметры манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров.

В шестой главе "Экспериментальные исследования манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров" исходя из условия работоспособности разрабатываемого устройства и основных требований, предъявляемых к нему, изложена программа исследований, которая заключается в следующем:

- определение величины перемещения доильного стакана относительно вымени животного при вертикальной нагрузке;

- определение значения силы оттягивания доильного стакана исполнительным механизмом; •

V - 16 - .

- проверка надежности удержания доильного стакана на вымени животного при различных режимах доения;

- определение величины перемещения доильного стакана под воздействием механизма оттягивания;

- определение момента включения различных режимов доения датчиком потока молока.

- определение величины вакуума в подсосковом пространстве доильного стакана в режиме удержания.

В данной главе на основании программы исследований приведены методики и схемы стендов для, подтверждения теоретических положений конструктивно-режимных параметров разрабатываемого манипулятора.

В результате проведенных экспериментальных исследований по определению перемещения доильного стакана относительно вымени соска при вертикальной нагрузке установлено, что максимальная величина перемещения доильного стакана составила 40 мм при вертикальной нагрузке до 10 Н.

Таким образом, ход штока пневмоцилиндра механизма оттягивания должен быть не менее 40 мм.

Лабораторными исследованиями по определению усилия оттягивания исполнительным механизмом доильного стакана установлено, что при вакууыметрическом давлении 50 кПа усилие оттягивания доильного стакана составило 7,07 Н. На рис. 3 представлена экспериментальная зависимость усилия оттягивания от величины вакуумметрического давления, которая приближена к теоретической, расхождение не превышает 3%.

Полученные уравнения для расчета основных конструктивных параметров механизма оттягивания подтверждаются проведенными исследованиями.

Во время проверки надежности удержания доильного стакана на вымени животного при его оттягивании и при снижении вакуума в подсосковом пространстве доильного стакана, заметного перемещения его относительно соска вымени не замечено. ,

•В результате исследований:по определению величины пере- < мещэния доильного стакана под действием механизма оттягивания определили, что величина перемещения изменяется в пределах от 0 до 35 мм, при изменении усилия оттягивания от 0 до 7 Н (рис. 4).

Таким образом, приведенные результаты экспериментальных

Р.

кРа 50

40

30

3.0

10

ДО АО йО М

Рис. 3. Зависимость усилия оттягивания доильного стакана исполнительным механизмом от величины вакуумметрического давления.

Рис. 4. Экспериментальная зависимость величины

перемещения доильного стакана от усилия, осуществляющим механизмом оттягивания.

. ■ ■■■■ - 18 - . , исследований свидетельствуют о правильности теоретических положений удержания доильных стаканов на вымени коров и основных конструктивных параметров механизма оттягивания доильного стакана.

В результате Исследований по определению момента включения различных режимов доения датчиком потока молока установлено. что при включении режима машинного додаивания среднее арифметическое интенсивности потока жидкости составило 200,34 г/мин.. при заданной интенсивности 200 г/мин., а при включении режима удержания доильных стаканов - 50,06 г/мин., при веданной интенсивности молокоотдачи в момент включения 50 г/мин. Результаты статистической обработки свидетельствуют, что отклонение полученных значений от заданных не превышает 3Z.

На основании полученных результатов лабораторных исследований и статистической обработки можно сделать вывод, . что расчетные значения конструктивных параметров сливного отверстия молокоприемной камеры и иглы поплавка датчика потока молока хорошо согласуются с опытными данными.

Результаты исследований по определению величины вакуума в подсоскоиом . пространстве доильного стакана в режиме удержания установлено, что среднее арифметическое значение величины вакуума составило 33,25 кПа, при заданной величине вакуума 33 кПа.

Таким образом, полученные результаты лабораторных исследований и статистической обработки свидетельствуют, что расчетные значения конструктивных параметров канала в клапане датчика потока молока и калиброванного отверстия в коллекторе обеспечивают ааданное снижение вакуума в подсосковом пространстве доильного стакана, что подтверждает правильность наших теоретических положений.

В седьмой главе "Производственные испытания манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров" изложены' методики и результаты производственных исследований.

При проведении производственных экспериментов были проведены сравнительные испытания экспериментального манипулятора с автоматом доения Щ-Ф-1, применяемом на данных доильных установках.

Изучали время машинного доения, разовый удой, динамику

молоковьшедения. продолжительность и число включений режима додаивания, ручной додой и состояние вымени.

Результаты исследований приведены в таблице. Результаты сравнительных испытаний,влияния экспериментального и серийного манипуляторов на функциональные свойства вымени животных

| Тип автомата доения

НАИМЕНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА

эксперимент.

МД-Ф-1

I Ъ I Б2 | Я I ЯГ |

I

-I Ь

Продолжительность под- | готовительного перюда, с|

Пиковое значение интен- |

сивности молокоотдачи по 1

вымени, кг/мин. |

Пиковое значение интен- |

сивности молокоотдачи по |

доле, кг/мин. | Время до пикового значе-|

ния, с |

Удой за 1 мин., кг |

Удой за 3 мин., кг |

Разовый удой, кг 1

Продолжительность дое- 1

ния, с I

Интенсивность доения, |

кг/мин. |

Время додаивания долей |

вымени, с |

Время додаивания доли |

вымени, с |

Число включений режима |

додаивания |

Ручной додой, кг ]

Полнота выдаивания, % | Заболеваемость маститом, 7.

55... 60 | 50... 55 |

2,54 | 0,07 | 2,13 | 0,06 | 4,24 I I I I I I I I

0,76 | 0,03 | 0,64 1 0,02 | 3,65

I III

40,3 | 1,37 I 50,1 I 1,38 | 4,87

2,32 | 0,09 | 2,07 |. 0,07-1 2,44

4,37 | 0,03 | 4,09 I О,05 | 5,34

5,61 | 0.06 | 5,26 | 0,05 | 4,21

I I I I

296 1 5,03 I 288 1 6,05 ) 1,04

I I I I

1.14 | - | 1,10 ] - | -

I I I I

76 | 1,23 | 65 | 1,20 | 5,87

I I I I

41 11,19 1 - | - | -1111 1,5 | 0,06 | 1.79 | 0.07 | 3.25 0,2071 0,00б|0,265 | 0,005| 9,07 96,23 | 94.97 |

- Г '"I

.■■■г I 5,3 |

В восьмой главе"Экономическая эффективность манипулятора с управляемым режимом доения по долям вымени коров" изложены результаты экономической оденки разработанного манипулятора.

Годовой экономический аффект экспериментального манипулятора складывается из роста молочной продуктивности животных и снижения заболевания вымени коров маститом.

В расчете на 160 коров экономический эффект от внедрения в ценах третьего квартала 1995 года составил 40336,88 тыс. руб., в расчете на одно животное - 269,11 тыс. рублей.

Внедрение предложенных манипуляторов для доения коров в хозяйствах Белгородской области позволило получить экономический эффект свыше .77 млн. рублей. '

ОБЩИЕ ВШОДЫ

1. Использование доильного оборудования, наиболее полно отвечающего физиологии животных, является одним из резервов повышения молочной продуктивности коров. Из анализа состояния исследований и классификации средств автоматизации доения коров следует, что создание манипуляторов доения для стационарных автоматизированных доильных установок' типа "Тандем", "Елочка'.',; обеспечивающих управление режимом доения по каждой доли вымени коров в отдельности, является перспективным направлением.

2. В результате проведенных теоретических расчетов и экспериментальных исследований создано устройство для измерения интенсивности ыолокоотдачи коров, обеспечивавшее постоянную регистрацию динамики ыолоковыведения по каждой доле вымени.

Теоретически обосновано, что для обеспечения линейной зависимости между расходом жидкости через вертикальную щель устройства и напором в поплавковой камере форма вертикальной с дали должна иметь боковые стенки, очерченные по гиперболи- о ческой кривой.

а Экспериментальные исследования функциональных свойств вымени животных показали, что более 48 % коров обладают ярко выраженной неравномерностью развития долей вымени. Это свидетельствует о необходимости управления режимом

- 21 - '.;■■; доения по каждой доле вымени в отдельности. Установлено, что по долям вымени интенсивность потока молока колеблется в интервале от 0,088 до 1,892 л/мин. ;

Установлена положительная корреляция между удоем и интенсивностью молокоотдачи по долям вымени. Коэффициент корреляции по средней долевымени равен 0,550.

Полученное уравнение регрессии прогнозирования возможного увеличения интенсивности потока молока с ростом молочной продуктивности коров следует учитывать при разработке молокопроводных линий и датчиков потока молока доильных аппаратов.

Получено уравнение регрессии, характеризующее зависимость величины перемещения доильного стакана от усилия оттягивания. Величина перемещения доильного стакана при максимально допустимой нагрузке F - 7 Н составляет 40 мм.

4. В результате теоретических исследований установлено, что удерживающая способность доильных стаканов на вымени животных при различных режимах доения зависит от рабочего разряжения в подсосковом пространстве доильного стакана, диаметра соска, среднего давления сосковой резины на сосок вымени. Расчетным путем установлено, -что при оттягивания доильного стакана с усилием 7 Н и вакуумыетрическим давлением 50 кПа, а также при снижении его значения , под соском до 33 кПа доильный стакан надежно удерживается на доле вымени.

Дня обеспечения заданного усилии оттягивания доильного зтакана. площадь поперечного сечения пневмоцшшидра механизма эттягивания должна быть 2,81 10~-5 ( при вакуумметри-iecKOM давлении - 50 кПа).

Для обеспечения снижения вакуума до:ааданного значения з подсосковой камере доильного стакана должно выдерживаться ¡оотношение между диаметрами отверстий отсоса и впуска воз-lyxa

Момент включения различных,режимов доения датчиком потока молока зависит от площади кольцевой щели, образованной 1Глой поплавка и сливным отверстием молокоприемной камеры, »пределено, что для обеспечения включения режима додаивния ри интенсивности молокоотдачи долей вымени 200 г/мин., диа-;етр сливного отверстия должен быть 2,31 мм, а диаметр иглы ервой ступени 1,75 мм. Включение режима снятия при ин-

тенсивности молокоотдачи 50 г/мин. осуществляется при диаметре иглы второй ступени 2,05 мм.

5. Лабораторными исследованиями разработанного манипулятора для доения коров установлено, что расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными. Доильные стаканы надежно удерживаются на вымени животных при различных режимах доения; отклонение экспериментального усилия оттягивания исполнительным механизмом от расчетного не превышает 1 %: при принятом усилии оттягивания перемещение доильных стаканов при вертикальной нагрузке и под действием механизма оттягивания практически одинаковы; отклонения экспериментальных значений момента включения различных режимов доения от расчетных не превышают 3 X.

6. Производственные испытания манипулятора для доения коров показали; что устройство работоспособно и надежно в эксплуатации. Вследствие адекватности режима доения животные опытной группы по молочной продуктивности превзошли коров контрольной на 6*7 & В результате снижения величины вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов при уменьшении интенсивности молокоотдачи долей вымени, а также более стабильного рабочего вакуума под соском в процессе доения, практически отсутствует заболеваемость вымени коров маститом.'-

7. Результаты испытаний и расчеты экономической эффективности манипулятора для доения коров показывают, что применение предложенного устройства для доения коров в целом позволяет повысить их продуктивность на 11...12 X. Годовой экономический эффект с учетом роста молочной продуктивности и снижения заболеваемости вымени коров маститом по ценам третьего квартала 1995 года в расчете на-150 животных составил 40366,88 тыс. руб.. в расчете на одну корову - 269,11 тыс. руб."

ОСНОВНЫЕ. ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЩИХ РАБОТАХ

1. Патент N. 1699385 СССР. ЩИ - А 01 - Л 7/00. Манипулятор доильной установки /Ъ.9. Ужин, Ей.Борозенцев и А.В.Бурменко (СССР). - М.4768190/30-15; Заявлено 11.12.89; Опубл. 23.12. ;

■■■■■■•' - 23 - .»;■:■■ '

91, Бюл. N.47 //Открытия. Изобретения. - 1991. - N.47.

2. Патент N. 1777550 СССР, ЫКИ А 01 Л 7/00. Доильная установка /В. Ф. Ужик и В. И. Борозенцев ' (СССР). N.4844397/30-15; Заявлено>22.05.90; Опубл. 23.11.92, Бюл. N. 43// Открытия. Изобретения. - 1992. - N. 4а

3. А. с. N.1724119 СССР, МКИ А 01 ; 7/00. Устройство для доения /В. Ф.Ужик и К И.Борозенцев (СССР)* - N.4814721/ 30-15; Заявлено 08.01.90; Опубл. 07.04.92, Бюл. N. 13 //Открытия. Изобретения.. - 1992. -N.13.

4. А. С. N. 1750511 СССР ЫКИ А 01 ; 7/00. Манипулятор доильной установки /К Ф. Ужик и В. И. Борозенцев (СССР)

N. 4834091/30-15; Заявлено 04. Об. 90, Опубл. 30. 07.92, Бюл. Н. 28 //Открытия. Изобретения. - 1992. - N. 28.

5. Заявка N. 9303075/15 СССР, ЫКИ А 01 I 7/00, А 01 I 5/01. Устройство для измерения и регистрации интенсивности молокоотдачи / В.Ф.Ужик и ЕЙ,Борозенцев (СССР).- Заявлено 15.06.93. Решение • о выдаче патента на изобретение от 26.04. 95.

6. Ужик В. Ф., Борозенцев В. Я. Разработка манипулятора для автоматизированной доильной установки //Молодые ученые -народному хозяйству: Тезисы докладов. - Пермь, 1991. - С. 66-67. " -

7. Ужик В. Ф., Борозенцев В. Й. Обоснование конструкции • манипулятора автоматизированных доильных установок //Проблемы интенсификации производства молока (тез. науч. - практ. конф.). - Минск, 1991. - 4.2. - С. 177-178."

8. Ужик. В. Ф. . Борозенцев В. И. и др. К выбору, направле-■ний совершенствования доильного оборудования //8 (1 Всероссийский) симпозиум по малинному доению сельскохозяйственных животных (тез. докладов). - Оренбург, 1995. - С. 53 - 54.

9. Ужик а Ф., Борозенцев а И. К обоснованию конструкции манипуляторов автоматизированных доильных ,установок//Руко-пись объемом 71 стр. под N 124 ВС-94, депонированная во НИ-ИИТЗИагропрома.

10. Ужик В.Ф., Борозенцев В. И. К расчету устройств для измерения интенсивности молокоотдачи / Техника в сельском хозяйстве N3, 1991 г., С. 61 - 62.

11. Ужик В. Ф., Борозенцев В. И. К обоснованию потребной пропускной способности доильного аппарата //Техника в

- 24 -

сельском хозяйстве N3, 1991г., С. 29.

12. Ужик Е ф., Борозенцев Е И. Управление режимом доения коров на автоматизированных доильных установках //Проблемы научного обеспечения повышения эффективности сельскохозяйственного производства Тезисы докладов. Ч. 1, Бишкек, 1992.

13. Ужик Е Ф., Борозенцев ЕИ. Новые машны и механизмы для доения коров //Пути интенсификации с/х производства (тез. докладов). - Белгород, 1995. - С. 96 - 97 .

14. Ужик Е Ф., Борозенцев Е И., Автоматизация заключительных операций // Материалы межвузовской конференции (тез. докладов). - Белгород, 1994. - С. 8 - 9.

15. Ужик ЕФ., Борозенцев Е Л Автоматизация заключительных операций машинного доения коров// Учебное пособие.-Белгород, 1994.

16. Ужик ЕФ., Борозенцев ЕИ. Автоматический манипулятор для доения коров// Информ. листок N19, Белгород, 1993.

Подписано в печать 25.04.96 г. Объем 1 уч.-изд. л. Тираж 100 экз.

Цех оперативной печати Белгородской государственной сельскохозяйственной академии.

309103, пос. Майский Белгородской области.