автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование параметров и режима работы водокольцевого вакуумного насоса для малогабаритных доильных агрегатов

□03447807

На/прдвах рукописи

СИТДИКОВ ФАРИТ ФОАТОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И

РЕЖИМА РАБОТЫ ВОДОКОЛЬЦЕВОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ДОИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.20 01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о 2 опт 200В

Казань - 2008

003447807

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» на кафедре электрификации сельскохозяйственного производства и механизации животноводства

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Зиганшин Булат Гусманович

Официальные оппоненты

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Алешкин Владимир Романович

кандидат технических наук, доцент Кондратьев Георгий Иванович

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Чувашская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 24 октября 2008 года в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 220 035 02 при ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» по адресу 420011, г Казань, Учебный городок Казанского ГАУ, УЛК ИМ и ТС, ауд 213

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского ГАУ (УЛК ИМ и ТС, читальный зал)

Автореферат разослан «ХС» сентября 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета, д т н, доцент

Галиев И Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Задача обеспечения продовольственной безопасности страны включает в себя в качестве одной из главных составляющих решение проблемы обеспечения населения продуктами животноводства Для полного удовлетворения потребностей в мясомолочных продуктах необходимо развивать скотоводство, что в свою очередь предполагает широкое внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и технических средств механизации в этой отрасли сельскохозяйственного производства

Как известно, наиболее трудоемким процессом (до 50% общих трудовых затрат) в обслуживании коров является доение Сегодня известен 'широкий спектр различных доильных установок Основным, и наиболее слабым звеном доильной техники является вакуумная система Эффективность функционирования доильных машин зависит в первую очередь от надежной работы вакуумных насосов Но и в настоящее время насосы не в полной мере удовлетворяют требованиям энергосберегающих технологий и имеют высокую стоимость

Дальнейшее повышение эффективности доильной техники должно идти, в том числе и через создание новых вакуумных машин и систем для небольших частных и фермерских хозяйств, через повышение их надежности и долговечности, снижение при этом энергоемкости, металлоемкости, уровня шума, с исключением загрязнения окружающей среды Поэтому в данной работе основное внимание было уделено совершенствованию водокольцевого вакуумного насоса для малогабаритных доильных агрегатов

Работа выполнена в соответствии с планом НИР Казанского ГАУ «Разработка и обоснование конструктивных параметров и режима работы малогабаритного доильного агрегата» (госрег№01 2 00700495), с Программой развития приоритетных направлений в Республике Татарстан до 2010 года, с координационной программой по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов РФ Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов на 2001 - 2010 гг».

Цель работы: Повышение технико-экономических показателей работы малогабаритных доильных агрегатов путем совершенствования водокольцевого вакуумного насоса

Объект исследования: Процесс создания вакуума в доильных установках и обеспечение надежности процесса машинного доения коров

Предмет исследований: Закономерности рабочего процесса водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата

Методика исследований: Теоретические исследования выполнены с использованием основных законов классической механики, теплотехники, термодинамики, а также расчетно-конструктивиых методой и методов физического моделирования Экспериментальные исследования проводились на специальных стендах с использованием методов планирования эксперимента Результаты эксперимента обрабатывались с помощью

известных компьютерных программ и методов математической статистики

Задачи исследований:

1 Провести анализ существующих конструкций малогабаритных доильных агрегатов и вакуумных насосов

2 Разработать уточненную методику теплового расчета водокольцевого вакуумного насоса и способ повышения надежности работы малогабаритного доильного агрегата

3 Обосновать основные конструктивно-технологические параметры водокольцевого вакуумного насоса.

4 Провести лабораторные и производственные испытания разработанного водокольцевого вакуумного насоса для экспериментального подтверждения достоверности результатов исследований

5 Внедрить результаты исследований в производство и провести их технико-экономическую и энергетическую оценку

Научная новизна работы заключается в разработке математической модели надежности работы передвижной доильной установки и вакуумной системы и определении основных конструктивных параметров и режимов работы водокольцевого вакуумного насоса для малогабаритных доильных агрегатов

Практическая ценность работы заключается в возможности использования полученных экспериментальных и теоретических результатов конструкторскими организациями при разработке малогабаритных передвижных доильных агрегатов с водокольцевым вакуумным насосом, в применении методики расчета конструктивно-режимных параметров водокольцевого вакуумного насоса Полученные результаты внедрены в сфере АПК Республики Татарстан и учебном процессе для студентов Института механизации и технического сервиса Казанского ГАУ, опытный образец малогабаритного доильного агрегата испытан и внедрен в ООО «Arpo - 5» Лаишевского района Республики Татарстан

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены в период с 2004-2008гг на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского ГАУ (Казань, 2005 -2008 гг), на 2~ои Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений «Инновации молодых ученых - сельскому хозяйству России» (Москва, 2005 г), V Всероссийской научно-практической конференции «Экология и ресурсо-и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства» (Пенза, 2005 г), X Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2006 г), IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008 г) Результаты НИР отмечены специальной стипендией Президента Республики Татарстан № УП-11 от 17 01 2008, а также демонстрировались на ежегодных международных выставках «Интерагро Анимед Фермер Поволжья» (г Казань) и «Энергетика Ресурсосбережение» (г Казань) в 2005, 2006 и

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Методика теплового расчета водокольцевых вакуумных насосов и обеспечения надежности машинного доения

2 Математические модели рабочего процесса водокольцевых вакуумных насосов

3 Зависимости основных показателей работы водокольцевого вакуумного насоса от факторов, влияющих на подачу

4 Технические решения, обеспечивающие надежное получение стабильного вакуума при машинном доении и новая конструкция водокольцевого вакуумного насоса, обладающая высокими технико-экономическими показателями

5 Результаты лабораторно-производственных исследований и производственных испытаний разработанного вакуумного насоса и малогабаритного доильного агрегата, и технико-экономическая эффективность

Публикации. Основное содержание диссертации, результаты исследований отражены в 17 статьях, в том числе в 4 статьях центральных журналов и в трудах различных международных симпозиумов и конференций (13 статей), получен I патент РФ на полезную модель № 69376 и 1 положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение № 2007118001/06(019589) от 23 07 2008г

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и предложений, списка литературы и приложений Содержание работы изложено на 170 страницах машинописного текста, список литературы содержит 123 наименования, в том числе 5 на иностранном языке

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цель, объект, предмет и методы исследований Показана научная новизна, практическая ценность и апробация работы, реализация результатов диссертационных исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту

В первом разделе «Основные направления развития доильных агрегатов и вакуумной техники» рассмотрены и проанализированы конструкции малогабаритных доильных агрегатов, а также конструкции водокольцевых вакуумных насосов для получения низкого вакуума при машинном доении Анализ показал, что в существующих конструкциях насосов имеется ряд недостатков такие как потери энергии на трение, износ рабочих органов В разделе также приведены основные зоотехнические требования, предъявляемые к доильным установкам В разделе отмечается, что в развитие теории машинного доения и в разработку конструкций доильных аппаратов значительный вклад внесли такие ученые как Н Н Зорин, Л П Карташов, Э А Келпис, В В Кирсанов, В Ф Королев, Л П. Кормановский, И Н Краснов, 3 В. Макаровская, Ю А Цой и др Повышению надежности доильных установок посвящены работы

Н А Дымшица, Л П Карташова, В С Мкртумяна, В.А Стремнина и др Исследованию водокольцевых вакуумных насосов (ВВН) посвящены работы И В Автономовой, Н М. Антроповского, И Е Волкова, В П Галича, В И Квашенникова, А И Лукьяновой, В А Максимова, И А Райзмана, А И Рудакова, В И Тетерюкова и др Стабилизации вакуумного режима доильных установок посвящены работы Ю И Залевского, В И Квашенникова, С А Наумова, А И Оберемченко и др В конце раздела сформулированы цель и задачи исследований

Во втором разделе «Теоретические исследования работы водокольцевого вакуумного насоса» приведен анализ расчета конструктивных параметров водокольцевых вакуумных насосов малой мощности для доильных установок, разработан графоаналитический метод теплового расчета водокольцевого вакуумного насоса с рециркуляцией рабочей жидкости, предложены новые технические решения при выборе способа стабилизации вакуума, обеспечивающие сглаживание пульсации вакуума повышенной частоты, рассмотрены пути повышения надежности доильных установок

Важными конструктивными параметрами водокольцевых вакуумных насосов являются наружный радиус рабочего колеса, радиус ступицы и эксцентриситет Установлено, что форма внутренней поверхности жидкостного кольца не является постоянной В зависимости от вакуумного режима и давления подаваемой жидкости, жидкостное кольцо принимает различные формы и размеры Поэтому постановка вопроса о создании всережимного насоса является ошибочной Оптимальные параметры ВВН можно определить лишь для конкретного режима работы Одним из важных параметров при разработке ВВН является эксцентриситет е, который выбирается из соотношения е = е/г, где е - относительный эксцентриситет, г - наружний радиус рабочего колеса Ряд авторов предлагают в расчетах относительный эксцентриситет принять в пределах 0,12 0,16 Понятно, что в этом случае погрешность в расчетах может достичь 25%

В маломощных насосах ВВН с целью снижения перетечек газа из полости нагнетания в полость всасывания крыльчатка ротора изготавливается с одной глухой стенкой В результате изменяется гидравлическое сопротивление при взаимодействии крыльчатки с водяным кольцом Водяному кольцу передается энергия не только вращающимися лопатками, но и глухой стенкой крыльчатки В этом случае, очевидно, увеличивается вредный объем газа, переносимый на всасывание Все это приводит к снижению подачи насоса В связи с этим необходимо пересмотреть отношение е/г Анализ работ по исследованию ВВН показал, что в большинстве из них при расчете теплового режима не учитываются отдельные узлы (насос, водосборник, трубочки, рабочая жидкость), а также тот факт, что форма жидкостного кольца не является постоянной

Водокольцевые вакуумные насосы, применяемые для машинного доения, работают с рециркуляцией жидкости При этом происходит нагревание рабочей жидкости, причинами которого являются

термодинамический процесс сжатия газа, трение жидкостного кольца о корпус и крыльчатку ротора и трение уплотнения валов

Тепловой режим насоса можно разделить на два этапа- первый - нагрев

всей системы до установившегося значения температуры ^ у, второй -поддержание установившейся температуры за счет теплообмена через поверхности стенок с окружающей средой

На первом этапе основная энергия затрачивается на нагревание насоса, воды и водосборника На втором этапе температурный режим определяется

разностью установившейся температуры и окружающей среды (^у-^ср) В этом случае охлаждение жидкости будет осуществляться за счет теплообмена с окружающей средой через поверхности насоса и водосборника При этом количество теплоты, выделяемой в окружающую среду, определяется по

формуле йс ¡а(тс-тср), (1)

где ге- средняя температура поверхности стенок, ¿-продолжительность теплоотдачи, Р - площадь поверхности охлаждения насоса и водосборника, ОС - суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением

По аналогичной схеме определяется количество теплоты, расходуемой на теплообмен через поверхность насоса, водосборника, нагрев жидкости и уносимой газом.

На первом этапе тепловой баланс описывается следующей зависимостью

СгАт, (3)

где О, - общее количество тепла, выделяемое насосом в единицу времени, Сг - весовая подача насоса, Сг - удельная теплоемкость воздуха, Аг-превышение температуры, - масса жидкости, С, - удельная теплоемкость жидкости, хк и т„ - конечная и начальная температуры воды, тк! и хн' -конечная и начальная температуры насоса

На втором этапе, при достижении начальной температуры т„ равной установившейся уравнение теплового баланса будет иметь

следующее выражение

0. - СгСгАт +ка(ту~тср), (4)

где тСр ~ температура окружающей среды,

Воспользуемся известным уравнением теплового баланса для постоянного режима работы водокольцевого насоса

= АтЖ + Сйх, (5)

где С - суммарная теплоемкость насоса, рабочей жидкости и соединяющих трубок, А - теплоотдача жидкости замкнутой системы, где циркулирует вода, Т - температура нагрева жидкости

Процесс нагревания насоса и рабочей жидкости характеризуется зависимостью температуры нагрева от времени: г = /(/)

После интегрирования (5) получим

t = -^HQ-Ar) + K, (6)

t = -^[\n(Q-AT)-HQ-Ar0)] = -^ln-^L, (7)

А А у- Ат0

где К - постоянная интегрирования

Решая уравнение (7) относительно величины Г и сделав соответствующее преобразование, окончательно получим уравнение, определяющее закон изменения температуры нагрева от времени

т = туа-е«г-) + т0е-"т-1 (8)

г с r _Q

где Тн = — ~ постоянная времени нагрева, ^-—-установившаяся А А

температура нагрева

Если в начальный момент температура нагрева т0=0, то зависимость (8)

примет следующий вид 7 = ^у 0 ~ е ") (9)

Окончательно получим ^н

= t /(1п(т I ту— т)) (10)

Заменяя 7'„ через теплоотдачу Л и теплоемкость С, определим массу воды, насоса и водосборника

G = ¡.iFt I(С0 1п(г,/г,-г))5 (П)

где С0 = С„ + С6 + Св - удельная теплоемкость насоса, водосборника и воды, М~ М o(I+fiJv) - удельная теплоотдача при скорости v, //„ - удельная теплоотдача при скорости v=0, ß - опытный коэффициент, различный для отдельных элементов насоса Из уравнения (11) определяем установившуюся температуру нагрева жидкости ту

Ell т eGC°

ту=~ТП--<12>

(eGC° -1)

По результатам теоретических исследований строим график зависимости Ту от времени работы водокольцевого вакуумного насоса при различных значениях объема охлаждающей воды О (рисунок 1)

оЧ

" 45 Й

8 35

«

к И

. . . .

•

*** —'

• «и

. /

30 25 2. 20 & 15 10

н о

10 20 30 4 0 50 60 70 Времяработы |>мин

-6 = 8 л--б = 5л - - --б = 3 л

Рисунок 1 — Зависимость Г от времени работы водокольцевого вакуумного насоса (<) при различных значениях объема воды <7

ж

Рисунок 2 - Схема вакуумного регулятора объемного типа

В существующих доильных установках для обеспечения стабильного вакуума к вакуумпроводу подключают вакуумный насос

завышенной подачи Однако такой метод стабилизации требует значительного

расхода энергии Для стабилизации вакуума с минимальными затратами энергии нами разработан регулятор вакуума

объемного типа (рисунок 2)

1- вакуумпровод, 2- сильфон, 3-пружина, 4- груз, Р-сила, создаваемая под воздействием вакуума, К„ - сила, развиваемая пружиной, т§ - сила, возникающая под действием массы груза

а) равновесное состояние при уменьшенном вакууме,

б) равновесное состояние при увеличенном вакууме

В зависимости от величины вакуума рабочий объем сильфона меняется Эффективность работы такого регулятора зависит от частоты собственных колебаний ф, которая определяется равенством

1

J Т

где дст - статическое отклонение, g - ускорение свободного Г-период частоты колебания

Из равенства (13) определяется статическое отклонение^ = -

(13)

падения,

Е

4*'/' (14)

На рисунке 3 представлена зависимость собственной частоты колебаний ф от статического отклонения (дст) Здесь видно, что эффективная работа регулятора будет при частотах от 1до 2,0 Гц Объем регулятора во многом зависит от характера изменения вакуума в вакуумпроводе Так, в вакуумной системе при работе небольшого количества доильных аппаратов частота колебаний вакуума может составлять 1 1,8 Гц При такой частоте колебаний вакуума статическое отклонение будет значительным, что наглядно демонстрирует данный график Объем вакуумного регулятора определяется из равенства

Г = Б 8

(15)

(Л 2,25 2

1.75 1.5 1,25 1

0,75 ^

где 5- площадь основания камеры регулятора,м2, V - остаточный объем, зависящий от конструкции регулятора, см2

Усилие пружины и масса груза определяется из равенства

„У

Рисунок 3 - График зависимости собственной частоты колебаний ф от статического отклонения Зст

F = Fп+mg,

(16)

где mg - вес груза, кг

Сила, создаваемая под действием

вакуума определяется из равенства

м!2

или

Р = АР-

(17)

где АР - перепад давления, которое воздействует на основание регулятора Из уравнения (17) определим силу Рц, развиваемую пружиной

, яг/2

"т8 (18)

сил

При машинном доении АР = 50 + 3 кПа Для определения соотношения ——, воспользуемся характеристикой пружины (рисунок 4)

Из рисунка видно, что равновесного состояния можно добиться посредством только пружины (1) или только воздействием груза (п^), либо при совместном воздействии Таким образом, применение регулятора объемного типа позволяет осуществлять сглаживание пульсаций вакуума в вакуумной системе доильной установки при частоте колебаний вакуума до 2 Гц

I си

1 -характеристика пружины, 2 - усилие, создаваемое под действием перепада давления

Рисунок 4 - Выбор соотношения массы груза и усилия пружины С точки зрения повышения надежности машинного доения значительный интерес, на наш взгляд, представляет технология доения с применением передвижных доильных аппаратов с индивидуальными источниками вакуума Такая структурная схема представлена на рисунке 5 Вероятность безотказной работы для данной схемы (Рц) с учетом того, что при отказе имеется временной резерв и отдельные узлы взаимозаменяемые,

определяется по следующей формуле

Рв^РнРвпРрРл, (19)

где Рц, Рвп, Рр, Ра - вероятности безотказной работы вакуумного насоса, вакуумпровода, регулятора и доильного аппарата

I ^^-^^-^^-•

Н - вакуумный насос, ВП - вакуумпровод, Р - регулятор, А - доильный аппарат Рисунок 5 - Структурная схема доильного аппарата с индивидуальным источником

вакуума

Известно, что в общем случае при последовательном соединении узлов общая надежность устройства в целом снижается Однако при применении нескольких аналогичных передвижных доильных агрегатов в целом надежность доения на ферме может быть увеличена В последнем выражении (19) произведение первых трех сомножителей представляет собою вероятность безотказной работы вакуумной системы, то есть

(20)

р = р р р

г ВС г Н1 ВП1 Р

На рисунке 6 представлена структурная схема доильной установки с использованием передвижных доильных аппаратов с индивидуальным источником вакуума Для этой схемы, состоящей из последовательно и параллельно соединенных звеньев, вероятность безотказной работы одной линии Рд с участием одного оператора будет определяться следующей . зависимостью

Я

Pjv—

где Рд - вероятность безотказной работы одной линии технических средств и животных, приходящихся на одного оператора, Pon, Рве, Ра, Рж -вероятности безотказной работы соответственно оператора, вакуумной системы, доильных аппаратов и животных, щ, »2, пз, л./-соответственно ксличество операторов, вакуумных систем, доильных аппаратов, животных, приходящих на одного оператора

ОП - оператор, ВС - вакуумная система, обеспечивающая работу одного доильного аппарата, А - доильный аппарат, Ж - животное

Рисунок 6 - Структурная схема доильной установки с использованием передвижных доильных агрегатов с индивидуальным источником вакуума Для всей доильной установки, при равном техническом состоянии аппаратов, вакуумной системы и животных, вероятность безотказной работы

будет иметь следующую зависимость: Рду = 1 - (1 — Рд )"' , (22)

На рисунках 7 и 8, представлены теоретические зависимости вероятности безотказной работы Рду от п3; п4; Ра; Рж-

Рисунок 7 - Теоретическая зависимость вероятности безотказной работы доильной установки (Рду) от вероятности безотказной работы одной ветви (Рд) и количества доильных аппаратов (п3) при Р^ 1,0 и

Рисунок 8 — Теоретическая зависимость вероятности безотказной работы доильной установки (Рду) от вероятности безотказной работы одной ветви (Рд) и количества доильных аппаратов (п3) при Рж= 0,8 и п^ = 1

Таким образом, имея отдельные звенья, обладающие сравнительно невысокой надежностью, в целом на молочной ферме можно обеспечить более высокую надежность всей установки. Или задаваясь надежностью функционирования всего процесса доения Рд доильной установки, можно определить необходимую вероятность безотказной работы любого звена.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата» представлена программа и методика

экспериментальных исследований водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата, приведено планирование эксперимента, представлены экспериментальные стенды (рисунок 9).

I-водокольцевой вакуумный насос; 2-электродвигатель; 3-водосборник; 4-термометр; 5-винт регулировочный, 6-счетчик газовый; 7-вакуумметр; 8-комплекг измерительной аппаратуры К-50; 9-пульт управления; 10-вентиль, предназначенный для изменения вакуумметрического давления;

II-вентиль, предназначенный регулирования величины подачи рабочей жидкости; 12-станина.

Рисунок 9-Структурно-функционапьная схема экспериментального стенда по исследованию ВВН

Исследуемый водокольцевой вакуумный насос имел консольное крепление ротора и следующие конструктивные параметры: радиус втулки ротора г, =24мм; наружный радиус рабочего колеса г2 = 46 мм; эксцентриситет е = 8 мм; ширина ротора Ь =24 мм; частота вращения п = 2820 мин"'. Подача воды по замкнутой системе осуществлялась с напором от 300 до 600 мм вод. ст. В бачок заливалась вода в объеме 5 дм'1. Для изучения водяного кольца боковая крышка насоса была изготовлена из оргстекла. Величину создаваемого вакуума изменяли в пределах от 3,8 до 50,4 кПа. Измерение эквивалентных уровней звука создаваемого при работе доильной машины проводили интегрирующими шумомерами и шумоинтеграторами согласно ГОСТам 12.: 1.050-86, 17187-81. Данные лабораторных и производственных исследований обрабатывались при помощи программы «5ТАТ18Т1КА-6».

В четвёртом разделе «Результаты экспериментальных исследований водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата» приведены результаты лабораторных и производственных исследований и испытаний.

На подачу насоса машины влияет как уровень вакуума, так и расход рабочей жидкости (рисунок 10). Из графика видно, что при вакууме 47,9 кПа расход воды равен 0,12 м3/ч.

Ь.кД« т. "С

0 = 5,90411-22,699^ 0,03661/^+112,16392. Рисунок 11 - Зависимости подачи Рисунок 10 - Зависимости подачи насоса насоса (0 от температуры рабочей (О) от вакуума (И) при различных (7) при различных значениях значениях расхода рабочей жидкости (д) вакуума (К)

Анализируя рисунок 11, следует отметить, что величина создаваемого вакуума влияет и определяет характер температурного режима. К примеру, при работе насоса при вакуумном режиме 3,8 кПа температура рабочей жидкости не превышает 32 °С, при вакууме 25,2 кПа температура рабочей жидкости не превышает 37 °С, а при вакууме 47,9; 50,4 кПа температура рабочей жидкости не более 45 °С.

На рисунке 12 представлен характер изменения эмпирической кривой соответствующей характеру изменения теоретической зависимости (12) (рисунок 1).

На рисунке 13 представлены результаты планового эксперимента.

—в— при >80 мм.у1.ст.(4?,9хПв) —•— пуи 100 мм.рт.ст.Ш.бкП»)

- при МЮмм.рг.С1лЗ",81;По)

- прк 30 мм.рг.ст.{5,8кЛ»)

Рисунок 12 - Зависимость температурного режима (7) от времени работы насоса ВВН (<)

Рисунок 13 - Зависимость температуры рабочей жидкости (Т) от времени работы насоса (I) и величины вакуума (И)

1, мин.

при «0 МЧ1И.СТ (30,4*11*) —■ при МО №1фт.гт.р5,ЗкПа)

На рисунке 14 представлена зависимость потребной мощности насоса ВВН от величины вакуума и расхода рабочей жидкости. Возрастание потребной мощности объясняется тем, что с увеличением вакуума изменяется форма водяного кольца, что приводит к трению жидкостного кольца о крыльчатку ротора и стенки насоса, при этом, соответственно, возрастает нагрузка на водокольцевой вакуумный насос и тем самым возрастает потребная мощность.

На рисунке 15 представлены экспериментальные графики уровня шума экспериментальной (ДМФ-1) и базовой (УДП-1) доильных машин в зависимости от расстояния. Вакуумный насос экспериментальной машины был помещен в герметичный водосборник, что позволило снизить уровень шума.

Рисунок 14 - Зависимость Рисунок 15 - Результаты эксперимен-

потребной мощности насоса ВВН тальных исследований по определению

(IV) от величины вакуума (Н) и уровня шума расхода рабочей жидкости (д)

При изготовлении доильной машины расположение водосборника по высоте не значительно влияет на подачу насоса доильной машины Для оптимальной работы ДМФ - 1 расход рабочей жидкости должен быть в пределах 0,12 м3/ч при вакууме 47,9 кПа При этом для работы ДМФ - 1 в течении одного часа потребуется 5 л воды циркулирующей по замкнутому контуру, что вполне удовлетворяет работу одного доильного аппарата В результате работы установки при вакууме 47,9 кПа рабочая жидкость нагревается до температуры 45 °С, а затем наблюдается стабильная работа за счет теплопередачи с окружающей средой

В пятом разделе «Технико-экономическое обоснование малогабаритного доильного агрегата» приведены результаты расчетов технико-экономических и энергетических показателей разработанной конструкции малогабаритного доильного агрегата

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании выполненных опытно-конструкторских работ, теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы

1 Анализ результатов исследований доильных машин и конструкций вакуумных насосов показал, что параметры их имеют большое разнообразие свидетельствующие о том, что наилучшее решение еще не найдено Нет единого подхода при выборе основных параметров и режимов их работы От выбора параметров насоса зависит главным образом энергоемкость, материалоемкость и надежность его работы Поэтому изыскание и обоснование оптимальных параметров и режимов вакуумного насоса является актуальной задачей в деле совершенствования доильных агрегатов

2 В результате выполненных исследований, на основании разработанной теории и метода расчета спроектирован и изготовлен новый вариант водокольцевого вакуумного насоса (решение о выдаче патента РФ на изобретение № 2007118001/06(019589), изготовлен малогабаритный доильный агрегат ДМФ-1 (патент РФ на полезную модель № 69376). Предложен новый вариант размещения водокольцевого вакуумного насоса в герметичном водосборнике, что позволило снизить уровень создаваемого шума на 6 7 дБ

3 В результате теоретических исследований разработаны математические модели (2 48, 2 50), позволяющие проводить тепловой расчет водокольцевых вакуумных насосов Также предложена математическая модель надежности функционирования (2 54) вакуумной системы и доильной установки, позволяющая на этапе их проектирования сформулировать технические требования и определить вероятность безотказной работы, как каждого звена, так и установки в целом Полученная модель устанавливает взаимосвязь между вероятностью безотказной работы доильной установки и ее конструктивными и технологическими элементами

4 Лабораторные исследования позволили выявить свойства вакуумного насоса и обосновать оптимальные режимы работы водокольцевого

вакуумного насоса по производительности, величине создаваемого вакуума, температурному режиму Исследования во до кольцевого вакуумного насоса малой мощности выявили сравнительно высокие его технико-экономические показатели, которые были получены в результате усовершенствования конструктивных параметров В результате улучшились следующие параметры водокольцевого вакуумного насоса металлоемкость снизилась на 1,5 кг, т.е на 47,5%, удельная мощность снизилась и составила 0,069 кВт ч/м3, подача насоса составила при частоте вращения 2820 мин'1 4,8 м3/ч за счет применения нового варианта крыльчатки ротора и обоснованного выбора эксцентриситета

5 Для работы с рециркуляцией рабочей жидкости проведено исследование теплового режима водокольцевого насоса Установлено, что водокольцевые вакуумные насосы успешно работают с рециркуляцией рабочей жидкости независимо от высоты размещения водосборника При этом наиболее простым и доступным способом оказалось охлаждение воды в водосборнике Подача водокольцевого вакуумного насоса при нагреве воды до 38 °С снижается на 2 3 % На основании проведенных исследований обоснованы технологические и конструктивные параметры экспериментального водокольцевого вакуумного насоса пониженной энергоемкости радиус рабочего колеса насоса - 46 мм, эксцентриситет -8 мм, ширина ротора - 24 мм, частота вращения - 2820 мин"'

6 Производственные испытания разработанной доильной машины ДМФ-1 с новым водокольцевым вакуумным насосом подтвердили эффективность его применения Ожидаемый экономический эффект от его использования составит 21164 руб. в год ( в ценах 2007 г), коэффициент эффективности равен 1,37, срок окупаемости при этом составит менее года

7 Энергетическая оценка разработанного малогабаритного доильного агрегата ДМФ - 1 показала снижение энергоемкости оборудования на 27,3 %, прямых затрат энергии на 33,4 %, совокупных затрат на 27,1 %, коэффициент энергетических затрат равен 0,73 Новый вариант водокольцевого вакуумного насоса более полно отвечает зоотехническим и экологическим требованиям

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

В журналах, рекомендуемых ВАК:

1 Зиганшин, Б Г Исследование доильного аппарата с индивидуальным источником вакуума и обоснование производительности насоса / Б Г Зиганшин, И Е Волков И Е , Ф Ф Ситдиков, Р Р Лукманов // Тракторы и сельхозмашины.-2007 -№4 - С 48-49

2 Волков, И Е Стабилизация вакуума в вакуумной системе доильных установок / И Е Волков, Б Г Зиганшин, Ф.Ф Ситдиков // Ученые записки КГАВМ Т -188 Казань, 2006. - С 65-72

3 Волков, И Е Построение источника вакуума доильной установки блочно-модульного типа / И Е Волков, Б Г Зиганшин, H 3 Хисметов, Ф Ф

Ситдиков //Техника в сельском хозяйстве -2007 -№2 -С 37

4 Волков, И Е Тепловой режим двухроторного вакуумного насоса /И Е Волков, Ф Ф Ситдиков//Техника в сельском хозяйстве -2007 -№2 -С 42

В материалах международных, всероссийских конференций и других изданий:

5 Волков, И Е Повышение надежности машинного доения коров / И Е Волков, Б Г Зиганшин, Ф Ф Ситдиков // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультетов механизации сельского хозяйства и технического сервиса Т -72 Казань, 2005 - С 269-272

6 Волков, И Е К расчету конструктивных параметров водокольцевых 'вакуумных насосов малой мощности для доильных аппаратов, установок / И Е Волков, Б Г Зиганшин, Ф Ф Ситдиков // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции «Экология и ресурсо- и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство)» Пенза, 2005 -С 152-154

7 Ситдиков, Ф Ф Графоаналитический метод теплового расчета водокольцевого вакуумного насоса с рециркуляцией рабочей жидкости / Ф Ф Ситдиков, И Е Волков, Б Г Зиганшин // Материалы X Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» Том - II Белгород, 2006 - С 220

8 Ситдиков, Ф Ф Разработка и обоснование конструктивных параметров водокольцевого вакуумного насоса (ВВН) для индивидуальных доильных машин / Ф Ф Ситдиков // Материалы II Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений «Инновации молодых ученых - сельскому хозяйству России» Часть - 2 Отпечатано ФГНУ «РосИнформАгротех» Москва, 2006 -С 258-261

9 Ситдиков, Ф Ф К анализу существующих конструкций индивидуальных доильных аппаратов / Ф Ф Ситдиков //Молодые лидеры аграрного сектора России Материалы региональной научно-практической конференции аспирантов и студентов - Казань, 2006 - С 201

10 Ситдиков, Ф Ф Экспериментальный стенд для исследований доильного аппарата и насоса ВВН /Ф Ф Ситдиков // Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 55-летию ФМСХ Т. -73 Казань, 2006 -С 144

11 Ситдиков, Ф Ф Передвижная доильная установка с малогабаритным водокольцевым вакуумным насосом / Ф Ф Ситдиков // Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 55-летию ФМСХ - Т-73 Казань, 2006 - С 148

12 Лукманов, Р Р Энергетический расчет и сравнение разработанного технического средства (ДМФ-1) для доения коров / Лукманов Р Р., Зиганшин Б Г, Волков И Е, Ситдиков Ф Ф // Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 55-летию ФМСХ - Т 73 Казань,

2006 - С 319-322

13 Ситдиков, Ф Ф Тепловой режим водокольцевого вакуумного насоса с рециркуляцией рабочей жидкости / Ситдиков Ф Ф, Зиганшин Б Г, Волков ИЕ// Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 85-летию Казанского ГАУ Т -74. Казань, 2007 - С. 168

14 Ситдиков, Ф Ф Результаты исследований малогабаритной доильной машины (ДМФ - 1) / Ситдиков Ф Ф, Зиганшин Б Г, Волков И Е //Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 85-летию Казанского ГАУ Т -74 Казань, 2007 - С 291

15.Ситдиков, Ф Ф Результаты исследований доильной машины ДМФ -1 по определению уровня шума / Ситдиков Ф Ф , Зиганшин Б Г // Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ, посвященные 85-летию Казанского ГАУ Т -74 Казань, 2007 - С 186

16 Ситдиков, Ф Ф Методика Теплового расчета водокольцевого вакуумного насоса (ВВН) доильных установок / Ситдиков Ф Ф //IX Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г Казань, 3-5 июня 2008г) Сборник тезисов докладов -Казань Издательство «Отечество», 2008 - 442 с

17 Сорокин, А А Анализ существующих конструкций вакуумных насосов индивидуальных доильных установок / А А Сорокин, Ф Ф Ситдиков // Достижения научно-исследовательской работы студентов и молодых ученых в области агропромышленного комплекса, лесного хозяйства и экологии -Т -1 Казань, 2008 -С 137

18 Патент № 69376 РФ. МПК А0П 5/00 Передвижная вакуумная установка / Б Г Зиганшин, И Е Волков, Ф Ф Ситдиков, Р Р Лукманов, И И Кашапов Заявлено 03 09 2007 Опубл 27 12 2007 Бюлл №36

19 Б Г Зиганшин, И Е Волков, Ф Ф Ситдиков, Р Р Лукманов, И И Кашапов Жидкостно - кольцевой вакуумный насос Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2007118001/06(019598) Заявлено 14 05.2007.

Формат 60x84/16 Тираж 100 Подписано к печати 9 49 2в88г

Печать офсетная Уел п л 1,00 Заказ 125

Издательство КГА У/420015 г Казань, ул К Маркса, д 65 Лицензия на издательскую деятельность код 221 ИД №06342 от 28 11 2001 г Отпечатано в типографии КГАУ 420015 г Казань, ул К Маркса, д 65 Казанский государственный аграрный университет

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ДОИЛЬНЫХ МАШИН И ВАКУУМНОЙ ТЕХНИКИ.

1.1 Анализ развития доильных машин и вакуумной техники.

1.2 Основные требования, предъявляемые к доильным установкам и агрегатам.

1.3 Анализ существующих конструкций вакуумных насосов.

1.4 Цель и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ВОДОКОЛЬЦЕВОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА.

2.1 Теоретические предпосылки при разработке водокольцевого вакуумного насоса.

2.2 Анализ расчета конструктивных параметров водокольцевого вакуумного насоса малой мощности для доильных установок.

2.3 Стабилизация вакуума в вакуумной системе доильных установок.

2.4 Графоаналитический метод теплового расчета водокольцевого вакуумного насоса с рециркуляцией рабочей жидкости.

2.5 Тепловой режим водокольцевого вакуумного насоса с рециркуляцией рабочей жидкости.

2.6 Способы повышения надежности машинного доения коров.

2.7 Выводы по разделу.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОКОЛЬЦЕВОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА МАЛОГАБАРИТНОГО ДОИЛЬНОГО АГРЕГАТА.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Экспериментальный стенд для исследования водокольцевого вакуумного насоса.

3.3 Методика измерения подачи водокольцевого вакуумного насоса

3.4 Планирование эксперимента по исследованию водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата.

3.5 Определение уровня шума малогабаритного доильного агрегата.

3.6 Статистическая обработка экспериментальных данных и их погрешность.

3.7 Выводы по разделу.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОКОЛЬЦЕВОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА МАЛОГАБАРИТНОГО ДОИЛЬНОГО АГРЕГАТА.

4.1 Влияние времени работы, расхода рабочей жидкости и величины вакуума на подачу водокольцевого вакуумного насоса. „

4.2 Влияние температурного режима на подачу водокольцевого вакуумного насоса при различных значениях вакуума.

4.3 Влияние величины вакуума на температурный режим водокольцевого вакуумного насоса.

4.3.1 Зависимость температурного режима от времени работы водокольцевого вакуумного насоса.

4.4 Зависимость потребной мощности водокольцевого вакуумного насоса от величины вакуума и расхода рабочей жидкости.

4.5 Результаты экспериментальных исследований по определению уровня шума малогабаритного доильного агрегата ДМФ—1.

4.6 Конструкция и описание работы малогабаритного доильного агрегата ДМФ - 1.

4.7 Производственные испытания водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата ДМФ-1.

4.8 Выводы по разделу.

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МАЛОГАБАРИТНОГО ДОИЛЬНОГО АГРЕГАТА.

5.1 Энергетический расчет и сравнение разработанного малогабаритного доильного агрегата (ДМФ-1) для доения коров с базовой доильной установкой УДП-1.

5.2 Расчет технико-экономических показателей эффективности конструкции и их сравнение с базовой доильной установкой УДП-1.

Задача обеспечения продовольственной безопасности страны включает в себя в качестве одной из главных составляющих решение прЪблемы обеспечения населения продуктами животноводства. Для успешного удовлетворения потребностей в мясомолочных продуктах необходимо развивать скотоводство, что в свою очередь предполагает широкое внедрение новейших технологий и технических средств механизации в этой отрасли сельскохозяйственного производства. При этом все мероприятия по внедрению прогрессивных технологий должны носить ресурсо-и энергосберегающий характер.

Как известно, наиболее трудоемким процессом (до 50% общих трудовых затрат) в обслуживании коров является доение. Сегодня известен широкий спектр различных доильных установок, но, несмотря на существующее многообразие доильных установок, большинство из них имеют целый ряд существенных недостатков. Основным, и наиболее слабым звеном доильной техники является вакуумная система. С появлением первой доильной машины и по сегодняшний день этот вопрос остается наиболее актуальным и нерешенным. Эффективность работы доильных машин зависит в первую очередь от надежного действия вакуумных насосов. Но перебои в их работе наблюдаются довольно часто. В последнее время стали появляться более совершенные насосы, о чем свидетельствуют исследования, проведенные учеными в области машинного доения и вакуумной техники. Тем не менее, новые насосы еще недостаточно удовлетворяют требованиям современных технологий и имеют высокую стоимость.

Дальнейшее повышение эффективности доильной техники должно идти через создание новых вакуумных машин и систем не только для крупных молочных комплексов, но и для частных фермерских хозяйств, через повышение их надежности и долговечности, снижение при этом энергоемкости, металлоемкости, уровня шума с исключением загрязнения окружающей среды, поэтому в данной работе основное внимание было уделено совершенствованию водокольцевого вакуумного насоса для малогабаритных доильных агрегатов.

Целью данной работы является повышение технико-экономических показателей работы малогабаритных доильных агрегатов путем совершенствования водокольцевого вакуумного насоса.

Объектом исследований является процесс создания вакуума в доильных агрегатах и обеспечение надежности процесса машинного доения коров.

Предметом научных исследований является закономерность рабочего процесса водокольцевого вакуумного насоса малогабаритного доильного агрегата.

При проведении исследований широко использовался аналитический метод, включающий в себя изучение технологических процессов с использованием теоретической и классической механики, теплотехники и термодинамики.

С целью сопоставления выводов теории с положениями в экспериментальных исследованиях был применен метод физического моделирования. Расчетно-конструктивный метод на основе результатов математического и экспериментального моделирования позволил определить оптимальные параметры работы малогабаритного доильного агрегата.

Применение современной вычислительной техники позволило произвести обработку экспериментальных исследований с использованием известных методов математической статистики.

Научная новизна работы заключается в разработке математической модели надежности работы передвижного доильного агрегата и вакуумной системы, определении основных конструктивных параметров и режимов работы водокольцевого вакуумного насоса для малогабаритных доильных агрегатов.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования полученных экспериментальных и теоретических результатов конструкторскими организациями при разработке малогабаритных передвижных доильных агрегатов с водокольцевым вакуумным насосом, в применении методики расчета конструктивно-режимных параметров водокольцевого вакуумного насоса.

Полученные результаты внедрены в сфере АПК Республики Татарстан и учебном процессе для студентов Института механизации и технического сервиса Казанского ГАУ, опытный образец малогабаритного доильного агрегата испытан и внедрен в ООО «Агро—5» Лаишевского района Республики Татарстан.

Результаты исследований по диссертационной работе, а также экспериментальный малогабаритный доильный агрегат демонстрировались на ежегодной международной выставке «Интерагро. Анимед. Фермер Поволжья» (г. Казань), на специализированных выставках «Энергетика. Ресурсосбережение» (г. Казань) в 2005, 2006 и 2007гг.

На защиту выносятся:

Методика теплового расчета водокольцевых вакуумных насосов и обеспечения надежности машинного доения; математические модели рабочего процесса водокольцевых вакуумных насосов; зависимости основных показателей работы водокольцевого вакуумного насоса от факторов, влияющих на подачу; технические решения, обеспечивающие надежное получение стабильного вакуума при машинном доении и новая конструкция водокольцевого вакуумного насоса, обладающая высокими технико-экономическими показателями; результаты лабораторно-производственных исследований и производственных испытаний разработанного вакуумного насоса и малогабаритного доильного агрегата. Их технико-экономическаяГ эффективность.

Основные положения диссертационной работы были- доложены в-период с 2004 по 2008гг. на научных конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультетов! механизации сельского' хозяйства и технического сервиса (Казань, 2005-2008гг); 2~°и Всероссийской конференции молодых ученых и> специалистов- аграрных образовательных и научных учреждений «Инновации молодых ученых — сельскому хозяйству России» (Москва 2005 г.); V Всероссийской научно -практической конференции «Экология и ресурсо- и энергосберегающие: технологии на предприятиях народного) хозяйства, (промышленность, транспорт, сельское хозяйство)» (Пенза 2005 г.); X Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород 2006- г.); IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии- и биотехнологии» (Казань, 2008 г.); , .

Получен один, патент РФ № 69376 на полезную модель и одно положительное решение № 2007118001/06(019598) на выдачу патента РФ на изобретение: Рёзультаты научно-исследовательской работы отмечены специальной стипендией; Президента Республики Татарстан? № УП-1Г от 17.01 2008.

Основное содержание диссертации; результаты, и рекомендации исследований отражены в 17 статьях, в том числе в 4 статьях центральных журналов и в трудах различных международных симпозиумов и конференций (13 статей).

Работа выполнена на кафедре электрификации сельскохозяйственного-производства- и механизации животноводства ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» в соответствии: с планом научно-исследовательских работ Казанского ГАУ «Разработка и обоснование конструктивных параметров и режима работы малогабаритного доильного агрегата» (гос.рег. № 01.2.007 00495); с Программой развития приоритетных направлений в Республике Татарстан до 2010 года (направление «Эффективность агропромышленного производства»), тема «Разработка энергосберегающих технологий в молочном животноводстве. Этап 2006 г. Разработка энергосберегающих вакуумных насосов для доильных машин», с координационной программой по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов Российской Федерации Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов на 2001 - 2010 гг».

Автор выражает благодарность за научную консультацию д.т.н., профессору И.Е. Волкову, а также заведующему кафедрой, д.т.н., профессору А.И. Рудакову за оказанную помощь при выполнении диссертационной работы.

На основании выполненных опытно-конструкторских работ, теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Анализ существующих доильных машин и конструкций вакуумных насосов, а также изучение состояния исследований в этой области показали, что основными требованиями к разработке доильных машин для животноводства является снижение энерго- и ресурсоемкости, снижение металлоемкости, увеличение надежности и долговечности техники.2. В результате выполненных исследований, на основании разработанной теории и метода расчета спроектирован и изготовлен новый вариант водокольцевого вакуумного насоса, изготовлен малогабаритный доильный агрегат ДМФ-1, обладающие более высокими технико экономическими показателями по сравнению с аналогами. Предложен новый вариант размещения водокольцевого вакуумного насоса в герметичном водосборнике, что позволило снизить уровень создаваемого шума на 6...7 дБ.

3. В результате теоретических исследований разработаны математические модели (2.48, 2.50), позволяющие проводить тепловой расчет водокольцевых вакуумных насосов, а также предложена математическая модель (2.54) надежности функционирования вакуумной системы и доильной установки, позволяющая на этапе их проектирования сформулировать технические требования и определить вероятность безотказной работы, как каждого звена, так и установки в целом. Математическая модель (2.54) устанавливает взаимосвязь между вероятностью безотказной работы доильной установки с ее конструктивными и технологическими элементами.4. Лабораторные исследования позволили выявить свойства вакуумного насоса и обосновать режим работы водокольцевого вакуумного насоса по производительности, величине создаваемого вакуума, температурному режиму. Исследования водокольцевого вакуумного насоса малой мощности выявили сравнительно высокие его технико-экономические показатели, которые были получены в результате усовершенствования конструктивных параметров.В результате улучшились следующие параметры водокольцевого вакуумного насоса: • металлоемкость снизилась на 1,5 кг. т.е. 47,5%; • удельная мощность снизилась и составила 0,069 кВт ч/м ; • подача насоса увеличилась на 4,2% и составила при частоте вращения 2820 мин"1 4,8 м3/ч за счет применения нового варианта крыльчатки ротора и уменьшения, тем самым, величины вредного объема и выбора правильного эксцентриситета.5. Для работы с рециркуляцией рабочей жидкости проведено исследование теплового режима водокольцевого насоса. Установлено, что водокольцевые вакуумные насосы успешно работают с рециркуляцией рабочей жидкости независимо от высоты размещения водосборника. При этом наиболее простым и доступным способом оказалось охлаждение воды в водосборнике. Подача насоса ВВН при нагреве воды до 38 С снижается на

2...3%. При проектировании водокольцевого вакуумного насоса необходимо увеличить диаметр втулки ротора на 6...8% и на 5...6% увеличить эксцентриситет при диаметре ротора 94 мм, что обеспечит снижение удельной мощности до 0,069 кВт ч/м .6. Производственные испытания показали, что разработанная доильная машина ДМФ-1 имеет преимущества над базовой машиной УДП-1. Срок окупаемости ДМФ-1 составил менее одного года при экономической эффективности 21164 рублей и годовой экономии 19791 рублей (по ценам 2007г.). Коэффициент эффективности равен 1,37.7. Энергетическая оценка разработанного малогабаритного доильного агрегата ДМФ - 1 показала снижение энергоемкости оборудования на 27,3 %, прямых затрат энергии на 33,4 %, совокупных затрат на 27,1 %, коэффициент энергетических затрат равен 0,73.

1. Автономова, И.В. Определение потерь мощности в рабочем колесе водокольцевых вакуум-насосов / И.В.Автономова, Ю.М.Вертепов // Химическое и нефтяное машиностроение. — 1980. — № 3. — С. 22-23.

2. Аксенов, А.В. Разработка стимулирующего доильного аппарата, обоснование его рабочих параметров и методика испытаний: Дис.канд. техн. наук / А.В. Аксенов. -Оренбург, 1988.

3. Алешкин, В.Р. Механизация животноводства / В.Р. Алешкин, П.М. Рощин-М.: Колос, 1993.-319с.

4. Аширов, И.З. Оптимизация технологических параметров водокольцевых вакуумных машин, используемых на доильных установках: Дис.канд. техн. наук / И.З. Аширов. Оренбург, 2003. - 123с.

5. Барышников, И. А. Физиологические механизмы машинного доения / И.А. Барышников. — М.: Наука, 1964.

6. Башта, Т.М. Гидравлический привод летательных аппаратов / Т.М. Башта. — М.: Машиностроение, 1967.

7. Белянчиков, Н.Н. Механизация животноводства / Н.Н. Белянчиков, А.И. Смирнов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. -360с.

8. Богдан, Д.И. Исследование вакуумного режима доильных установок / Д.И. Богдан, Т.З. Богдан // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1966. -№10.

9. Борисенко, К.С. Пневматические двигатели горных машин / К.С. Борисенко. М.: Углетехиздат, 1958.

10. Борисенко, Я. Оценка ресурсоемкости предприятий молочного скотоводства / Я. Борисенко. // АПК: экономика, управление. TSSN 02352443. - 2005. - № 9. - С. 70-73.

11. Вакуумная техника. Справочник. -М., 1992.14: Вальдман, Э.К. Физиология машинного доения коров / Э.К. Вальдман.- Л.: 1977. 192 с.

12. Вальдман, Э. К. Влияние колебаний вакуума на процесс доения коров / Э. К. Вальдман, X. Тээтсов // Молочное и мясное скотоводство. — 1975, №11.

13. Василенко, П.М. Программа, рабочий план и и частная методика научного исследования / П.М. Василенко // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. 1967, №1.

14. Веденяпин, Г.В'. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В.Веденяпин. —М.: Колос, 1967.

15. Велиток, И.Г. Технология машинного доения коров / И.Г. Велиток. -М.: Колос, 1975. 256с., С. 98-102.

16. Волков, И.Е. Исследование и разработка доильного аппарата с индивидуальным источником вакуума: Дис.канд. техн. наук / И.Е. Волков-Казань, 1974.- 186 с.

17. Волков, И.Е. Механизация и технологии животноводства / И.Е.Волков. — Казань: Казанская ГСХА, 2003. 208 с.

18. Волков, И.Е. Некоторые результаты исследования двухроторного вакуумного насоса малой мощности, используемого для машинного доения / И.Е. Волков, Н.З. Хисметов // Актуальные проблемы аграрного сектора.- Ижевск, 1997. 4.4. - С.44 -46.

19. Волков, И.Е. Построение источника вакуума доильной установки блочно-модульного типа / И.Е. Волков, Б.Г. Зиганшин, Н.З. Хисметов, Ф.Ф. Ситдиков // Техника в сельском хозяйстве. 2007. -№2. - С. 37.

20. Волков, И.Е. Повышение эффективности вакуумных насосов доильных агрегатов / И.Е. Волков // Тезисы докладов 1-го Всерос. симпозиума по машинному доению сельхозживотных / Оренбургский ГАУ. -Оренбург, 1995. С. 22-23.

21. Волков, И.Е. Стабилизация вакуума в вакуумной системе доильных установок / И.Е. Волков, Б.Г. Зиганшин, Ф.Ф. Ситдиков // Ученые зап. // КГАВМ, Казань 2006. -Т. 188.- С.68-73.

22. Волков, И.Е. Тепловой режим двухроторного вакуумного насоса / И.Е. Волков, Ф.Ф. Ситдиков // Техника в сельском хозяйстве.—2007 —№2-С.42.

23. Волков, И.Е. Технологические и конструктивные решения повышения эффективности вакуумных средств механизации молочного животноводства: Дис.д-ра техн. наук / И.Е. Волков,— Казань, 2007. -338 с.

24. Гозалов, J1.H. Вакуумная техника / JT.H. Гозалов. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1982.

25. Городецкая, Т.К. О стрессовых факторах на молочных комплексах промышленного типа / Т.К. Городецкая. В кн.: Поведение животных в условиях промышленных комплексов. М., 1979, С.77-83.

26. ГОСТ 12.1.050-86 ССБТ. Методы измерения шума на рабочих местах. М.: Издательство стандартов, 1986.

27. ГОСТ 12.1.028-80 ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный метод. М.: Издательство стандартов, 1980. —12с.

28. ГОСТ 28100-89 (СТ СЭВ 6085-87). Глушители шума. Методы определения акустических характеристик. М.: Издательство стандартов, 1989.-2с.

29. ГОСТ 8.475-82. Стандартный коэффициент шума и эквивалентная шумовая температура усилительных и приемных устройств. Методика выполнения измерений. М.: Издательство стандартов, 1982.

30. Дымшиц, Н.А. Исследование вакуумпроводов доильных установок с целью повышения их надежности: Дис.канд. техн. наук. / Н.А. Дымшиц. -М., 1973.

31. Забродина, О.Б. Пневматическая система автоматизированного управления процессом доения коров: Автореф. дисс.канд. техн. наук / О.Б. Забродина. Минск, 1988.

32. Зиганшин, Б.Г. Исследование доильного аппарата с индивидуальным источником вакуума и обоснование производительности насоса / Б.Г. Зиганшин, И.Е. Волков И.Е., Ф.Ф. Ситдиков, P.P. Лукманов // Тракторы и сельхозмашины. -2007. —№ 4. -С. 48-49.

33. Карташов, Л.П. Исследование переходных процессов при работе доильного аппарата в производственных условиях / Л.П.Карташов, З.В.Макаровская, Р.С.Куспаков и др. // Сб. науч. тр. ВНИИМЖ М.: Россельхозакадемия, 2004. -Т. 13. Ч. II. - С. 130-137.

34. Карташов, Л.П. Машинное доение коров / Л.П.Карташов. М.: Колос, 1982. -301с.

35. Карташов, Л.П. Повышение надежности системы «человек — машина животное» / Л.П. Карташов, С.А. Соловьев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000. - 275 с.

36. Карташов, Л.П. Технические параметры некоторых современных доильных аппаратов / Л.П.Карташов, З.В.Макаровская, В.Д.Поздняков- // Техника в сельском хозяйстве. 2003. - № 3. — С. 11—14.

37. Квашенников, В.И. Повышение эффективности машинного доения коров путем совершенствования технических средств и эксплуатационных режимов работы доильных установок: Дисс.д-ра техн. наук/В.И. Квашенников.-Санкт-Петербург, 1998.

38. Кемпбелл, Д.Р. Производство молока / Д.Р. Кемпбелл, Р.Т. Маршал. М.: Колос, 1980. -С.54.

39. Кива, А.А. Резервы экономии энергоресурсосбережении в животноводстве и кормопроизводстве / А.А. Кива, В.М. Рабштына, В.И. Сотников, В.А Станчевский. М.: - 1998. - 48с.

40. Кирсанов, В.В. Структурно технологическое обоснование эффективного построения функционирования доильного оборудования: дисс. . докт. техн. наук / В.В. Кирсанов. - М.: 2001. — 470с.

41. Козлов, В.Т. Исследование надежности вакуумного режима доильных установок: Автореф. дис.канд. техн. наук / В.Т. Козлов. Омск, 1972.

42. Коломиец, А. Централизованная система вакуумного обеспечения молочной фермы / А.Коломиец, А. Лешинер // Молочное и мясное скотоводство. 1995. —№3.

43. Кондратьев, Г.И. Надежность и ритмичность ремонтно — технологических линий / Г.И. Кондратьев // Обеспечение надежности при ремонте сельскохозяйственной техники. — Горький, 1998.

44. Контеев, В.В. Развитие молочного животноводства в пригородной зоне крупного промышленного комплекса / В.В. Контеев // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. — ISSN 0235-2494. -2005. -№2. -С. 35-38.

45. Концепция развития механизации и автоматизации процессов в животноводстве на период до 2015 года. М: РАСХН, ГНУ «ВНИИМЖ»,2003.- 100 с.

46. Королев, Б.И. Основы вакуумной техники / Б.И. Королев. -М.: Госэнергоиздат, 1958. -431 с.

47. Королев, В.Ф. Доильные машины / В.Ф. Королев. -М.: Машиностроение, 1969. -279 с.

48. Кочкин, П.П. Регулирование рынка молока в США / Кочкин, П.П. // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. -ISSN 0235-2494. -2005. -№5. -С. 58-60.

49. Крещик, В.А. Исследование и оценка показателей надежности доильных установок: Автореф. дисс.канд. техн. наук / В.А. Крещик. Алма-Ата, 1973.

50. Курочкин, А.А. Встречное перемещение масс молока при доении / А.А. Курочкин, А.А. Аверкиев, И.В. Жилов // Труды Горьковского СХИ. -1980. -№ 141.-С. 32-35.

51. Курочкин, А.А. Методика сравнительных испытаний исполнительных механизмов доильных аппаратов / А.А. Курочкин, Ю.П. Семенов // Труды Горьковского СХИ. -1980. -№ 141. -С. 26-28.

52. Макаровская З.В. Исследование и разработка доильного аппарата со щадящим режимом действия: дис. . канд. техн. наук / З.В. Макаровская. -Оренбург, 1998.-242с.

53. Макаровская, З.В. Методика оценки доильного оборудования / З.В. Макаровская, // Техника в сельском хозяйстве. — 2002. №3 С. 39.

54. Максимов, В.А. Разработка перспективных образцов жидкостно-кольцевых вакуумных насосов и компрессоров / В.А.Максимов // Сб. трудов 8 " научно-технич. конф. по компрессоростроению. Сумы, 1991. - С. 138 -149.

55. Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников. -Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1978.-560с.

56. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / СВ. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. П.: Колос, 1978. -198 с.

57. Матвеев, А.Н. Обоснование конструктивно- кинематических параметров водокольцевого вакуумного насоса двойного действия для доильных установок: Автореф. дисс. канд. техн. наук / А.Н. Матвеев. — Барнаул, 2002.

58. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. —М.: ВИМ, 1995. —96 с.

59. Мкртумян, B.C. Исследование и оценка надежности доильных машин / B.C. Мкртумян, В.А. Стремнин // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1967. —№12.

60. Наумов, С.А. Влияние расхода воды на удельную производительность водокольцевого вакуумного насоса / С.А.Наумов // Материалы междунар. научно-практич. конф. История и современность. -Оренбург, 2005. С. 95 - 99.

61. Научно технические проблемы механизации и автоматизации животноводства. «Перспективные технологии, технические средства для животноводства в XXI веке и проблемы эффективности производства» Сб. науч. трудов. Т. 10. 4.1. - Подольск, 2001. -252с.

62. Оберемеченко, А.И. О выборе вакуум- насоса для доильных установок / А.И. Оберемеченко // VI Всесоюзный симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных. Тезисы докладов. — М.:, 1983. -С.29 32.

63. Огородников, П.И. Научно технические основы повышения эффективности применения доильного оборудования в молочном животноводстве / П.И. Огородников - М.: Колос, 1995. -140с.

64. Поздняков, В.Д. Пригодность коров к машинному доению по морфологическим признакам / В.Д. Поздняков, В.А. Гонтюрев // Молочное и мясное скотоводство. 1995. - № 2. - С. 38-40.

65. Райзман, И.А. Жидкостнокольцевые вакуумные насосы и компрессоры / И.А. Райзман. Казань: Фэн, 1995. - 258 с.

66. Ситдиков, Ф.Ф. Передвижная доильная установка с малогабаритным водокольцевым вакуумным насосом / Ф.Ф. Ситдиков // Труды инженерных факультетов казанского государственного аграрного университета, посвященные 55-летию ФМСХ. —Т.—73. Казань, 2006. -С. 148.

67. Ситдиков, Ф.Ф. Экспериментальный стенд для исследований доильного аппарата и насоса ВВН / Ф.Ф. Ситдиков // Труды инженерных факультетов казанского государственного аграрного университета, посвященные 55 летию ФМСХ. Т. -73. Казань, 2006. - С. 144.

68. Стремнин, В.А. Исследование и оценка надежности доильных машин: Дисс. канд. техн. наук / В.А. Стремнин. Барышево, 1968.

69. Талалаев, Г.Д. Пути улучшения конструкции доильных машин / Г.Д. Талалаев // Труды Вологодского молочного института. Вып. 48. 1963.

70. Тверской, Г.Б. Актуальные вопросы физиологии машинного доения / Г.Б. Тверской // материалы IV Всесоюзного симпозиума по физиологическим-основам машинного доения. -Алма-Ата:, 1975. -С. 89.

71. Тетерюков, В.И. Ротационные вакуумные насосы и компрессоры / В.И. Тетерюков. -М.: Машгиз, 1960.

72. Уиттлтоун, У.Г. Принципы машинного доения / У.Г. Уиттлтоун. -М.: Колос, 1964.-С. 53.

73. Финни, Д. Введение в теорию планирования эксперимента / Д. Финни. М.: Наука, 1970. -288 с.

74. Хамеев, В.М. Исследование надежности вакуумных насосов УВА: Автореф. дисс. канд. техн. наук / В.М. Хамеев. Омск, 1971.

75. Харитонова, Т. Прогнозирование развития животноводства в регионе / Харитонова Т. // АПК: экономика, управление. -ISSN 0235-2443. -2006. —№ 9. -С. 33-34.

76. Хисметов, Н.З. К обоснованию производительности шестеренчатого вакуумного насоса / Н.З. Хисметов // Материалы научной конф. сотрудников ФМСХ КГСХА. Казань, 1999. - С. 101.

77. Хисметов, Н.З. Разработка и обоснование конструктивных параметров и режимов работы вакуумной системы блочно-модульного типа для доильных установок молочных ферм и фермерских хозяйств: Дис. канд. техн. наук / Н.З. Хисметов. Казань, 1999. -170 с.

78. Черкасский, В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры / В.М. Черкасский. Учебник для вузов. — М.: 1997.

79. Шелехов, Н. Энергетическая эффективность производства продукции животноводства / Н. Шелехов // АПК: экономика, управление. — ISSN 0235-2443. -2004. -№ 3. -С. 69-73.

80. Шинагев, B.C. Высшая математика / B.C. Шинагев.— М.: Высшая школа, 1998.

81. Яковенко, Н.А. Использование водокольцевых вакуумных насосов для доильных установок / Н.А. Яковенко, и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. —1998. —№3.

82. Яковенко, Н.А. Использование водокольцевых вакуумных насосов для доильных установок / Н.А. Яковенко, А.И. Оберемченко, И.К. Хлебников // Техника в сельском хозяйстве. 1985. -№9.

83. Яковлева, Е.С. Улучшение условий и охраны труда операторов машинного доения для снижения уровня шума на молочных фермах и комплексах: Дис. канд. техн. наук / Е.С. Яковлева Пушкин, 2005. - 223с.

84. Яременко, О.В. Испытание насосов / О.В. Яременко. Справочное пособие. —М.: Машиностроение, 1976.

85. А.С. 1061771 A SU МКЛ 6A01J 5/04. Доильный аппарат / А.Ф Пономарев, В.Н. Маров, В.Ф. Ужик, С.А. Булавин, В.В. Соловьев. Заявлено 19.05.1982; Опубл. 23.12.1982, Бюлл.№47.

86. А.с. 1209114 A SU МКЛ 6A01J 5/02. Двухтактный доильный аппарат / Л.З. Филин, М.Л. Пейнович, К.С. Шаповалов, Н.А. Трусой, Н.В. Нюшков. Заявлено 07.01.1982; Опубл. 07.02.1986, Бюлл. №5.

87. А.с. 1340677 А1 SU МКЛ 6A01J 5/00. Доильный аппарат / Р.Т. Халилов, П. Л. Воликов, Э.А. Вердиев. Заявлено 06.02.1986; Опубл. 30.09.1987, Бюлл. №36.

88. А.с. 1362423 А1 SU МКЛ 6A01J 5/04. Доильный аппарат / Б.Ф. Нечитайло, А.С. Коломиец, В.И. Калинбет, Н.В. Нечитайло. Заявлено 18.02.1986; Опубл. 30.12.1987, Бюлл. №48.

89. А.с. 1393363 А1 SU МКЛ 6A01J 5/04. Доильный аппарат / Н.П. Проничев, Д.В. Казанский. Заявлено 18.11.1986; Опубл. 07.05.1988, Бюлл. №17.

90. А.с. 1547785 А1 SU МКЛ 6A01J 7/00. Доильный аппарат / В.Н. Сиротюк, Г.П. Жаловага. Заявлено 17.02.1987; Опубл. 07.03.1990, Бюлл. №9.

91. А.с. 1576064 А2 SU МКЛ 6A01J 5/02. Доильный аппарат / С.В. Вельчо, В.Т. Головань, A.M. Янко. Заявлено 22.08.1988; Опубл. 07.07.1990, Бюлл. №25.

92. А.с. 1607749 А1 SU МКЛ 6A01J 5/00. Система стабилизации вакуума доильной установки / Н.И. Капустин, Н.Н. Голубцов, Н.С. Маликов, А.Н. Богатырев. Заявлено 07.12.1988; Опубл. 23.11.1990, Бюлл. №43.

93. А.С. 1644831 A1 SU МКЛ 6A01J 5/00, 7/00. Устройство для доения животных / Г.А. Чаусовский, Н.В. Брагинец. Заявлено 04.10.1988; Опубл. 30.04.1991, Бюлл. №16.

94. А.С. 1664202 А1 SU МКЛ 6A01J 5/02, 5/04. Доильный аппарат / И.Н. Босин, B.C. Борисов. Заявлено 06.06.1988; Опубл. 23.07.1991, Бюлл. №27.

95. А.С. 1707249 СССР; МКИ F 04 с 7/00, 19/00. Жидкостно -кольцевая вакуумная установка. Серватинский В.Х., Серватинский В.В. (СССР), № 4778949/29; Заявлено 08.01.90; Опубл. 23.01.92; Бюлл.№3.

96. А.С. 1805842 СССР; МКИ F 04 с 7/00. Водокольцевой вакуумный насос для доильной установки. Антроповский Н.М, Квелде 51.А. (СССР), № 4926640 / 15; Заявлено 16.04.91; Опубл. 30.03.93; Бюлл.№12.

97. А.с. 1673001 А1 SU МКЛ 6A01J 5/04, 7/00. Устройство для доения / В.Г. Зайцев, В.П. Зайцева. Заявлено 19.06.1989; Опубл. 30.08.1991, Бюлл. №32.

98. Патент 2042321 CI SU МКЛ 6A01J 7/00. Способ определения физиологического состояния лактирующей коровы и устройство для его осуществления / И.И. Мартыненко; Л.В. Рыбакова; А.Д. Шатец. Заявлено 16.01.1995; Опубл. 27.08.1995.

99. Патент 2048753 С1 РФ SU МКЛ 6A01J 5/04. Доильный аппарат «Тоня» / М.Ф. Гайфутдинов. Заявлено 14.08.1991; Опубл. 27.11.91.

100. Патент 96855 МКЛ 6A01J 5/04. Вакумный доильный аппарат «Тоня» / С. Флетер; К.Э. Оландер. Заявлено 15.10.1970; Опубл. 29.08.1973, Бюлл. №36.

101. Патент 1692413 А1 РФ SU МКЛ 6A01J 5/04. Устройство для управления процессом доения / М.А. Левин. Заявлено 03.01.1990; Опубл. 23.11.1991, Бюлл. №43.

102. Mein, G.A. Milk flow the bovine feat in relation to movement of the teacup liner. Austral. 1.Dairy Technol. 1977, №1, Vol. 32, p. 39-41.

103. Mo Crory lohn. How effiecient is your milking machine? // Agr., Victoria, 1975, №10, Vol 73, p.390 394.

104. Shon, M. Entwicklungstendenzen des maschinellen Milchentzuges / M.Shon // Bayer. Landw. 1987. - V. 64. - № 4.

105. Worstorff, H., Stahzel, H. Untersuchungen zur Bevequnq des Zitzenqummi an Abhangigkeit von Einfaltdruck, Pulszyklus and Vakuumhohe in Melkanlagen. Grundl. Landtechnik, 1977, Bd. 27, №1, s.8-1