автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование средств механизации для формирования вымени высокопродуктивных коров

ОРЕНБУРГСКИЙ \ гз ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ '' ■ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

УЖИК ВЛАДИМИР Ф ЕДОРОВИЧ

канпицат технических наук

УДК. 631.171:615.82; 632.2:631.3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫМЕНИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КОРОВ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Оренбург - 1994

1абота выполнена в Белгородском сельскохозяйственном институте (учебно-научном центре по сельскому хозяйству) (БСХИ, г. Белгород) в отделе механизации животноводства.

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор Л. П. КАРТАШОВ

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук А. А. АВЕРКИЕВ

доктор технических наук, профессор Ю. А. ЦОЙ

доктор технических наук, профессор ЕА. БАРСОВ

Еедущая организация - Всероссийский научно-исследовательский

и проектно-технологический институт механизации животноводства (ВШШСК)

Защита состоится 11 марта 1994 г. в 14 часов на заседании специализированного совета Д 120.95.01 при Оренбургском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте (ОСХИ) по адресу:

460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18.

С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке ОСХИ.

Автореферат разослан 3 февраля 1994 г.

Отзывы на автореферат в ДЕух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю специализированного совета по адресу: 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18.

Ученый секретарь специализированноге совета, доктор технических наук

С. А. СОЛОВЬЕВ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Главной задачей молочного скотоводства является дальнейшее увеличение темпов производства молока на основе увеличения молочной продуктивности коров.

Одним из резервов роста молочной продуктивности животных является формирование вымени высокопродуктивных коров с применением передовых технологий, включающих такой технологический прием как массах вымени нетелей в период с шестого по восьмой месяц стельности.

Стремление облегчить труд операторов-массажистов привело к созданию целого ряда массажных устройств для нетелей. Изучению влияния массажа вымени животных на рост удоев первотелок, развитость молочной железы, ее функцию посвящен целый ряд работ ведущих ученых страны, а также практиков СВСЯКИХ A.C., ЛЮБИМОВ Е.И., КИТАЕВ Е.А., КОТЕНДЖИ Г.П., КУЛИКОВА Н. И. , КУРОЧКОД A.A. ЖУЖА C.B. и др. 3. Проводимыми исследованиями . определялась эффективность влияния как ручного массажа, так и различных механических устройств. При этом установлено, что ручной массаж оказывал' более положительное воздействие на вымя, чем механический.

Вторым существенным фактором в деле повышения молочной продуктивности коров является использование доильного оборудования, наиболее полно -отвечающего физиологии животных. Особую значимость этот вопрос приобретает в период раздоя первотелок. Это связано с тем, 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 коров' маститом.

Кроме того, рост молочной продуктивности коров неизменно связан с ростом их интенсивности молоокоотдачи. Однако серийные доильные аппараты даже на нынешнем уровне . молочной продуктивности 3000...3500 кг молока за лактацию и интенсивности потока молока 1.2...1.4 кг/мин не обеспечивают стабильность вакуума в подсосковой камере-доильного стакана. Недопустимое колебание вакуума при доении высокоудойных первотелок 1 также приводит к торможению процесса выведения моло-i

- г -

ка.

В связи с этим возникла необходимость на основе единой концепции разработать теоретическое обоснование конструкции устройства для массажа вымени нетелей, обладающего достаточной физиологкчностью, а также переносного доильногс аппарата с управляемым режимом доения по каждой доле вымени коров в отдельности с повышенной пропускной способностью, оказывающего безвредное воздействие на вымя животных г обеспечивающего полное извлечение молока.

Исследования, на основе которых подготовлена данна5 диссертация, выполнялись в Белгородском сельскохозяйственно! институте (1979 - 1992 гг. ) в соответствии с заданием МС) СССР и ВАСХНИЛ от И октября 1979 года - N.297-7/348, и планом научно-исследовательских работ Белгородского СХИ к Оренбургского СХИ (государственная регистрация работ под NN. 01830016995, 81102702).

В результате выполненных исследований научно обоснован! технические решения, внедрение которых вносит значительны! вклад в в ускорение научно-технического прогресса в молочно1 скотоводстве сельскохозяйственной отрасли.

Цель исследования - увеличение производительности труд; и повышение молочной продуктивности коров на основ! разработки новых технических средств для подготовки нетеле] к лактации и доения высокопродуктивных коров.

Объект исследований: вымя животных и средств: механизации подготовки нетелей к лактации и доения коров.

• Задачи исследований:

- разработать систему выращивания высокопродуктивных ко ров, метод ее управления;

- выявить основные режимы массажа вымени нетелей, влияю щие на эффективность подготовки животных к лактации;

- выявить основные направления в создании массажных уст ройств;

- обосновать операции и режимы работы переносных доиль ных аппаратов;

- изучить общие закономерности рабочего процесса доиль ных аппаратов с управляемым режимом доения;

- изучит морфологические признаки вымени нетелей;

- разработать аналитический метод прогнозирования роста вымени нетелей при наличии возмущающего воздействия на него;

- предложить аналитические методы расчета деформации вымени нетелей при внешней нагрузке;

- изучить характер деформации вымени при внешней на-рузке;

- изучить динамику роста вымени нетелей при наличии,возмущающего воздействия;

- разработать устройство для измерения и регистрации интенсивности молокоотдачи коров;

- предложить аналитический метод расчета устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров;

- изучить функциональные свойства вымени высокопродуктивных -коров;

- разработать более совершенную конструкцию устройства для массажа вымени нетелей, обеспечивающего интенсивное развитие молочной железы животных, адаптацию их к машинному до-^ ению и повышение производительности труда;

- разработать более совершенную конструкцию доильного аппарата, обеспечивающего повышение выдаиваемости и молочной продуктивности коров, снижение заболеваемости вымени маститом и повышение производительности труда;

- предложить аналитический метод расчета предложенного устройства для массажа вымени нетелей;

- предложить аналитический метод расчета предложенного доильного аппарата;

- оптимизировать- режимные параметры устройства для массажа вымени нетелей;

- изучить влияние различных режимов работы массажного устройства на морфо-функциональные свойства вымени нетелей и их молочную продуктивность;

- изучить влияние предложенного доильного аппарата на функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом;

- дать оценку эффективности предложенных машин.

Научная новизна работы:

- математическая модель управления системой выращивания высокопродуктивных коров;

- совокупность теоретических и практических положений, обосновывающих принципиальное направление создания массажных' устройств для вымени нетелей и переносных доильных аппаратов для высокопродуктивных коров;

- данные исследований по изучению морфологических признаков вымени нетелей;

- уравнение роста вымени нетелей;

- аналитические зависимости для расчета деформации вымени под внешней нагрузкой;

- аналитические зависимости для расчета устройства для массажа вымени нетелей, доильного аппарата, устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров;

- аналитические зависимости прогнозирования интенсивности молокоотдачи высокопродуктивных коров;

- результаты исследований динамики роста вымени нетелей;

- результаты исследований упругих свойств вымени нетелей

- данные исследований влияния различных режимов работы массажного устройства на морфо-функциональные свойства выме-нЭи нетелей и их :молочную продуктивность;

- данные исследований влияния предложенного доильного аппарата на функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом;

Предложенные в диссертации технические решения защищень 22 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Практическая ценность: Практическим результатом работЕ явилось создание на основе выполненных исследований тре: модификаций массажных устройств с механическим I пневмомеханическим способом воздействия на вымя, а такж< доильного аппарата с управляемым режимом доения по долям Разработана математическая модель управления системо: выращивания высокопродуктивных коров. Предложена методика приборы для оценки морфофункциональных и упругих свойст вымени нетелей и коров.

Экономическая эффективность от внедрения результате исследований превышает 7 млн. рублей.

Апробация расЗоты: Материалы исследований' и раз работе были доложены на Всесоюзном симпозиуме по доен» сельскохозяйственных животных (Таллинн, 1983:

научно-технической конференции ВНИИКОМЖ С1982, 1985); всесоюзной научно-технической конференции (Челябинск, 1983); научной конференции ВНИИМЖ (1983); научной конференции С1989) СибНИИСХоз; научно-практической конференции ПСХИ С1991); научно-технической конференции ВНИИМЖ С1991); республиканской научно-производственной конференции МСХ БССР (БелНИИЖ, 1991); межрегиональной научно-практической конференции СБишкек,1992); научно-практической конференции РАСХН С1993).

Реализация результатов исследований: Массажные системы для вымени нетелей и доильные аппараты с управляемым режимом доения внедрены в ряде хозяйств Белгородской области Российской Федерации и Харьковской области Украины и рекомендованы к внедрению НТС Белгородского областного управления сельского хозяйства и НМС РАСХН.

Массажное устройство и доильный аппарат демонстрировались на различных выставках и отмечены медалью "Лауреат ВВЦ"

Разработанные приборы и методики используются при проведении исследований научно-исследовательскими институтами.

Результаты исследований используются в учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов страны при изучении дисциплины "Механизация животноводства".

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель управления системой выращивания высокопродуктивных коров;

2. Совокупность теоретических и практических положений, обосновывающих принципиальное направление создания массажных устройств для вымени нетелей и переносных доильных аппаратов для высокопродуктивных коров;

3. Данные исследований по изучению морфологических признаков вымени нетелей;

4. Уравнение роста вымени нетелей;

5. Аналитические зависимости для расчета деформации вы-ни под внешней нагрузкой;

6. Аналитические зависимости для расчета устройства для массажа вымени нетелей, доильного аппарата, устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров;

7. Аналитические зависимости прогнозирования интенсивности молокоотдачи высокопродуктивных коров;

8. Результаты исследований динамики роста вымени нетелей;

9. Результаты исследований упругих свойств вымени нетелей;

10. Результаты оптимизации рех; лных параметров устройства для массажа вымени нетелей;

11. (Результаты исследований регуляторов вакуума доильных аппаратов;

12. Данные исследований влияния различных' режимов работы массажного устройства на морфо-функциональные свойства вымени нетелей и их молочную продуктивность;

13. Данные исследований влияния предложенного доильного аппарата на функциональные свойства вымени коров, их продуктивность и заболеваемость маститом;

Публикация:

По, материалам диссертации опубликовано 58 работ, включая учебное пособие, описание 22 авторских свидетельств на изобретения и 3 монографий, депонированных во ВНИИТЭИагропром.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа изложена на 585 стр. машинописного текста, в том числе содержит 16 таблиц и 93 иллюстрации С55 схем, 23 графика, 15 фотографий).

Список литературы включает 376 наименований, в том числе 25 - на иностранных языках. Приложения изложены на 198 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ВВЕДЕНИЕ

Введение содержит краткое содержание проблемы, цель и задачи исследований, научную новизну и научные положения, выносимые на защиту, а также результаты реализации научных достижений.

2. СИСТЕМА ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КОРОВ

2.1. Звенья системы выращивания высокопродуктивных коров. Показано, что основное ведущее звено системы -оператор. Низшие элементы системы имеют черты автономности и представлены подсистемами выращивания ремонтного молодняка; выращивания нетелей до 5 - 6 месячной стельности; выращивания нетелей с 6-ти месячной стельности, а также подсистемой, участвующей в доении первотелок.

2.2. Нейро-эндокринныэ связи подсистем. По данным академика Всяких А. С. положительное влияние массажа вымени

нетелей обусловлено тем, что механическое воздействие на рецепторы вымени и его периферические кровеносные сосуды осуществляется по принципу рефлекторного механизма, который включает влияние гипоталамуса и других нейрогуморальных систем, обуславливающих рост и развитие молокообразующих тканей.

Такого же тения придерживаются и ряд других исследователей (Голиков А. Н. , Фомина В. Д., Биволарски Б. А. Кетиладзе В. Ф. , Жужа С, В. , Любимов Е. И. , Листунов А. Д. и др.).

Достаточно полно исследован рефлекс молокоотдачи у коров С Азимов. Г. И. , Грачев И. И., Эспе Д., Пейнович М. Л. , Орлов А. Ф.Bröks L.F. и др.3, который как отмечалось ранее, носит нейрогуморальный характер.

Следовательно, на эффективность массажа вымени нетелей и доения коров существенное влияние оказывает качество стимулирующих воздействий как.на рецепторы молочной железы, так и.на ее ткани.

2.3. Взаимодействие звеньев системы. Особенностью данной системы является то,. что существование ее подсистем относительно одного и того же животного, смещено во времени. Поэтому саморегулирование системы возможно лишь по параметру сиюминутного последействия направленного и случайного •воздействия на систему, а также воздействия среды обитания. В этом случае сигнал по каналам обратной связи поступает к ведущему звену системы - оператору, откуда управляющий импульс направляется к исполнительным . устройствам направленного действия и субстрату.'

Саморегулирование системы по сигналу обратной связи длительного последействия обладает большой инерционностью задержки и будет осуществляться уже для последующих животных.

2.4. Управление системой выра1дивания высокопродуктивных коров. Разработка системы управления выращиванием высокопродуктивных коров включает ее динамическую оптимизацию с целью получения оптимальной целевой функции.

Очевидно, что каждая подсистема будет иметь свою целевую jфункцию управления производственным процессом. В ; таком случае, мы можем записать:

фСО

ф Ст )-целевая функция подсистемы

выращивания ремонтного молодняка;

фгС tp)-целевая функция подстстемы (-g ^

выращивания нетелей;

фзШ -целевая функция подсистемы раздоя первотелок.

где фС О - целевая функция управления системой выращивания высокопродуктивных коров. Процесс выращивания ремонтного молодняка предусматривает увеличение их массы.

Целевой функцией подсистемы выращивания нетелей является получение максимальной массы Собъема) их вымени. Особенность данной подсистемы - наличие входного сигнала. Ее математической моделью является интегратор, учитывающий влияние направленного воздействия на целевую функцию в момент времени т:

гаС t ,т)

hi Ot'3,' t < т C2 2;)

у*°'(т)дги,т) + J(?2(t,u)x2Cu,T3dii t > т .

Здесь ihU,t) - масса вымени в момент' времени т; тСО -значение выходной переменной для первого режима С без учета внешнего воздействия); у^°'Ст)- начальное для второго режима значение выходной переменной; <?г U, т) - весовая функция .для второго режима в период времени т; q^it.u)- весовая функция для второго режима в период времени иу ие (т.О; хг(и,т) воздействие.

Целевая функция управления технологическим процессом выращивания нетелей может быть представлена выражением:

'фи ) = й(т Э + a'Ctt ). С2.3)

уа а+и а к

Здесь аСт ) - математическое ожидание массы вымени в первом

а

_г .

режиме; тЧи^) - математическое ожидание массы вымени во втором режиме при наличии возмущения г. I -

Очевидно, что процесс выращивания нетелей пре следует получение максимальной массы (объема) вымени. ' Поэтому

условие оптимального управления технологическим процессом будет иметь вид: '

_ _г .

тахф (£ ) = шхтСт ) + тахт 1 Си ). (2.4)

2 а+и а к

I Целевая функция' фз, подсистемы раздоя коров / -первотелок, имеет два критерия: полнота выдаивания и влияние на заболеваемость вымени животных маститом. То есть:

тахфй > <2з, (2.53

где: - целевая функция режима доения;

£?з - степень выдоенности по зоотехническим нормам, и

тахфз < Зз, С2.6)

Здесь фз - целевая функция режима контроля уровня забблеваемости вымени коров ; маститом; • 3 - уровень заболеваемости вымени коров маститом по зоотехническим нормам.

Полученные нами целевые функции подсистем выращивания высокопродуктивных коров несопоставимы между собой. Поэтому целевая функция управления системой выращивания высокопродуктивных коров может быть оценена суммарным коэффициентом эффективности подсистем:

Здесь:

тахк г К + К + К + К >4. С2.7)

1 г <1 з

тах^Ст^ тохфгиа+и)

К=->1; К = - > 1;

1 ' - 2

о т.

3 • р

тахф<1 3

К. = - >1; К = -— > 1.

03 3 "гахф3

Здесь масса теленка случного возраста по зоотехническим нормам; ш - масса (объем) вымени нетели по зоотехническим нормам; 0з~ выдоенность коров по зоотехническим нормам; 3^-уровень заболеваемости коров маститом по зоотехническим нормам.

Динамическая оптимизация управления технологическим процессом выращивания высокопродуктивных, коров выполняется с помощью ЭВМ лутем поиска оптимальных управлений подсистемами, при которых обеспечивается максимум целевой

функции на любом шаге.

Разработан алгоритм управления системой вырапщвания высокопродуктивных коров.

3. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕХАНИЗАЦИИ

МАССАЖА ВЫМЕНИ НЕТЕЛЕЙ И ДОЕНИЯ НОВОТЕЛЬНЫХ КОРОВ

3.1. Состояние проблемы исследований и механизации массажа вымени нетелей

3.1.1. Классификация способов воздействия на вымя животных. В -процессе выращивания и доения коров их вымя подвергается многократному целевому воздействию. В нетельный период - 'это стимуляция развития и роста. В дойный период -воздействие, направленное на обеспечение выведения молока.

3.1.2. Классификация способов ручного массажа вымени нетелей.. В • работе приведена гистограмма варьирования молочной продуктивности первотелок по категориям сложности режима массажа, которая свидетельствует, что массаж вымени нетелей любой категории сложности обладает достаточно высокой эффективностью. Однако, наиболее высокий эффект достигнут при использовании1 приемов массажа первой группы.

Гистограмма распределения частот случаев применения исследователями того или иного приема воздействия на молочную железу показывает, что наиболее часто встречающиеся приемы массажа и способы, принадлежащие к первой категории сложности, по целому ряду признаков совпадают. 3.1.3. Состояние вопроса исследований машинного массажа вымени нетелей^ I В разделе приведена гистограмма роста молочной продуктивности первотелок в зависимости от конструкции применяемого массажника и режима массажа. •

Показано, что результаты исследований влияния на прирост молочной продуктивности как массажной воронки, так и массажного колокола колеблются в нешироких пределу. Интервал варьирования. - 11-17%. В отдельных, опытах этот показатель составляет 33-33.2%. Более широкий диапазон варьирования прослеживается при использовании массажного /солокола' с различными изменениями, увеличение , прибавки молока наблюдается в пределах от 9.3 До 30'/.. Максимальная прибавка молока при воздействии ' на вымя ! механических У-массажникбв составляет 16.2Я, при минимальном •значении / зоны 7. IX.

Степень влияния инфракрасного облучения составила 9-11'/..

Однако, как свидетельствуют выше приведенные материалы, наиболее эффективным до настоящего времени остается ручной массаж.

3.1.4. Классификация 'и анализ устройств для массажа вымени нетелей. Установлено, что одним из перспективных направлений создания массажных устройств является разработка массажников с управляемым режимом массажа.

3. 2. Анализ проблемы исследований и механизации доения коров

3.2.1. Состояние проблемы исследований доения коров переносными доильными аппаратами с управляемым режимом доения. Отклонение от. технологических норм и правил .эксплуатации доильного оборудования приводит к нарушению функции молочной железы.

По данным Архангельского И. И. С1970), Велитока И.Г. С1973), Гарькавого Ф.Л.' (1974) A.A. Полякова (1971) и др. нарушения технологии доения, и особенно длительные передержки двухтактных доильных аппаратов из-за несвоевременного их отключения, являются главными причинами маститов, что приводит к потере от каждой заболевшей коровы за лактаций до 10-12'/. годового удоя молока.

Однако, довольно жесткие требования предъявляются и к самим животным, морфофункциональным свойствам их вымени. Одним из них является равномерность развития их четвертей, хотя большинство животных ею не обладают СКокорина Э. П., Ка-вешникова К.И., Красноперова Л.Г.,Аллабердин И.Л., Парькавый Ф. Л. , Желти ков А. , Кочетова Н. , Костенко В. , Тарцаков Н. И. , ■и др.).

Результаты исследований переносных доильных аппаратов, а также различного рода приставок с управляемым режимом доения (Анисько П.Е., Гордиевских И. Л. , Гриневич И. И., Палкин Г.Г., Данилова Н. А., Адрианов К. К. , Изаков Ф. Я. , Железнякова Р. М. , Карташов Л. П. , Анисимов Н. Г. , Квашенников В. И. , Коппель В.Э., Малявкин Н.П., Аббасов 3.3. и др.), показывают, что наблюдается положительный эффект при их использовании. Однако, до настоящего времени! не создан доильный аппарат, который по эффективности мог бы сравниться с ручным доением..

1ел

с. -

Очевидно, что объединение известных технических решений по разработке переносных доильных аппаратов с управляемым режи-. мом доения, а также выявление новых направлений, позволит создать аппарат наиболее полно отвечающий физиологии выведения молока у коров. 1

3.2.2. Классификация и анализ переносных доильных аппаратов с управляемым режимом доения. В данном разделе приведен анализ и классификация известных доильных аппаратов с управляемым режимом доения. Показана перспективность доильных аппаратов с управляемым режимом доения по каждой доле вымени животных- в отдельности, так как они наиболее полно отвечают физиологии животных.

4. ТЕОРИЯ ВЫМЕНИ НЕТЕЛЕР1

Для разработки теории ( вымени нетелей нам необходимо, получить исходную информацию об объекте исследований.

Поэтому были проведены исследования вымени животных с целью установления их морфологических параметров.

" 4.1. Исследование морфологических признаков вымени

4.1.1. Методика исследований морфологических признаков вымени. В разделе приведены описание приборов и методика промеров вымени и сосков.

4.1.2. Результаты исследований морфологических признаков вымени нетелей. Экспериментом установлены основные промеры вымени и сосков нетелей.

Получено аналитическое уравнение поверхностей долей вымени и значения его эмпирических коэффициентов.

' 4.2. Теория роста вымени нетелей.

Молочную железу- мы можем рассматривать как термодинамически открытую систему, в которой энтропия выражается суммой энтропии:

5 = 5 + 5 + 5 , (4.2)

хеш

Здесь 5 - энтропия системы; 5,- энтропия, производимая внутри подсистемы; Б - энтропия, поступающая из организма животного; 5 - энтропия, поступающая извне.

Понижение энтропии молочной железы приводит к повышению в ¡ней активности биохимических реакций, следствием чего является наращивание биомассы (увеличение объема) вымени и

возрастание энтропии.

В окончательном виде уравнение роста вымени нетелей имеет вид:

п0 Рп

т = 171 вХрГ— С1 - е"к11 + —^<1 - е~г1). С4. 33 5 ° I к 1 г

Здесь т. - суммарная масса вымени; т.д - начальная масса

вымени; по ~ удельный прирост единицы массы вымени в период

времени £ =0; п - удельный прирост массы вымени на единицу

сообщаемой мощности в период времени I = 0; к - коэффициент,

учитывающий изменение скорости биохимическиих реакций; г -

коэффициент, учитывающий изменение влияния сообщаемой

мощности на прирост массы вымени по мере старения организма;

Р - мощность процесса массажа.

Таким образом, нами получено уравнение роста вымени нетелей с учетом влияния внешнего воздействия (массажа) на молочную железу.

4.3. Теория упругих свойств вымени нетелей ■4.3.1. Теория деформации доли вымени при механическом нажатии. Установлено, что упругость вымени животных носит энтропийный характер и зависимость удельной силы / сопротивления вымени деформации от величины деформации х может быть представлена выражением:

/ = рхз/г( С4. 4)

где р - коэффициент пропорциональности, м7/г.

4.3.2. Теория деформации долей вымени под воздействием • вакуума. Прогиб.• 5в(хЗ поверхности доли под .■ внешней нагрузкой, 'выражается как разность радиусов кривизны г и гг начальной и упругой поверхности:

з' Сх) = г - г С4.5)

т 2 1

В данном разделе приведены уравнения для расчета прогиба долей вымени.

Уравнения, характеризующие упругие свойства молочной железы животных, могут быть использованы при расчете потока энергии "сообщаемой вымени в процессе массажа:

J = Р

с- +1) а+/,гсх:>-1сг2х+

ту

с-—|-1ЭС1+/,гСу'Э-1сРу -

' X* + V2'

J , 2 р ^

йх су.

С4.6Э

-X -у

Данное уравнение конструктивные и режимные

позволяет оптимизировать параметры массажников, а также прогнозировать рост вымени нетелей и молочную продуктивность первотелок.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ И ДИНАМИКИ

РОСТА ВЫМЕНИ НЕТЕЛЕЙ

5.1. Методика исследований упругих свойств вымени.

Определяли характер деформации долей вымени при нажатии на них, а также деформацию растяжения вымени под воздействием вакуума.

5.1.1. Методика исследований упругих свойств вымени нетелей при нажатии на долю. Исследования вели с использованием разработанного автором "Регистратора деформаций тканей долей вымени животных".. Обработку данных выполняли на ЭВМ.

5.1.2. Методика исследований , упругих свойств вымени нетелей при воздействии вакуума на долю. Для экспериментального установления характера деформации вымени под воздействием вакуума использовали разработанное автором "Устройство для измерения координат точек и деформаций поверхностей под воздействием разности давлений".

5.1.3. Методика изучения динамики роста вымени нетелей. Экспериментальными исследованиями, с использованием разработанного "Искусственного вымени" устанавливали мощность процесса массажа.

Промеры, вымени и сосков нетелей снимались по общепринятым методикам.

Сравнивали влияние на рост вымени нетелей ручного массажа, механического воздействия на доли, воздействия

переменного вакуума, и пневмомеханического массажа.

5.2. Результаты исследований упругих свойств и динамики роста вымени нетелей 5.2.Результаты исследований упругих свойств вымени нетелей

5.2.1.1. Результаты исследований упругих свойств вымени ' нетелей при нажатии на долю. Экспериментальным путем установлено, что аналитическое уравнение кривых зависимости деформации долей вымени от давления на них имеет вид:

Р = рс3'2 С5.1)

Здесь Р - давление, H/m.2; х - величина деформации, т.; ß - эмпирический коэффициент, значение которого колеблется в пределах С110.190.. .128.480)" 10я.

. 5.2.1.2. Результаты исследований упругих свойств вымени нетелей при воздействии вакуумана долю. Установлено, что экспериментальные данные прогиба долей превышают результаты расчетов.

Несходимость экспериментальных и теоретических исследований составляем 16 - 17%, однако, это различие недостоверно, так как коэффициент вариации среднего экспериментального значения стрелы прогиба достигает 21X. Поэтому полученные математические выражения могут быть использованы при разработке технических средств, взаимодействующих с молочной железой и оказывающих на нее воздействие вакуумом.

5.2.2. Результаты исследований динамики роста вымени нетелей. В разделе приведены результаты исследования мощности процесса-массажа.

Установлено, что внешнее-воздействие на молочную железу вызывает существенное изменение динамики роста.

Данные эксперимента приведены в таблице 5.1. Теоретические и экспериментальные данные обладают удовлетворительной сходимостью, что подтверждает верность теоретической характеристики динамсики роста вымени.

Поэтому, данная зависимость может быть использована при прогнозировании развития организма животного, оптимизации режимов внешнего воздействия, а также создании новых

Таблица 5.1.

Результаты исследований динамики роста вымени

N.

НАИМЕНОВАНИЕ СП0С06А ИЛИ УСТРОЙСТВА

ОбХВАТ ВЫМЕНИ, см

теоретич.|эксперим.

1. Ручной массаж 103.2 105.1 0.35

2. Механический массаж путем периодического нажатия на доли вымени 95.3 97.1 0.22

3. Пневматический массаж вымени с

использованием массажного колокола 96,6 98.9 0.25

4. Пневмомеханический массаж долей вымени нетелей (эксп. устройство) 99.5 101.1 0.43

5. Контрольная группа 91.3 93.0 0.24

технических средств. ,

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ МОЛОКООТДАЧИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КОРОВ Разработка новых доильных аппаратов, предназначенных для доения высокопродуктивных коров, требует полного знания динамики выведения молока из вымени животных. Известен целый ряд измерительных устройств. Однако они не в полной мере выявляют характер процесса выведения молока из вымени.

Поэтому возникает необходимость в разработке специальных регистрирующих устройств потока молока.

6.1. Разработка устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров.

6.1.1. Обоснование конструкции устройств для измерения интенсивности молокоотдачи коров. В данном разделе показано, что устройство для измерения интенсивности молокоотдачи коров должно быть переносным и отвечать следующим требованиям: 1. Обеспечивать непрерывное измерение и регистрацию потока молока; 2. Не оказывать влияния на процесс доения коров.

6.1.2. Разработка компоновочной схемы устройства. Приведена схема и описание принципа действия устройства для измерения интенсивности потока молока, отличительной особенностью которого является наличие прикрепленного к тензоэлементу поплавка с иглой переменного диаметра по длине, закрывающей сливное отверстие в молокоприемной

камере.

6.1.3. Теоретическое обоснование конструктивных параметров устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров. Установлено, что для обеспечения линейной зависимости между расходом жидкости через устройство для измерения интенсивности молоксоотдачи коров и перемещением поплавка в поплавковой камере игла, дросселирующая сливное отверстие, должна иметь поверхность, описываемую уравнением:

С2гг-хг) I С2гг-22Н У = "-р- + р- • Сб. 1)

Здесь х, у и 2 - координаты точек поверхности иглы; г -радиус сливного отверстия; I - длина иглы.

6.1.4. Лабораторные испытания устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров. В задачу исследований устройства входило определение зависимости расхода жидкости от перемещения в отверстии иглы, выполненной по расчетным даиным согласно наших теоретических предположений.

6.1.4.1. Методика испытания устройства для измерения интенсивности молокоотдачи коров. В этом разделе приведены схема и описание стенда, а также условия проведения испытаний.

6.1.4.2. Результаты лабораторных испытаний устройства для • измерения интенсивности молокоотдачи коров. Регрессионный анализ результатов исследований показал, что зависимость между расходом жидкости и перемещением иглы, для обеих отверстий, имеет приближенный к линейному характер. Уравнение линёйной регрессии для отверстия диаметром 6 мм • имеет вид:

у = 0.4 '10-3х + 0.34 -Ю"3, Сб. 2) Здесь х- перемещение иглы в отверстии, мм; у- расход жидкости через отверстие, л/с.

Для отверстия диаметром 12 мм:

у = 1.34 " 10~3х + 6.04 "Ю-3, Сб. 3)

Таким образом, полученное нами уравнение формы ; поверхности иглы отвечает предъявляемым требованиям и

v- 18 -

обеспечивает возможность изготовления дроссельной иглы с требуемыми параметрами истечения жидкости.'

6.2. Исследование интенсивности молокоотдачи коров..

6.2.1. .Методика исследований интенсивности молокоотдачи коров. Измерение интенсивности молокоотдачи вели по двум схемам: на участке доильный стакан - коллектор и коллектор -молокоприемное устройство.

6.2.2. Результаты исследований интенсивности молокоотдачи коров. Установлено, что на участке доильные стаканы - коллектор доильного аппарата интенсивность потока молока колеблется в интервале от 0.088 до 1.892 л/мин.

На участке коллектор - молокоприемное устройство интенсивность потока молока составила 2.981 л/мин. Однако, у отдельных особей этот показатель достигал 6.700 ,п/мин.

Для прогнозирования увеличения интенсивности молокоотдачи с ростом молочной продуктивности коров, нами был проведен регрессионный анализ результатов исследований, в результате которого получены уравнения линейной регрессии.

Для участка доильный стакан - коллектор оно имеет вид: у = 0.851 + 0.431СХ - 1.069). Сб. 5)

Для участка коллектор - молокоприемное устройство: у = 2.981 + 0.047СХ - 18.541) Сб.6) •

Таким образом, при разработке молокопроводных линий доильных аппаратов следует учитывать возможное увеличение интенсивности потока молока в связи с ростом молочной продуктивности коров. ■ 7. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ НАШИН ...

7.1. Разработка конструкции устройства для массажа вымени нетелей. При создании -устройства для массажа вымени нетелей отрабатывались несколько их вариантов. При этом в них воплощались различные способы воздействия на вымя животных: механический; пневмомеханический.

Наиболее полно зоотехническим требованиям отвечает третье устройство с расширенными функциональными возможностями. Его схема приведена на рис. 7.1. ..

. Устройство содержит пневматический пульт управления, обеспечивающий при соответствующей установке рабочих органов семь режимов массажа долей вымени:

/777777

Рис. 7.1. Устройство для массажа вымени с пневмомеханическим способом воздействия:

1...4 рабочий орган; 5 - массажный ролик; б - вакуумная воронка; 7 - рамка; 8 - манипулятор.

"А-1" - поглаживание долей сверху вниз; "А-2" - поглада-вание долей снизу вверх; "Б-1" - попеременное нажатие на доли ; "Б-2" - нажатие с последующим оттягиванием; "Б-3" -растирание долей при нажатии и оттягивании; "Б-4" - растирание долей при нажатии; "Б-5" - воздействие переменнш вакуумом.

Режим "А" работы массажного устройства реализуется при взаимодействии с долями вымени массажных роликов 5, а режим "Б" - при взаимодействии вакуумных воронок 6 рабочих органов 1, 2, 3 и 4. Для этого рабочие органы имеют возможность проворачиваться в П-образных рамках 7 и фиксироваться в необходимом положении.

Фиксация массажного устройства на вымени осуществляется посредством манипулятора 8.

В процессе массажа рабочие органы осуществляют попарное взаимодействие с долями вымени.

7.2. Разработка конструкции доильного аппарата. Одним из путей предотвращения вредного воздействия высокого вакуума на сосок вымени коровы использование различных автоматизированных систем.

Вариантом такого устройства является разработанный нами доильный аппарат Срис. 7.2.3 с управляемым режимом доения по каждой доле вымени коров в отдельности в зависимости от интенсивности потока молока. Для этого коллектор доильного аппарата содержит четыре поплавковых камеры с регуляторами вакуума. При изменении положения поплавка, в зависимости от потока молока, происходит переключение доильного аппарата на режим доения при вакууме 50 кПа или стимулирующий режим доения СЗЗ кПа).

8. ТЕОРИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА МАШИН

8.1. Теория устройства для массажа вымени нетелей

Основным условием работоспособности устройства является удержание его на вымени в процессе массажа. Очевидно, что выполнение данного условия возможно при определенных его конструктивно - режимных параметрах.

8.1.1. Расчет конструктивных параметров устройства для массажа вымени нетелей. Для удовлетворения условий работоспособности массажного пневмомеханического устройства

доения по каждой доле:

1 - клапан;. 2, 6. 13, 15, 16, 21, 24, 25 - камера; 3 -коллектор; 4 - поплавок; 5, 20, 22, 23, 35 - патрубок; 7 -молоколовужа; 8, 11, 26. ..28 , 34 - отверстие; 9 - выступ; 10, 17 - мембрана; 12 - доильный стакан; 14 - регулятор вакуума; 18, 31 - щель; 19 - перегородка; 29 - острие; 30 -гнездо; 32 - паз; 33, 35 - игла.

диаметр вакуумной воронки О будет определяться выражением:

1

Б >

РУСйп+ 2£/13(2х - О

(8.1)

Р Р пА Ргп

V « о п

Здесь Pv - вакуум, подаваемый в сильфон. И/т ; Е - модуль упругости материала сильфона, Н/м2; к ~ толщина стенки сильфона, м; п - число гофр; А - коэффициент, зависящий от параметра относительной глубины гофр; наружный радиус сильфона, м; - внутренний радиус сильфона, м ры - вакуум в массажной воронке, Н/м2.

При различных углах установки рабочих органов в массажном устройстве должно выполняться равенство:

Г 51Па + Р 5\гф = Р 51па + Г 51п/з + Р , (8.2)

У1 уг 01 / ог У

Здесь Г - сила удержания переднего рабочего органа; Р г -сила удержания заднего рабочего органа; Р - сила оттягивания переднего рабочего органа; Р"о2~ сила оттягивания заднего рабочего органа; а - угол установки переднего рабочего органа; р - угол установки заднего рабочего органа.

Уравнение для расчета усилия, развиваемого рабочим органом, имеет вид:

_рчпСКп+ Еичгх - и (8 з:) п 4 1 2пА~1?

Ч п

При^ взаимодействии с долями вымени массирующих роликов существенное значение имеет равномерность распределения массирующего воздействия на доли:

Р Р -Р Р

12 3 4

'—= — = — = — , С8.4)

В В В В

12.34

Здесь Р1- массирующее усилие перекатывания роликов по доли; В^, В£; Вз и В^ - длина массирующих

роликов, определяемая из выражений:

(8. 5) (8.6} (8.7)

Здесь ; Ре; Р^ И Рд - сопротивление перекатыванию опорных роликов; / - усилие, развиваемое рабочим органом; р - угол наклона звена параллелограмма; К - удельный коэффициент сопротивления перекатывания массирующего ролика по доле вымени, Н/и.

Таким образом, полученные уравнения ' позволяют определить основные конструктивные параметры рабочих органов устройства для массажа вымени нетелей с пневмомеханическим способом воздействия на доли.

8.2. Теория доильного аппарата с управляемым режимом доения

Для определения некоторых конструктивных параметров доильного аппарата, при которых обеспечивается его работоспособность, нами были проведены теоретические исследования. '

При этом исходили из того, что скорость изменения вакуума в камере при впуске или откачке из нее воздуха, зависит от глубины разрежения.

Тогда, в нашем случае, скорость изменения вакуума в управляющей камере регулятора вакуума будет равна:

Л У0-Уа

— = Р - , (8.8)

д1 л V

а

Здесь /г - текущее значение давления в управляющей камере, Па; I - время процесса, с; Р- атмосферное давление. Па; V -скорость откачки воздуха, к'/с; Кп-скорость поступления воздуха,м3/с; V - объем управляющей камеры, м3.

Скорость откачивания воздуха V из управляющей камеры и скорость поступления в нее атмосферного воздуха V в

1 пГ В = —(/а^р -Р-2Р-ЗР-Р-);

2 Я в V 8

1 171

В = - Р - гр - ЗР - Р - ) ;

3 6 К 3 0 7 а1

1 т. В = —(-Р-2Р-ЗР-Р-).

4 9 К 3 в 7 в1

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

i ср / - р^э

г с' Ь

-;— С8.9)

. I СР - Р п

1 а с'

Здесь с^ - диаметр отверстия для откачки воздуха; йг -диаметр отверстия для поступления атмосферного воздуха; Р -стимулирующий вакуум; Рь - вакуум в магистрали; Р& -атмосферное давление; / - коэффициент, учитывающий жесткость мембраны; I к 1г - длина воздушных каналов соответствующих отверстий.

Жескость мембраны вносит существенные изменения в фактические значения стимулирующего вакуума Р . Получено уравнение для расчета необходимого давления в управляющей камере Р ', при котором обеспечивается заданный стимулирующий вакуум.

9. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАШИН 9.1. Экспериментальные исследования устройства для массажа вымени нетелей

9.1.1. Методика исследований. В данном разделе приведены методики определения сопротивления перемещению сильфонов рабочих органов массажного устройства в зависимости от величины рабочего хода, а также исследований по оптимизации режимных параметров устройства. При этом параметрами оптимизации выбирали обхват, длину, ширину и глубину вымени, Критерием оптимизации указанных параметров было увеличение их в сравнении с животными контрольной группы.

9.1.2. Результаты исследобаний

9.1.2.1. Результаты определения сопротивления перемещению сильфонов рабочих органов устройства. Установлено, что усилие, развиваемое рабочими органами, находится в линейной зависимости от величины вакуума в силь-• фонах.

Приведена номограмма для определения оптимального вакуума в рабочих органах,- при котором обеспечивается заданное

усилие воздействия на доли вымени.

9.1.2.2. ■Результаты исследований по оптимизаций

режимных параметров массажного устройства. Оптимальные значения факторов для всех четырех групп приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1

группа:обозна-: наименование фактора : оптимальное факт. :чение : : значение

1. X Поглаживание долей, Н/м2 2,1 104

х" 7 Частота воздействия, Гц 1,52

X 8 Продолжительность, с. 585

2. X 2 Нажатие на доли, Н/м2 3,15 104

X з Оттягивание долей, Н/ц2 3,15 104

X 7 Частота воздействия, Гц 1,61 |

X а Продолжительность, с. 550

3. X 4 Нажатие с растиранием, Н/м2 3,35 104

X з Оттягив. с растиранием, Н/м2 3,35 104

X 7 Частота воздействия, Гц 1,64

X 8 Продолжительность, с. 554

4. X в Воздействие вакуумом, кПа 35

X 7 Частота воздействия, Гц 1,0

X а Продолжительность, с. 540

Как свидетельствуют результаты факторных экспериментов,

наиболее эффективным является массаж вымени нетелей с использованием третьей группы факторов. За ней следуют вторая, затем четвертая и последняя по эффективности - первая группа факторов.

9.2. Экспериментальные исследования доильного аппарата ' Основным условием работоспособности доильного аппарата является поддержание необходимого давления в управляющих камерах его регуляторов вакуума, при котором обеспечивается заданный вакуум доения в подсосковых и межстенных камерах доильных стаканов.

9.2.1. Методика исследований В данном разделе приведены схемы .стендов и методики определения зависимости вакуума доения от изменения давления в управляющей камере,, измерения длительности переходных

режимов регулятора вакуума, а также определения пропускной способности экспериментального доильного аппарата в сравнении с аппаратами АДУ-1 и низковакуумным доильным аппаратом.

1 9.2.2. Результаты исследований

9.2.2.1. Результаты исследований зависимости вакуума доения от изменения давления в управляющей камере. Установлено, что экспериментальная зависимость несколько отличается от теоретической. Однако, это отклонение несущественно. Расхождение не превышает ЗУ., что подтверждает верность теорети- ческих положений.

9.2.2.3. Результаты определения пропускной способности доильного аппарата. Установлено, что экспериментальный доильный аппарат обладает наиболее . высокой стабильностью вакуума. Допустимое колебание вакуума в подсосковой камере доильного стакана С2,66 к Па) наблюдается при интенсивности •потока молока до 1,76 л/мин, против 1,5 л/мин для низковакуумного доильного аппарата, и 1,41 л/мин - для АДУ-1.

Таким образом, полученные уравнения для.расчета основных конструктивных параметров регулятора справедливы для всех режимов работы. Поэтому данные уравнения, а также полученные графические зависимости могут быть использованы при разработке аналогичных устройств.

10. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МАШИН

В данном разделе диссертации изложены методика и результаты производственных испытаний и экономической оценки разработанных массажного устройства и доильного аппарата.

Их внедрение, в расчете на 252 первотелки, позволяет высвободить трех человек и получить годовой экономический эффект по приведенным затратам 443198 рубля в ценах 1993 года, а с учетом роста молочной продуктивности коров 7119678,1 рубля. . В расчете на одну первотелку эти суммы составляют 1758,7 и 28252, 7 рубля соответственно.

Внедрение массажных устройств и доильных аппаратов в ряде хозяйств Белгородской области России и хозяйствах Харьковской области Украины позволило получить экономический эффект свыше 34 .млн. рублей. , I

- -

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Выращивание высокопродуктивных коров представляет собой сложную многоуровневую биотехническую систему, состоящую из нескольких звеньев с чертам автономности, испытывающих воздействие как случайных, так и управляемых входных сигналов. Максимум целевой функции системы может быть достигнут лишь при выборе на любом шаге оптимальных управлений соответствующих подсистем.

Наиболее эффективными управляющими воздействиями являются массаж и доильные воздействия, осуществляемые массажниками и доильными аппаратами. Направленный массаж вымени нетелей формирует реакцию рефлекторного механизма животного, который включает влияние гипоталамуса и других нейрогуморальных систем, обуславливающих рост и развитие молокообразующих тканей, а доильный аппарат - поддерживает нейрогормональный рефлекс молокоотдачи у коров..

2. Установлено, что прирост производства молока возрастает по мере усложнения режима массажа. Наиболее

. эффективными приемами следует ■ считать легкое! его поглаживание, массаж, растирание, глубокий массаж долей и вымени в целом, растирание сосков, а также их массаж и .растягивание. Режим массажа должен изменяться в зависимости от физиологического состояния нетелей. Поэтому ' разрабатываемые устройства должны обеспечивать не только изменение усилия, но и характера воздействия как на вымя в целом, так и на каждую долю вымени животных в отдельности.

3. Рост вымени нетелей, с учетом влияния внешнего воздействия (массажа) на молочную железу, подчиняется математическому закону из которого следует, что максимальная масса (объем) вымени нетелей зависит от начальной массы молочной железы, удельного естественного прироста, удельного прироста вымени на единицу поступающей энергии извне, а также мощности процесса массажа. В свою очередь, удельный прирост и сообщаемая вымени энергия, зависят от конструкции массажников, режимов их работы, а также от морфофункциональных и упругих свойств молочной железы.

Установлено, что поверхности- долей вымени нетелей имеют : форму эллиптического параболоида и описываются аналитическим

выражением, причем, значения его эмпирических коэффициентов для передних и задних долей вымени различны. Деформация вымени под воздействием вакуума зависит от величины вакуума, морфологических параметров долей, а также модуля упругости их тканей. Теоретически доказано, что давление на вымя нетели пропорционально глубине массажа в степени 3/2.

Уравнение роста вымени, а также уравнения, характеризующие форму поверхности и деформацию его тканей под влиянием внешних воздействий, могут быть использованы при расчете потока энергии, сообщаемой вымени в процессе массажа, что позволяет оптимизировать конструктивные и режимные параметры массажников, а также прогнозировать рост вымени нетелей и молочную продуктивность первотелок.

4. Перспективными следует считать массажные, устройства, осуществляющие пневмомеханический массаж каждой доли вымени нетелей в отдельности .

Наиболее эффективным способом машинного массажа вымени животных является массаж путем нажатия и оттягивания долей с одновременным их растиранием. Рост молочной продуктивности при этом составляет 16, ЗУ.. Несущественно меньшей

эффективностью Сна уровне значимости Р=0,01) обладает массаж, выполняемый путем нажатия и оттягивания. Наменьшей эффективностью обладает -массаж долей поглаживанием СЮ,5%). Для режима, обладающего наибольшей эффективностью, усилие воздействия на доли равняется 3,35'Ю^Н/м2, при частоте 1,64 Гц и продолжительности 554 с. '

5. Усилие воздействия на долю вымени, , развиваемое рабочим органом массажного устройства, зависит от площади срединной поверхности сильфонов, их упругой характеристики, а также от величины вакуума в них. Усилие удержания вакуумных воронок на долях вымени должны быть больше усилия, развиваемого рабочими органами. Для обеспечения одинакового удельного давления массирующих роликов рабочих органов на доли вымени в режиме поглаживания, их длина должна находиться в прямопропорциональной зависимости от усилия на

НИХ.! - !

6. Монтаж массажных аппаратов в станках доильной установки "Тандем" позволяет повысить производительность

труда операторов, в сравнении с переносными устройствами,' в 2,4 раза, а в сравнении с ручным массажем - в 6,7 раза. Производительность массажной установки с шестью массажными 'станкам - 37 гол/час.

, I

7. Коровы обладают ярко выраженной неравномерностью развития долей вымени, что требует индивидуального подхода к их особенностям. Разница во времени выдаивания различных долей свыше 2 мин. наблюдается более чем у 5054 животных. Имеет место положительная корреляция между удоем. коров и интенсивностью молокоотдачи. При разработке молокопроводных линий доильных аппаратов следует учитывать возможное увеличение интенсивности потока молока в связи с ростом молочной продуктивности коров. У отдельных особей, в стаде со средним удоем 5500 кг молока, пиковая интенсивность молокоотдачи может достигать 6,7 кг/мин по вымени и 1,89 кг/мин по доле.

Установлено, что положительный эффект наблюдается при использовании доильных аппаратов с управляемым режимом доения по каждой доле вымени коров в отдельности. Причем, наиболее эффективными являются доильные аппараты с управляемым вакуумным режимом, при котором стимулирующий вакуум устаналивается равным 33 кПа, а основной режим доения осуществляется при вакууме 50 кПа.

8. Для обеспечения возможности образования . стимулирующего вакуума в подсосковой камере доильного стакана должно выдерживаться соотношение между диаметрами1 отверстий отсоса "и впуска воздуха в управляющую камеру регулятора вакуума. Движение молока в регуляторе вакуума можно рассматривать как истечение жидкости через незатопленное отверстие прямоугольной формы.

Теоретически обосновано, что для обеспечения линейной зависимости между расходом жидкости через отверстие с острыми кромками в дне. сосуда и перемещением поплавка в поплавковой камере, игла, дросселирующая сливное отверстие, должна иметь криволинейную поверхность. При этом должно учитываться то, что коэффициент расхода жидкости для отверстия диаметром 6 мм, дросселируемого иглами различных диаметров, колеблется в пределах от 0.743 до 0.916, а для

отверстия1 диаметром 12 мм - в пределах 0.746... 0.815.

9. Мембрана регулятора вакуума имеет две зоны с различным направлением стрел прогиба под воздействием разности давлений. Прогиб мембраны в месте прикрепления кольцевой перегородки равен разности прогиба мембраны под воздействием разности давлений в камере переменного вакуума и управляющей камере, и прогиба под воздействием разности давлений в управляющей камере и камере постоянного вакуума.

Крутизна кривых, характеризующих изменение вакуума в управляющей камере регулятора вакуума в переходном режиме во времени возрастает с увеличением приведенного диаметра отверстия для откачки воздуха из управляющей камеры. Оптимальным, для игл диаметром 1,7...1,9, следует считать приведенный- диаметр отверстия для откачки воздуха из управляющей камеры, равный 0,8...0,94 мм.

10. Сокращение времени подготовительных операций до 6'-10 секунд при доении экспериментальным доильным аппаратом, высокая выдаиваемость животных, исключение потребности в машинном додое позволяют сократить общее время доения одного животного. В результате производительность труда операторов машинного доения возрастает в 1,2...1,6 раза. Вследствие адекватности режима доения повышается молочная продуктивность коров. За 90 дней лактации животные опытной группы по молочной продуктивности превзошли коров контроля на 6,1%. В результате снижения вакуума в подсосковых и межстенных камерах доильных стаканов, при отсутствии молока в долях, а- также повышенной пропускной способности доильного аппарата, практически отсутствует заболеваемость вымени коров маститом.

11. Внедряемый комплекс машин для выращивания высокопродуктивных коров обладает довольно высокими эксплуатационными и экономическими показателями. Его использование, в расчете на 252 первотелки, позволяет высвободить трех человек и получить годовой экономический эффект по приведенным затратам 443198 рубля по ценам 1993 года, а с учетом роста молочной продуктивности коров -.7110678,1 рубля. В расчете ' на одну первотелку эти суммы составляют 1758,7 и 28252,7 рубля соответственно.

Комплексное взаимодействие с выменем животных предложенного - перечня машин позволяет повысить • их продуктивность на 19...23%.

■Внедрение массажных устройств и доильных аппаратов в ряде хозяйств Белгородской области России и хозяйствах Харьковской области Украины позволило получить экономический эффект свыше 34 млн. рублей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. N.933055 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для массажа вымени /В.Ф. Ужик, С.А. Булавин (СССР).-N.3233986/30-15; Заявлено 06.01.81; Опубл. 07.06.82; Бюл. N. 21.

2. А.с. N. 1021926 СССР, МКИ G 01 В 5/22. Устройство для измерения координат точек поверхностей /В.Ф. Ужик ССССРЗ.-N.3385024/25-28; Заявлено 22.01.82; Опубл. 07.06.83; Бюл. N.21.

3. А. с. N. 1057028 СССР, МКИ А 61 D 3/00. Станок для .фиксации животных /В.Ф. Ужик и Корнейко A.A. (СССР).-N.3423977/30-15; Заявлено 16.04.82; Опубл. 30.11.83; Бюл. N.44.

4. А.с. N. 1061771 СССР, МКИ А 01 j 5/04. Доильный аппарат /В.Ф. Ужик и др. ССССР).- N.3489322/30-15; Заявлено 19.05.82; Опубл. 23.12.83; Бюл. N.47.

5. А. с. N. 1175466 СССР, МКИ А 61 D 3/00. Станок для фиксации животных /В.Ф. Ужик и Корнейко А.А. ССССР).-N.3718974/30-15; Заявлено 12.04.84; Опубл. 30.08.85; Бюл. N. 32.

6. А.с. N. 1371639 СССР, МКИ А 01 j 5/04. Доильный аппарат /В.Ф/ У*ик и др. ССССР).- N.4059157/30-15; Заявлено 22.04.86; Опубл. 07.02.88; Бюл. N.5.

7. А. с. N. 1387926 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для регистрации интенсивности молокоотдачи /В.Ф. Ужик и др. С СССР).- N.4085528/30-15; Заявлено 14.04.86;- Опубл. 15.04.88; Бюл. N.14.

. 8. А.с. N. 1419620 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для массажа вымени /В.Ф. Ужик ССССР).- N.4130714/30-15; Заявлено 08.10.86; Опубл. 30.08.88; Бюл. N.32.

9.'А.с. N. 1507265 СССР, МКИ А 01 j 5/04. Доильный аппа-

рат /В.Ф. Ухик и др. (СССР). - N.4221069/30-15; Заявлено 06.04.87; Опубл. 15.09.89; Бюл. N.34.

10. А.с. N.1556600 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для измерения интенсивности молокоотдачи /В.Ф. Ужик и др. (СССР).- N.4248150/30-15,; Заявлено 18.05.87; Опубл. 15.04.90; Бюл. N.42.

11. А:с. N.1606050 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для массажа вымени /В.Ф. Ужик (СССР).- N.4483626/30-15; Заявлено 29.07.88; Опубл. 15.11.90; Бюл. N.42.

12. Патент N.1699385 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Манипулятор доильной установки /В.Ф. Ужик, В. И. Борозенцев и А. В. Бур-менко ССССР).- N.4768190/30-15; Заявлено 11.12.89; Опубл. 23.12.91; Бюл. N.47.

13. А. с. N.1717020 СССР, МКИ А 01 ^ 7/00. Система для массажа вымени /В.Ф. Ужик (СССР).- N. 4796654/30-15; Заявлено 28.02.90; Опубл. 07.03.92; Бюл. N. 9.

14. А. с. N. 1724119 СССР, МКИ А 01 j 7/00. Устройство для доения /В.Ф. Ужик и В. И. Борозенцев (СССР).-N.4814721/30-15; Заявлено 08.01.90; Опубл.: 07.04.92; Бюл. N.13.

15. А.с. N.1732874 СССР, МКИ А 01 j 5/04. Доильный аппарат /В.Ф. Ужик и др. (СССР).- N.4840673/30-15; Заявлено 19.06.90; Опубл. 15.05.92; Бюл. N.18.

16. А.с. N.1750511 СССР, МКИ А 01 у 7/00. Манипулятор доильной установки /В.Ф. Ужик и В.И. Борозенцев (СССР).-N. 4834091/30-15; Заявлено 04.06.90; Опубл. 30.07.92; Бюл. N.28.

17. Патент N.1777550 СССР, МКИ А 01 Л 7/00.. Доильная установка /В.Ф. Ужик и В. И. Борозенцев (СССР)! N.4844397/15; Заявлено 22.05.90; Опубл. 23.11.92; Бюл. N.43.

18. Патент N. 1831328 СССР, МКИ А 61 0 3/00. Устройство для фиксации конечности животного /В.Ф. Ужик и Корней^о А.А. (СССР).- N.5007929/30-15; Заявлено 20.11.91; Орубл. 30.07.93; Бюл. N.28.

19. Патент N.1793905 СССР, МКИ А 61 0 3/00. Устройство для фиксации животных /В.Ф. Ужик'и др. (СССР). - N. 4.939732/15 Заявлено 27.05. 91; Опубл. 07.02.93; Бюл. N.5.

У5 -

20. Заявка N.5008642/15 СССР, ЖИ А 61 0 3/00. Устройство для фиксации конечностей животных /В. Ф. Ужик и др. (СССР). - Заявлено 05.06.91. Решение от 21.01. 93.

21. Заявка N.5017989/15 СССР, МКИ А 61 0 3/00. Устройство для фиксации животного /В.Ф. Ужик и др. (СССР).-Заявлено 20.12.91. Решение от 30.07.93.

22. Заявка N.5031165/15 СССР. МКИ А 61 0 3/00. Устройство для фиксации конечностей животного /В. Ф. Ужик и др. (СССР).- Заявлено 13.01.92. Решение от 20.05.93.

23. Заявка N.5034025/15 СССР, МКИ А 61 Б 3/00. Устройство для фиксации животного /В.Ф. Ужик и др. ССССР}.-Заявлено 25.02.92. Решение от 30.07.93.

24. Заявка "N.4945522/28 СССР. МКИ С 01 В 5/22. Устройство для измерения координат точек и деформаций поверхностей /Ужик В.Ф. (СССР) - Заявлено 22.04.91г. Решение от 23.06.92г.

25. Ужик В. Ф. О выборе оптимального устройства для обработки вымени коров /Тезисы докладов. 6-ой Всесоюзный симпозиум по маш. доению с/х животных. 4.2. М.; 1983.

26. Ужик В.Ф. и др. К вопросу создания робототехни-ческих систем для подготовки коров к доению /Третья Межвузовская Всесоюзная научно-техническая конференция "Робото-технические системы". Челябинск, 1983.

27. Ужик В. Ф. Массажный аппарат для нетелей //Сельские зори. 1983, N.10. С. 51.

28. Ужик В.Ф. Оптимизация конструктивно-режимных параметров устройства для массажа вымени нетелей //Комплексная механизация ферм крупного рогатого скота. -Подольск, 1986. С. 84- -90.

29. Ужик В.Ф. Разработка и обоснование параметров устройства для массажа вымени нетелей: Дис. ... канд. тезн. наук: 05.20.01. - Защищена 28.11.84. М., 1984. -196с.: ил. - Библиогр.: с. 159 - 172.

30. Ужик В.ф. и др. Разработать и исследовать комплекс мероприятий (методом исследований, прибора и устройства) для повышения удоев и снижения затрат труда при машинном доении коров /Заключительный отчет. Гос. регистр. N.01830016995, декабрь, 1985.

31. Ужик В.Ф. Классификация устройств для стимулирующего воздействия на вымя крупного рогатого скота. - Реф. сборник ВНИИКОМЖ. Вып.4, М. , 1982. С. 3-4.

32. Карташов Л. П. , Нурписов Ж. А. , Соловьев С. А. , Ужик б.Ф. Совершенствование средств механизации подготовительных операций при машинном доении //Вестн. с.-х. науки, 1984, N.10. С.67-71.

33. Изучить и обобщить опыт работы действующих молочных комплексов: Отчет о НИР (полный) /Белгородский СХИ; Руководитель И.М. Шевченко. - Гос. регистр. N.81102702; Инв. N.6 996409. - М. , 1980. - 51 с. - Отв. исполн. В.Ф. Ужик и др.

34. Ужик В. Ф. Механизация производственных процессов в животноводстве //Научно обоснованная система животноводства Белгородской области /Булавин С. А. и др. - Белгород, 1983. с. 181 - 198.

35. Ужик В.Ф. и др. Доильный аппарат с управляемым ре-кимом //Сельские зори. - 1988, N.4. С. 43.

36. Ужик В.Ф. К вопросу использования переносных доильных аппаратов с управляемым режимом доения /Ужик В. Ф. ; Белгородский СХИ. - Белгород, 1992. - 71 е.: ил. - Библиогр.: 95 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N.40 ВС-92.

37. Ужик В.Ф. Обоснование параметров устройства для массажа вымени нетелей //Мех. и злект. сел. х-ва, 1984, N.9, с. 41-43.

38. Ужик В.Ф. Устройство для определения координат точек выпуклых поверхностей. Информ. лис. Белгород, 1983, N. 187-83.

.39. Ужик В.Ф. Регистратор деформаций тканей долей вымени животных //Информ. лист. N.183-83. Белгород, 1983.

40. Ужик В.Ф. Измерение интенсивности молокоотдачи коров /Ужик В. Ф.;. Белгородский СХИ. - Белгород, 1989. - 55 с.: ил. - Библиогр.: 53 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N. 130 ВС-89.

41. Ужик В. Ф. , С. Г. Перелыгин и В. И. Борозенцев. К расчету устройств для измерения интенсивности молокоотдачи //Техника в сел. хоз-ве. - 1991. - N.3. - С. 61-62.

42. Ужик В. Ф. К обоснованию потребной пропускной способности доильных аппаратов //Техника в сел. хоз-ве.' -

1992. - N.4. - С. 29. - Библиогр.: с. 29 (2 назв.).

43. Ухик В.Ф. К обоснованию конструкции массажных устройств для вымени нетелей с пневмомеханическим способом .воздействия /Ужик В. Ф. ; Белгородский СХИ. - Белгород, 1991.

- 140 е.: ил. - Библиогр.: 153 назв. - Деп. во ВНИИТЗИаг-ропром, N.128 ВС-91.

44. Ужик В.Ф. К созданию многофункциональных массажных устройств для вымени нетелей //Проблемы интенсификации производства молока (тез. науч.-практ. конф.). - Минск, 1991.

- 4.2. - с. 166-167.

45. Ужик В. Ф. , Борозенцев В. И. Разработка манипулятора для автоматизированной доильной установки //Молодые ученые

- народному хозяйству Стез. науч.-практ. конф.). - Пермь, 1991. - с. 66-67.

46. Ужик В.Ф., Борозенцев В. И. Обоснование конструкции манипулятора автоматизированных доильных установок //Проблемы интенсификации производства молока Стез. науч.-практ. конф.). - Минск, 1991. - 4.2. - с. 177-178.

47. Ужик В.Ф. Обоснование и разработка доильного аппарата для высокопродуктивных коров /Ужик В. Ф. ; Белгородский СХИ. - Белгород, 1991. - 17 е.: ил. - Библиогр.: 5 назв. -Деп. во ВНШТЭИагропром, N.106 ВС-91.

48. Ужик В.Ф. Теория массажного устройства с механи-. ческим способом воздействия на вымя нетелей /Ужик В.Ф.; Белгородский СХИ. ' - Белгород, 1988. - 17 с.: ил. - Библиогр.: 5 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, Н.216. ВС-88.

49. Ужик В.Ф. К расчету конструкции многофункционального массирующего устройства для вымени нетелей /Ужик В.Ф.; Белгородский СХИ. - Белгород, 1991. - 21 с.: ил. - Библиогр.: 8 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N.170 ВС-91.

50. Ужик В.Ф. Исследование работы доильного аппарата с управляемым режимом доения /Ужик В.Ф.; Белгородский СХИ. -Белгород, 1988. -9с.: ил. - Библиогр.: 3 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N.217 ВС-88.

51. Ужик В. Ф. Система выращивания высокопродуктивных коров /Белгородский СХИ.: - Белгород, 1993. - 30 с.: ил. -Библисгр.: 8 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N.100 ВС-93.

52. Ужик В.Ф. Теория вымени нетелей /Белгородский СХИ.

- Белгород, 1993. - 67 с.: ил. - Библиогр.: 8 назв. - Деп. во ВНИИТЭИагропром, N.101 ВС-93.

53. Ужик В. Ф. Массаж вымени нетелей пневмомеханической массажной системой //Проблемы научного обеспечения повыше- . ния эффективности сельскохозяйственного производства. Те- 1 зисы докладов. 4.1. Бишкек, 1992.

54. Ужик В. Ф. , Борозенцев В. И. Управление режимом доения коров на автоматизированных доильных установках //Проблемы научного обеспечения повышения эффективности сельскохозяйственного производства. Тезисы докладов. 4.1. Бишкек,

1992.

55. Ужик В. Ф. Доение высокопродуктивных коров доильными аппаратами с управляемым режимом доения //Проблемы научного обеспечения повышения эффенктивности сельскохозяйственного, производства. Тезисы докладов. 4.1. Бишкек, 1992.

56. Ужик'В. Ф., Борозенцев В. И. Автоматический манипулятор для доения коров /Белгородский СХИ, Белгород, 1993. С. 1-3.

57. Ужик В.Ф. Механизация выращивания высокопродуктивных коров: Учеб. пособие для студентов вузов. - Белгород,

1993. - 200 с-. : ил.

58. Ужик В.Ф. Совершенствование средств механизации выращивания высокопродуктивных коров /рекомендации. Белгород. Изд. Белгородского СХИ. 1993. - 50 с.

1С-

Подписано в печать 27.01.94 г.

Объем 2.0 п. л. Тирах 100 экз. ------------— - |

Редакционно-издательский отдел Белгородского сельхозинститута, цех оперативной печати.

309103, п. Майский Белгородской обл.