автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологической системы машинного доения коров

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Сибирское отделение

СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ. ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ПЕТУХОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МАШИННОГО ДОЕНИЯ КОРОВ

Специальность: 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 1996

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЭ) СО РАСХН

Официальные оппоненты: - заслуженный деятель науки и техники РФ, чл. -корр. академии инженерных наук, доктор технических наук, профессор В. И. Земсков

- доктор технических наук, профессор П. И. Огородников

- доктор технических наук, профессор А. Е. Кузьмин

Ведущая организация - Сибирский ордена "Знак почета"

научно-исследовательский и проектно -технологический институт животноводства (СибНИПТИЖ) СО РАСХН

Защита диссертации состоится " 3 ^" «¿У&А 1996 г. на заседании диссертационного совета Д 020.03. 01 в Сибирском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЗ) по адресу: 633128, г.Новосибирск, п. Краснообск, СибИМЭ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в ЦНСХБ СО Россельхозакадемии.

Отзывы на диссертацию в виде научного доклада в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, просим направлять в адре диссертационного совета.

Диссертация в виде научного доклада разослана "/£-" О-иуЫ^ 1996г.

Ученый секретарь /• -

диссертационного совета А. Е. Немцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Производство молока на животноводческих фермах в большой степени зависит от эффективности функционирования технологической системы машинного доения коров (ТСМД), включающей в себя животных, доильную установку, обслуживающий персонал (дояров-операторов и других работников, прямо или косвенно влияющих на процесс машинного доения). Эффективность функционирования технологической системы зависит от своевременного и качественного выполнения технологических операций операторами, от типа, конструкции, параметров и режимов работы доильной установки, ее узлов и систем, от своевременного и качественного выполнения контрольных и обслуживающих операций слесарями-наладчиками за доильной установкой.

В современных условиях повсеместно наблюдаются отклонения от заданных режимов функционирования ТСМД, что приводит к потерям молока до 25-35%, заболеванию маститом свыше 30% дойного стада и сокращению лактационного периода 25% коров. Поэтому комплексная проблема изучения и совершенствования ТСМД за счет повышения эффективности функционирования ее элементов является актуальной.

Цель исследований. Повышение эффективности производства молока путем разработки и применения новых научных положений совершенствования методов и технических средств технологической системы машинного доения.

Объекты исследований. Технологический процесс машинного доения коров, физический процесс извлечения молока теленком из вымени коровы и технологический процесс работы доильного аппарата и установки.

Методы исследований.

Данная работа является результатом обобщения многолетних исследований автора и выполнялась в лаборатории механизации процессов и эксплуатации оборудования в животноводстве Сибирского НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства в соответствии с Государственными и региональными заданиями НИР с 1962 по 1995 гг. (16.23; О.сх. 108.06; 0.51.11.03; 0.51.11.11; 0.51.678; 0.51.529; Р. 44.10.3; ГНТПР 0.12. 002; 04.07).

Аналитическое изучение технологических процессов машинного доения, физических процессов извлечения молока теленком из вымени коровы и работы доильных аппаратов и систем доильных установок проводилось на основе комплексного подхода к анализу сложных систем, приложения классической гидравлики, теории вероятностей, математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях животноводческих

ферм с применением оригинальных методик, установок и приборов (с применением тензометрирования, скоростной киносъемки, осциллографи-рования и электронных приборов), хронометражных наблюдений. Результаты исследований обрабатывались на ЭВМ методами математической статистики, спектрального анализа и оптимизации.

Научная новизна. Выявлена взаимосвязь между элементами ТСМД (животное-машина-человек) и их влияние на эффективность ее функционирования на основе принципа энергетического соответствия.

Получены теоретические зависимости и разработана методика расчета эксплуатационных параметров доильных установок с учетом случайного характера продолжительности операций машинного доения, вероятности передержек аппарата на вымени, необходимой потребности энергии для животного и допустимых затрат энергии для оператора на технологические операции.

Выявлены физические закономерности акта сосания коровы теленком, представляющие из себя колебательный процесс, состоящий как из низкочастотных (1,5. ..2,5 Гц), так и высокочастотных (5. ..22,5 Гц) колебаний давления. Отношение периодов цикла извлечения молока равно "золотой пропорции" (1,618), продолжительности отдельных элементов цикла соответствуют числам ряда Фибоначчи (в относительных единицах), а стимуляция рефлекса молокоотдачи вызывается в основном частотами 7,5-12,5 Гц (в среднем 10,0 Гц), соответствующими полосе частот й-ритма мозга.

Разработана модель извлечения молока и стимуляции рефлекса молокоотдачи в акте сосания коровы теленком на основе физических закономерностей изменения давления и вакуума в акте, энергии колебательных процессов и квантовости энергии.

Разработаны способ стимуляции рефлекса молокоотдачи и машинного доения, установлены закономерности и взаимосвязь параметров доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи микроколебаниями сосковой резины с частотой 10 Гц (в среднем).

Обоснован способ машинного доения и принцип работы доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи с автоматическим управлением параметрами и режимом работы в зависимомти от интенсивности молоковыведения.

Выявлены закономерности изменения параметров доильного аппарата и давления в вакуумных системах в зависимости от их состояния для создания технических средств контроля параметров и режимов работы доильных установок.

Новизна технических решений подтверждена восемью авторскими свидетельствами на изобретения и одним положительным решением на выдачу патента.

Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Практическую значимость представляют:

Методика расчета и номограмма для определения эксплуатационных параметров различных типов доильных установок, усовершенствованные технологические процессы доения коров, принципиальная схема и конструкция универсальной полуавтоматической доильной установки (передано в ГСКБ г. Рига), методика расчета параметров узлов доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи с автоматическим управлением.

20 методических и практических рекомендаций и технологий, которые утверждены научными и научно-техническими советами разного уровня (НТС МСХ СССР, МСХ РСФСР, областного управления сельского хозяйства Новосибирской области, ученым советом СибИМЭ СО РАСХН) и применяются в производстве.

Зоотехнические требования на доильный аппарат, стимулирующий рефлекс молокоотдачи (утверждены МСХ СССР и Госкомсельхозтехникой, 1985) и исходные требования на аппарат доильный автоматизированный (Департамент сельского хозяйства Новосибирской области, 1995).

Доильный аппарат, стимулирующий рефлекс молокоотдачи (совместно с ГСКБ г.Рига). Аппарат прошел Государственные испытания на Сибирской, Подольской и Прибалтийской МИСах и рекомендован в серийное производство объединенным НТС МСХ СССР, Госкомсельхозтехники и Мин-живмаша (Киев, 1985). Серийное производство начато в 1986 г. на Успенском опытном заводе пластмассовых изделий Минншвмаша Московской области. Выпускается под маркой АДУ1-исп. 04 и исп. 09. Опытное производство было начато с 1982 г. на заводе "Химаппарат" (г.Новосибирск) и выпускались на 20 заводах различных областей страны.

Прибор ИПДА - измеритель параметров доильных аппаратов, прошел межведомственные испытания, выпущен опытной партией (400 штук) и внедрен в хозяйствах региона (1971-1980 гг.).

Стенд для проверки параметров доильных аппаратов (совместно с ВНШШЙем, г.Минск), выпускался опытным заводом ВНИИТИМЖа с 1979 по 1991г.

Прибор "Пневмотестер" - устройство для контроля параметров доильных установок (совместно с 0ПКТБ СибИМЭ, ВНИИТИМЮ. Прибор прошел приемочные испытания во ВНИИМОЖе (Киев, Дослидницкий, 1991 г.) и выпускается Бердским электромеханическим заводом Новосибирской области (выпущено 4000 штук).

Внедрение результатов исследований позволяет повысить эффективность технологической системы машинного доения: сократить ручные операции машинного доения в 2-2,5 раза (в зависимости от типа доильной установки), потери молока на 5,1...13.1%, получить экономи-

ческий эффект 1109. ..2009 руб. на один аппарат (в ценах 1990 г., при годовом надое молока на корову 2400 кг).

Основные положения, выносимые на защиту:

Модель взаимосвязи элементов ТСМД и их влияние на эффективность ее функционирования с учетом принципа энергетического соответствия.

Физические закономерности акта- сосания сосков коровы теленком.

Физико-механическая модель вызова рефлекса молокоотдачи у животных при воздействии на соски теленком.

Новый способ машинного доения и принцип действия доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи высокочастотными колебаниями стенок сосковой резины с частотой 10 Гц ( в среднем).

Модель воздействия доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, на соски животного на основе энергии колебаний стенок сосковой резины, передающихся на сосок, физико-механических свойств сосковой резины и соска.

Алгоритм управления режимом работы доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, в зависимости от интесивности молоковыведения.

Аналитические зависимости взаимосвязи параметров доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи.

Закономерности изменения параметров доильных аппаратов и установок от технического состояния их узлов и систем.

Апробация. Основные положения работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:

- международных симпозиумах по машинному доению (ЧССР, Брно 1973, 1989; ГДР, Лейпциг 1990 );

- II, III, V, VI, VII Всесоюзных симпозиумах по машинному доению с.-х. животных х (Ленинград, 1968; Боровск, 1974;

Рига, 1979; Таллин, 1983; Ленинград, 1988) и I Всероссийском симпозиуме по машинному доению с.-х. животных (Оренбург, 1995);

- секциях по машинному доению с.-х. животных при Президиуме ВАСХНИЛ (Рига, 1984, 1987, 1990);

- Всесоюзных и региональных научно-технических конференциях и семинарах (Новосибирск 1968, 1972, 1975, 1987, 1989, Минск, 1987);

- совместном заседании НТС МСХ СССР, Госкомсельхозтехники, Минживмаша (Киев, 1985);

- НТС МСХ СССР (Москва, 1979);

- НТС МСХ РСФСР (Москва, 1978, 1982, 1984, 1985);

- НТС ГСКБ по комплексу машин для ферм КРС (Рига, 1982, 1985, 1986);

- НТС Новосибирского областного управления сельского хозяйства (Новосибирск, 1980, 1981);

- заседаниях ученого совета СибИМЗ (1962-1995);

- областных совещаниях и семинарах специалистов сельского хозяйства (Новосибирск, 1962-1992; Томск, 1973, 1974, 1984; Барнаул, 1988, 1989).

- научные положения, обоснованные автором, были подтверждены производственными исследованиями доильного аппарата АДС-1 в научно-исследовательских институтах: ВНИИРГЖ (г.Ленинград), ВНИИФБП (г.Боровск), СКНИИЖ (г.Краснодар) и ГСКБ (г. Рига).

Публикации. По теме диссертации в виде научного доклада опубликовано 108 работ, в том числе книги, брошюры, методические рекомендации, статьи, получено 8 авторских свидетельств на изобретения и одно положительное решение на выдачу патента общим объемом 126 п.л. (из них 46 п.л. без соавторства).

Список основных из них приводится в конце диссертации.

Личный вклад автора на всех этапах выполнения диссертации является определяющим. Лично автором проведены все теоретические работы. Автором сделан основной вклад в работы, которые выполнены в соавторстве.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основным звеном в ТСМД является животное, на которое воздействует определенным образом подсистема "человек-машина" с целью получения молока. При этом данная подсистема должна вызывать у животных полноценный рефлекс молокоотдачи, выдаивать припущенное молоко, поддерживать рефлекс в процессе дойки, способствовать раздою лакти-рующих животных, не травмировать вымя коров.

Для снижения потерь продукции и повышения эффективности машинного доения во многих развитых странах проводятся исследования и разработки по совершенствованию техники и технологии доения, автоматизации технологических операций доения, повышению и обеспечению надежности животноводческого оборудования и т.д.

Большой вклад в исследования эффективности функционирования технологических систем в животноводстве, совершенствование и эксплуатацию доильной техники внесли В. Ф. Королев, Л. П. Карташов, Э. А. Келпис, И. Н. Краснов, Л. П. Кормановский, П. А. Андреев, А. А. Скрома-нис, Ю. А.Цой, В. С. Мкртумян, И. А. Хозяев, В. И. Земсков, А. А. Аверкиев, В. К. Алексеев, А. Е. Кузьмин, С. А. Соловьев, П. И. Огородников, В. М. Хаме-ев, В. М. Побединский, Б. И. Вагин, И. К. Винников, Л. И. Киренков, А. И. Фе-ненко, Н. Н. Викторова, В. А. Стремнин, В. П. Бабкин, А. В. Филипов, А. И. Зеленцов, В. И. Комаров, и др.

Изучению физиологических основ стимуляции рефлекса молокоотда-

чи и совершенствованию технологии машинного доения посвящены работы И.И.Грачева, 3.П.Кокориной, Г.Б.Тверского, Н.П.Алексеева, 0.П.Жес-токанова, Н. А. Любина, Ю.М.Огнева, В. Т.Голованя, К. И. Кавешниковой, Р.С.Петуховой, Э.Б.Тумановой, А.А.Поповой, Т.К.Городецкой, У.Г.Уит-тлстоуна, S.M.Phillips, E.Thum, и др.

Исследованиями акта сосания коровы г теленком занимались Н.М.Аронович, Д.Д.Мартюгин, М.Л.Пейнович, Л.П.Карташов, В.П.Малкин, Э. А.Келпис, И.Н.Краснов, G.M. Ardran, A.T.Cowie, W.Kruger и др.

В этих исследованиях взаимосвязь элементов ТСМД не полностью учитывает качество и величину необходимых энергетических воздействий на животное со стороны человека и машины и допустимые затраты энергии человека с учетом случайного характера протекания технологических операций. Кроме того недостаточно глубоко проведены исследования акта сосания коровы теленком, не выявлены закономерности механического воздействия на вымя коровы, вызывающие полноценный рефлекс молокоотдачи с целью разработки доильной техники, отвечающей физиологическим требованиям животных. В результате происходит рассогласование элементов ТСМД, что приводит к потерям продуктивности и заболеванию коров маститом.

Сущность научной проблемы заключается в необходимости выявления взаимосвязи и природных закономерностей энергетического воздействия и соответствия между элементами систем "животное-человек-машина" и "корова-теленок" и на их основе обоснования и разработки моделей функционирования ТСМД, извлечения молока и стимуляции рефлекса молокоотдачи с целью совершенствования технологии и доильной техники, способствующих устранению противоречий между физиологическими потребностями животного и возможностями человека и машины.

Решение проблемы направлено на минимизацию затрат труда, повышение производительности и сохранение продуктивности и здоровья животных при машинном доении.

Принятые гипотезы:

1. Предположение о том, что поиск оптимальных решений задач, стоящих перед ТСМД и ее элементами, путем раскрытия основных закономерностей и взаимосвязи, определяющих функционирование этих элементов, обеспечит необходимые условия для получения потенциально возможной продуктивности животных с экономически оправданными затратами живого труда и капиталовложений.

2. Рефлекс молокоотдачи у животных при сосании сосков вымени теленком вызывается в основном высокочастотными микроколебаниями мышц рта теленка (в среднем 10 Гц).

Кроме того выдвинуто два принципа: принцип энергетического со-

ответствия в природных процессах между источником и приемником энергии и принцип квантовости при выработке и потреблении энергии.

Принцип энергетического соответствия заключается в следующем. При протекании любого природного процесса всегда соблюдается соответствие между энергетическими потребностями этого процесса и энергетическими возможностями источника энергии. Например, принцип энергетического соответствия выполняется при извлечении молока из сосков коровы теленком.

Принцип квантовости - энергия, необходимая животному для вызова рефлекса молокоотдачи и извлечения молока и наносимая теленком или человеком, носит квантовый характер. Для каждого животного в зависимости от стадии лактации при вызове рефлекса молокоотдачи существует определенный порог энергии равный числу определенных квантов, наносимых с необходимой частотой в течение определенного времени.

В результате проведенного анализа состояния вопроса сформулированы цель и задачи исследования.

Задачи:

- установить взаимосвязь между элементами ТСМД "животное-машина-человек" на основе принципа энергетического соответствия и обосновать пути повышения е5 эффективности;

- выявить физические закономерности процесса извлечения молока из вымени коровы теленком и обосновать способ стимуляции рефлекса молокоотдачи с учетом квантовости энергии;

- разработать способ машинного доения и принцип работы доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, однорежимного и с автоматическим управлением параметрами и режимом работы в зависимости от интенсивности молоковыведения;

- обосновать теоретические основы и методы расчета параметров доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, на основе энергетических потоков колебательных процессов доильного аппарата;

- обосновать и разработать методы, средства и технологии контроля рабочих параметров доильных установок на основе переходных процессов вакуумных систем.

2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МАШИННОГО ДОЕНИЯ

Функционирование ТОД в течение суток происходит циклически (два Или три цикла). В течение каждого цикла система проходит три периода существования: основной период - технологический процесс выдаивания животных (при этом задействованы элементы: животные.

оператор, доильная установка и дежурный слесарь); подготовительный период - ежесменное техническое обслуживание доильной установки (оператор, дежурный слесарь, доильная установка), один раз в месяц проводится ТО-1 и один раз в год ТО-2 инженерно-технической службой хозяйства или СТОЯ; период хранения доильной установки.

На рис. 1 приведена функциональная схема ТСМД. Сплошными линиями показаны воздействия оператора и доильной установки на животных в основной период, а в подготовительный - оператора и слесаря на доильную установку пунктирными линиями.

Рис.1 Функциональная схема ТСМД О - оператор машинного доения; X - группа из ш коров; ДУ - доильная установка; С - слесарь; ИТС - инженерно-техническая

служба хозяйства или СТОЖ. ■ •

Еоро<0, Еео«(1), Еемд(1) -энергетические воздействия оператора и доильной установки; Тето, Тпто - ежесменное и периодическое обслуживание

Еео

От каждого животного при определенном содержании можно получить потенциально возможную продуктивность М„ при условии выдаивания по технологии машинного доения на работоспособной доильной установке. Фактически получаемая продуктивность М^ из-за различных отклонений в технологии доения и выходов параметров доильной установки за пределы допусков всегда меньше. Потери молока по различным причинам могут доходит до 35% и выше. Целью ТСМД является получение от группы животных и, обслуживаемых одним оператором, фактической продуктивности G| близкой к потенциально возможной Gn при определенном их содержании и кормлении

ty - G„ - ДСПТ —> max, (1)

при допустимых энергозатратах в течение часа W0„ и необходимой производительности оператора 0,,, а также при стоимости полученного молока от группы коров ¿м равной или больше произведенных затрат Зу

Wo»-» Woi, V О«- Ъ > Зу (2)

где ДСП,- потери молока от группы коров m; Wot- фактические затрать энергии оператора в течение часа; фактическая производитель-

ность оператора.

Для удобства оценки эффективности функционирования ТСМД перейдем от разности (1) к отношению продуктивностей, которое назове»

- И -

показателем эффективности ТСМД

ФШ - 1- (3)

Потери молока АСПТ из-за машинного доения могут происходить по технологическим и по техническим причинам.

Потери молока по технологическим причинам подразделяются на потери из-за некачественного выполнения оператором технологических операций и из-за несвоевременности их выполнения. Основными причинами этих потерь являются перегрузка и низкая квалификация оператора. Для их снижения необходимо обеспечивать оптимальную нагрузку и повышение квалификации оператора.

Потери молока по техническим причинам можно подразделить на потери из-за ненадежности техники и из-за несоответствия функциональных возможностей машины физиологическим требованиям животного. Для снижения этих потерь необходимо разрабатывать технику, удовлетворяющую физиологическим требованиям животного с обоснованной надежностью, ее рациональное техническое обслуживание и ремонт (с контролем и диагностикой параметров и режимов работы техники).

Откуда следуют пути совершенствования ТСМД:

1. Совершенствование технологии машинного доения и выбор эксплуатационных параметров с учетом энергозатрат оператора.

2. Совершенствование доильной техники с учетом требований физиологии животных.

3. Совершенствование техники, ее ТО и приборного контроля с целью повышения надежности.

Практически функционирование ТСМД предусматривает выполнение ряда операций, подразделяющихся на две группы:

- операции с непосредственным воздействием на вымя животного;

- остальные операции (без воздействия на вымя).

При этом наиболее существенную роль играет качество и своевременность выполнения таких операций, как "Подготовка вымени к доению (стимуляция рефлекса молокоотдачи)", "Машинное выдаивание", "Контроль за процессом доения" и "Заключительные операции". Эти операции, за исключением "Машинного доения", должен выполнять оператор. Некачественное и несвоевременное выполнение их приводит к большим потерям. Поэтому очень важно, чтобы нагрузка на оператора (количество аппаратов и количество обслуживаемых коров) была обоснованной.

Время любой операции доения не является постоянной величиной, а изменяется случайным образом в зависимости от различных причин. В результате экспериментальных исследований установлено, что время, затраченное на отдельные операции, подчинено нормальному закону или близкому к нему. Композиция законов, входящих в сумму, также подчи-

няется нормальному закону /2,3,5/.

Самой продолжительной операцией в процессе доения является машинное доение коровы tMa, от которой в основном зависит количество аппаратов,обслуживаемых одним оператором п.

Общее уравнение tMa= (n-l)M[t] +1,5 (п-1)0'5 6t, (4)

выражает зависимость п от и t.

Решив это уравнение относительно п, получим общую формулу для определения количества аппаратов, обслуживаемых оператором.

п - {- l,56t+ (2,256% + 4M[ï] tM„ )0, 5/2Mtt] }2 + 1, (5)

где M[t] - математическое ожидание времени, затраченного на ручные операции при доении одной коровы; 6t - среднее квадратическое отклонение этого времени.

Для рассматриваемого общего случая необходимо tu„ выбрать такое, чтобы оператор успевал за это время обслужить (п-1) коров. Вероятность передержек аппаратов Рп при этом не должна превышать допустимую (Рп<0,5) при продолжительности передержки не более 1 мин. Для определения п в зависимости от Рп, tus и t построена номограмма /3,4,6,7.8,9.10/.

При работе на доильной установке оператор, выполняя в технологической последовательности операции в течении некоторого времени, обслуживает N коров. Это время называется временем цикла Тц и зависит от типа доильной установки и принятой технологии. От Тц и N зависит производительность оператора Оц. Производительность оператора влияет на эффективность функционирования ТСМД. При этом взаимосвязь элементов ТСМД должна отвечать принципу энергетического соответствия. Отсюда следует, что для осуществления нормального процесса доения должен существовать баланс между энергией, необходимой животному Ехт и суммой энергии, затрачиваемой оператором Еор и машиной Ей, : Е«т= Еор + Е,,,,. (6)

Затраты энергии, необходимые на выдаивание коровы, состоят из затрат на отдельные операции по технологии машинного доения

Е„= S°q, tj «= , (7)

где qt, tj- затраты энергии в единицу времени и время, затрачиваемые на 1-ю операцию; п0- перечень операций.

Е*т = Есц+ Ена+ ЕуВ+ Емд+ Еса+ £[11+ Enx + Ej.^, (8) где затраты энергии Е^, на стимуляцию рефлекса молокоотдачи (подготовка вымени к доению); Ена- надевание аппарата на вымя животного; Е„в- машинное выдаивание; Е^- машинный додой; Е^- снятие аппарата; Ети- транспортировку молока; Е„х- переходы оператора; Е,,,- смену животного в станке (перенос аппарата).

В зависимости от механизации и автоматизации отдельных операций на различных типах доильных установок энергозатраты перераспределяются между оператором и установкой.

Необходимое количество энергии для животного определяется технологией машинного доения, нормами времени и затратами энергии в единицу времени на определенную операцию. При этом, допустимое количество энергии, которое может затратить оператор, определено на основе нормативов /60/.

По этим нормативам затраты энергии за один час работы не должны превышать 1050 кДж для здоровых мужчин от 20 до 50 лет. Для женщин нагрузка не должна превышать 50%, т.е. 525 кДж. Отсюда производительность оператора-мужчины и оператора-женщины равны соответственно: 0„= !Ш050/«Ц), 0о= N(525/Шц), (9) где У/ц - затраты энергии оператором за время цикла; N - количество выдоенных коров за время цикла.

пц

«и» Еч,г, (ю)

где пц - перечень операций, выполняемых оператором за время цикла.

На основе экспериментальных исследований операций машинного доения и норм затрат энергии на эти операции установлены энергозатраты на выдаивание одной коровы по существующей технологии. В зависимости от типа доильной установки они должны быть равны от 10 до 49 кДж, что составляет в зависимости от паспортной производительности доильной установки от 740 до 1400 кДж в течение часа.

Поэтому из-за быстро наступающей усталости технологию машинного доения в полном объеме операторы (которыми в основном работают женщины) не выполняют. Фактические затраты энергии оператора на одну корову в 1,4-2,4 раза меньше необходимых. Сокращение затрат производится за счет самой ответственной операции - стимуляции рефлекса молокоотдачи. Вместо 40-60 с. операторы выполняют ее в течение 10-15 с. Существует даже термин "фермская подготовка". При этом продуктивность животных снижается до 3056 /5,7,8/.

Таким образом, имеется противоречие между требованиями технологии машинного доения (физиологические требования животного) и энергетическими возможностями оператора.

Процент потерь продуктивности коров из-за некачественной работы оператора П0 можно выразить через максимальный процент потерь при некачественной стимуляции ДЛ0

П0 = ДЛвН-РоШ]!^,. (И)

где Р0Ц) - вероятность качественного выполнения оператором технологических операций доения; Ко1- коэффициент, зависящий от производительности оператора.

Po(t)

а-в

(12)

где а, в, с - коэффициенты значения которых зависят от типа доильной установки при затратах энергии Еор min по мере выдаивания животных. Значения коэффициентов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип установки

в

с

АДМ-8

"Елочка"

"Карусель"

4

1,56 1,19

0,95 2,09 1,78

«ei

Q».-Qp О, - Ор '

(13)

где 0|,- фактическая производительность оператора; Ор - рекомендуемая производительность; 0„ - паспортная производительность оператора на конкретной установке. К,,, изменяется от 0 до 1; Kg,« 0 при О» Iе Ор* т-е- когда оператор успевает выполнять качественно операцию стимуляции рефлекса молокоотдачи и К^- 1 при 0ц= Оя. т.е. когда оператор проводит эту операцию в течении 10-15 с.

Процент потерь из-за заболевания коров маститом

Па - АЛа Рп (п), (14)

где Р„(п) - вероятность передержки доильных аппаратов на вымени коров; ДП3- максимальный процент потерь.

Процент потерь молока из-за отказов доильных установок

П,-AMl-P.it)).

где Р, (t) - вероятность безотказной работы оборудования за производственный цикл; Ailf- максимальный процент потерь.

Коэффициент суммарных потерь молока по выше названным причинам можно выразить уравнением

Ken- (ДП0И-Р0(Ш ijsiA- ♦ Ап,р,(п) + Arui-p^t)]} ¿Q-. (Ш

Сократить процент потерь молока П3 можно за счет оптимизации количества доильных аппаратов, обслуживаемых оператором при условии Рп < 0,05 или при доении безопасным доильным аппаратом, когда Р„ (п) = 0.

При организации надлежащим образом планово-предупредительного технического обслуживания с контролем за рабочими параметрами и режимами работы доильной установки выражение (l-PT(t)) будет стремиться к нулю, а процент потерь молока П, будет минимальным.

а

Из всех потерь молока основными являются потери по причине некачественного выполнения оператором операции по стимуляции рефлекса молокоотдачи.

Модель функционирования ТСМД можно представит соотношениями:

ФШ ' 1 - ÄGnr/G, - 1

Ксл^я и in, AG, - KanGf ^ (Gn - G»)

/ВД > ДЗу

(17)

1-ый | Eop - Еорт, СЦ, -» Qp. К,,, - 0 вариант | Твто(Т„то) -> норм., PT (t) -» норм.

2-ой | Еор -» EopjfEgc,,-» ЕсМ), П0-> О, О*,-» Q„ вариант | Te т 0 (Ти т 0) -»норм., Pt (t) -»норм, где АЗу = (Ад+ Чд+ Hg) УуК^; ÜG„t- потери молока от группы коров в год; G„ - потенциальная продуктивность группы коров; ÜGj- прибавка молока от группы коров; К„п- коэффициент повыиения продуктивности коров; КсП- коэффициент суммарных потерь молока; - фактическая продуктивность от группы коров до совершенствования ТСМД; Ц,- стоимость молока для потребителя; ДЗу - дополнительные затраты на приобретение и эксплуатацию усовершенствованных агрегатов и приборов доильной установки, снижающих потери молока (повышающих продуктивность коров); Ад - норматив амортизационных отчислений на дополнительные капвложения; Чд- норматив отчислений на ТО и ремонт на дополнительные капвложения; Нэнормативный коэффициент эффективности; Уу - дополнительные капвложения (удорожание доильной установки и стоимость контрольно-измерительных приборов); К^ - коэффициент, учитывающий транспортные расходы и монтаж; Еорт, Eopi- энергия, затрачиваемая оператором на выдаивание коровы по технологии доения и фактическая; Tet0(Tnt0) - время на проведение ЕТО (ПТО-1, ПТО-2), Емс,- энергия машинной стимуляции.

При функционировании ТСМД по 1-му варианту, минимум потерь молока при доении коров на существующих доильных установках с обычными доильными аппаратами можно обеспечить только за счет доведения энергозатрат оператором на выдаивание одной коровы до рекомендуемых (Еор-> Еорт), а следовательно, снижения производительности. Откуда следует, что как на простых, так и на более сложных установках не возможно достичь паспортной производительности без потерь продуктивности животных. Поэтому на практике паспортная производительность достигается путем снижения энергозатрат на самую ответственную операцию - стимуляцию рефлекса молокоотдачи. Обеспечение качества выполнения этой операции возможно путем снижения нагрузки на оператора, а следовательно, увеличения их численности в связи с

тем, что время выдаивания группы коров не должно превышать 2 часов. Кроме того, необходимо своевременно и качественно (с применением диагностических приборов и оборудования) проводить ТО для поддержания параметров доильных установок в пределах допусков.

Оптимальная взаимосвязь элементов ТСМД по второму варианту, т. е. при минимуме потерь молока и достижении необходимой производительности при допустимых энергозатратах оператора, может обеспечиваться во время основного периода (доения) за счет выдаивания животных доильным аппаратом, стимулирующим рефлекс молокоотдачи и предохраняющим вымя от вредного воздействия вакуума и во время подготовительного периода за счет поддержания параметров доильной установки в пределах допуска с применением своевременного контроля, диагностики и проведения технического обслуживания. При этом, усложнение доильной техники, дополнительные затраты на приборный контроль и совершенствование ТО должны компенсироваться дополнительно полученным молоком. Отсюда следует, что для оптимизации взаимосвязи элементов ТСМД необходимо проводить исследования и обоснования новых способов и технических средств машинного доения, соответствующих физиологическим особенностям животных, которые должны заменять оператора на самой ответственной операции - стимуляции рефлекса молокоотдачи и предохранять соски животных от вредного воздействия вакуума.

С целью снижения затрат труда и повышения производительности оператора, по результатам исследований существующих доильных уста-' новок разработана полуавтоматическая установка УП СибВИМ. Она состоит из проходных станков, расположенных под углом 30°, тележки для перемещения оператора вдоль станков, системы автоматического управления для закрытия и открытия впускных и выпускных дверей, а также для подвода и отвода аппаратов из под коровы. Доильные станки выполнены ввиде вытянутого шестиугольника, описывающего корову. Они занимают мало места и расположены удобно для обслуживания животных (чертежи переданы в ГСКБ г.Рига) /1,6/.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОСОК КОРОВЫ В АКТЕ СОСАНИЯ ТЕЛЕНКА

Для установления закономерностей воздействия основных параметров сосательного аппарата теленка на сосок вымени коровы нами проведены исследования акта сосания с помощью специальной тензометри-ческой установки, состоящей из поилки, искусственного соска с датчиками (давления, вакуума, интенсивности молоковыведения), усилителя 8АНЧ-7М и осциллографа Н-105. Датчики изготовлены на основе

кремниевых тензорезисторов КТДМ-1А с базой 3 мм. Исследования проводились в Боровском ОПХ Новосибирской области на 12 телятах черно-пестрой породы в возрасте от 5 до 20 дней /15/.

На рис.2 представлена осциллограмма акта сосания теленка, полученная экспериментальным путем. Это своеобразный процесс, состоящий из периодически повторяющихся циклов воздействия давления и вакуума на сосок. За время одного цикла эти параметры имеют определенную тенденцию развития во времени. Кроме того, амплитуда и длительность меняются от цикла к циклу. Следовательно, акт сосания является случайным нестационарным процессом с периодом нестационарности равным времени одного цикла. Определение характеристик этих процессов проводилось путем усреднения по ансамблю реализаций через

Рис.2. Осциллограмма акта сосания коровы теленком. 1, 2, 3 - давление на основание, среднюю часть и кончик соска; 4 - разрежение под соском; 5 - кривая расхода молока; 6 - нулевая линия давления и разрежения; 7 - нулевая линия расхода.

(?

кРа 30 20 (О

10

20 3 0

"Р.

34

/3 3 <3 13, 8

2ч/

7/

0,1 0,3 1ь 0,7 VI 0,9

/л

\

2/ 311

55

2!

Т

Рис.3. Обобщенные закономерности акта сосания коровы теленком. Р, Рв - давление и разрежение; Т - период (цикл); Остальные обозначения на рис.2

промежутки времени равные 0,02 с, и по каждому из них выводились оценки соответствующих статистических характеристик.

По полученным значениям построены функции оценок математических ожиданий случайных процессов за время цикла (рис.3). Зти кривые представляют собой общие закономерности явлений, происходящих во время акта сосания коровы теленка. В соответствии с этим к ним подобраны эмпирические уравнения. Продолжительность цикла (Т) принята за единицу, текущее время выражается в долях единицы.

О

Графики давлений исследуемого процесса характеризуются уравнением, подобранным по способу избранных точек:

Р,= P-exp-C-aCt-TJ2], (18)

где Р - максимальное значение ординаты давления; а - коэффициент; Тга - время, соответствующее максимальному давлению; t - текущее значение времени.

Для давления в основании соска формула имеет вид

Pt(t) = 0,315-ехр-[-35,5 (t-0,59)2] (19)

при относительной ошибке 2,38/5. Максимальное избыточное давление, оказываемое на основание соска, составляет 24 кПа и достигает через 0,59 Т от начала цикла.

В средней части соска давление выражается уравнением

P2(t) = 0,405-exp-[-36,6(t-0, 6)Ä] (20)

при относительной ошибке 3,2%. Максимальное давление наступает через 0,6 Т и составляет 33 кПа.

Формула давления, действующего на конец соска, имеет вид

P3(t) = 0,33-exp[-53,l(t~0, 65)г] (21)

при относительной ошибке 6.3%. Наибольшее давление составляет 25,5 кПа и наступает через 0,65 Т от начала цикла.

Кривая вакуума, воздействующего на сосок, более сложна по форме, поэтому подбор формулы производился методом суммирования трех элементарных функций - показательной, логарифмической и степенной. Причем, логарифмическая функция аппроксимирует большую часть кривой, а показательная и степенная - соответственно начальный и конечный участки кривой. Формула имеет вид

t 1-13 15,2

Р4 Ct) = 0,075-0,206"1 +1,9 Int + 0,075 t (22)

при относительной ошибке 2,84%. Разрежение достигает своего максимума через 0,35 Т от начала цикла и составляет 30,5 кПа.

При изучении усредненной осциллограммы выявлено, что продолжительность периодов нарастания и уменьшения вакуума в ротовой полости теленка, а также нарастание и снижение давления равны значениям чисел ряда Фибоначчи - 8, 13, 21, 34, 55 (в относительных единицах), а их отношения золотой пропорции. Так общий период воздействия на сосок - извлечение молока под действием вакуума и давления - равно 34, а снижение вакуума и давления 21, а их отношение 1,618, т.е. общий цикл сосания в процентах делится соответственно на 61,8 и 38,2%. Таким образом, соотношение тактов извлечение-отдых равно ~ 62:38% /61/.

Анализируя осциллограммы акта сосания у телят (рис.2), можно отметить, что характер давлений, оказываемых мышцами рта (языка.

челюсти) теленка на сосок, носит сложный характер и состоит не только из "низкочастотных" колебаний (1,5-2,5 Гц), представленных общими закономерностями на рис.3, но и более "высокочастотных" микроколебаний /20/.

Проведя спектральный анализ осциллограмм на ЭВМ "Минск-32", установили, что частотный диапазон микроколебаний составляет 5-22,5 Гц, а наибольший вклад вносит гармоника 10 Гц. На рис. 4 представлен спектр частот микроколебаний давления, действующего на кончик соска. Таким образом, при сосании теленком соски коровы не только периодически сжимаются с частотой 1,5-2,5 Гц, но и на них наносятся микроколебания с частотой 5-22,5 Гц.

Рис.4 Спектр частот микроколебаний давления в акте сосания теленка

Отсюда была высказана следующая гипотеза. Рефлекс молоко. отдачи у животных при [ I I 1 1 сосании теленком вызы-0 2, 5 5 7, 5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 Гц вается в основном "высокочастотными" микроколебаниями мышц рта теленка, а "низкочастотное" сжатие служит в основном для извлечения молока из сосков.

При дальнейшем изучении этого вопроса в подтверждение гипотезы было выявлено следующее.

Изменение активации мозга происходит не непрерывно, а только дискретно, скачками, от одного уровня к другому. Каждому состоянию мозга соответствуют свои специфические волны электрических колебаний. Состоянию спокойного бодрствования отвечает наиболее устойчивый й-ритм с частотами колебаний преимущественно от 8 до 13 Гц (среднее геометрическое значение 10,2 Гц). Это основной ритм электрических колебаний мозга. Наиболее медленные колебания с частотами 0, 5-4 Гц у Д-ритма, характерны для состояния глубокого сна. При появлении неприятности или опасности в мозгу доминирует 6-ритм с частотами от 4 до 7 Гц. Нетрудно заметить, что граничные частоты ритмов мозга или точно соответствую числам Фибоначчи, или очень близки к ним /61/.

При управлении мозг направляет к нервным организациям, непосредственно связанным с мышцей (спинапьный сегмент), импульсные залпы (кванты) биотоков. С помощью этих квантов и импульсных сигналов, которые поступают на спинапьный сегмент от рецепторов самой мышцы, осуществляются целенаправленные сокращения мышц. Последовательность

квантов, а следовательно всплесков мышц, происходит в среднем с частотой примерно 10 Гц, то есть изменение усилия мышцы носит всплесковый характер, что наглядно подтверждают параллельные записи электромиограмм и механограмм /20/.

Из проведенного анализа воздействия на сосок коровы теленком следует, что энергия, затрачиваемая на стимуляцию рефлекса молоко-отдачи и извлечение молока, носит квантовый характер. Существует несколько уровней размеров квантов энергии. Каждый уровень характеризуется количеством энергии и частотой действия, начиная с процессов на клеточном уровне и заканчивая конечным двигательным актом мышцы. Мелкие кванты дают команду для формирования более крупных следующего уровня и т.д. При этом существуют оптимальные частоты, при которых происходит необходимое сокращение мышцы. Для нашего случая мы рассматриваем два последних уровня /15,20,61/.

В общем виде модель извлечения молока и стимуляции рефлекса молокоотдачи можно представить системой следующих соотношений

С^д- Г (Ев,. Ей) ч

Ее,- ДЕ^Пц^ - ДЕ^Ус^ } (23)

Е, = ДЕиИц= ДЕ^ >

где С^ - средняя интенсивность выдаивания коровы; Ц- время выдаивания коровы; Есг- энергия, затрачиваемая на стимуляцию рефлекса молокоотдачи; ДЕс,энергия кванта стимуляции; Пц- количество стимулирующих квантов за цикл; Мц- количество циклов (квантов извлечения молока) за время выдаивания коровы; vc- частота стимулирующих квантов; Хц- часть продолжительности цикла (в относительных единицах) в течение которой наносятся стимулирующие кванты; Е„- энергия, затрачиваемая на извлечение молока; ДЕц- энергия кванта извлечения молока; V,,- частота квантов извлекающих молоко.

Энергия воздействия теленка на сосок животного за время цикла представляет из себя энергию колебательного процесса, состоящую из суммы энергий, затрачиваемых на извлечение молока под действием вакуума ДЕ„ и под действием избыточного давления ДЕд и энергии на стимуляцию рефлекса молокоотдачи ДЕСТ под действием микроколебаний мышц.

Энергии ДЕВ и ДЕЙ можно выразить через закономерности изменения давлений (19-22) за один цикл в акте сосания теленка.

В начале цикла сосок расширяется под действием вакуума за время 0,35Т, затем сжимается - от 0,35Т до 0,65Т и за остальные 0,351 происходит освобождение соска от действия давления и вакуума. При этом происходит извлечение молока - в начальный период за 0,357 под действием вакуума, затем под действием давления и вакуума за О,ЗТ и в конце цикла под действием вакуума за О,151.

Обозначив диаметр соска через 0С, длину соска - Ц, и толщину соска в сжатом состоянии - 11с, выразим площадь соска Бь. на которую действуют вакуум и давление, и амплитуду сжатия-растяжения соска А„

^-ЯЦ-Ь^г. Ас- (Ц.- /2. (24)

Затраты энергии вакуума на расширение соска равны

0,35Т

ДЕ1р- БСАС/0.35'Г I Р„и) (25)

Затраты энергии на сжатие соска

0,65Т

АЕЛС- БсАС/О.ЗТ У^РД Сг) <П (26)

Затраты энергии (квант энергии) на извлечение молока

г 0„8Т 0,65Т т

Л£ы= Чср 5 Р,(0 « + У Р,(и « | (27)

1 О 0.35Г *

где чср- средняя интенсивность извлечения молока (м3/с) за время цикла.

Рассмотрим энергию, затрачиваемую теленком на стимуляцию рефлекса молокоотдачи, т. е. энергию 10-и герцовых колебаний.

При сосании коровы теленком во рту постоянно создается вакуум, изменяющийся за время цикла, за счет чего производится постоянное обжатие соска по всей поверхности. В процессе каждого цикла извлечения молока, одновременно с нарастанием величины вакуума, а затем давления, на тело сойка наносятся микроколебания давления. Поэтому можно принять, что 10-ти герцовые колебания давления распространяются от поверхности тела соска внутрь в виде бегущей волны.

Так как нам необходимо оценить энергию колебаний, передаваемую соску, то принимаем за основу волновое уравнение плоской волны в виде Рс (оу/оО = об/ох, (28)

где р,. - плотность тела соска; оу/о! - частная производная колебательной скорости по времени; об/ох - частная производная напряжения по пространству.

Решение этого уравнения представляет зависимость

х = Акб1п(1\. (г - х/сс), (29)

где Ак- амплитуда смещения (колебания) поверхности тела соска; угловая частота стимулирующих колебаний; сс- фазовая скорость волны; х - смещение; х/с0 время запаздывания волны.

Откуда колебательная скорость определяется как производная смещения по времени V = Акц,собц,(1 - х/Сс). (30)

Напряжение, возникающее в любой точке тела соска при малых амплитудах колебаний, в соответствии с законом Гука определяется

равенством б = еЕс, (31)

где г - деформация элементарного объема соска; ЕЦ.- модуль упругости тела соска.

Деля разность смещений яг- колеблющегося объема тела соска на расстояние между сечениями неколеблющегося объема Ах, найдем в пре деле при уменьшении расстояния Дх до нуля искомую деформацию г.

с = Пга(х2- XI)/Дх = - (Ако\./сс)со5Шь ^ - х/сс) (32) В биологическом аспекте переменные деформации, вызываемые колебательным процессом в тканях соска, являются одним из основных факторов, определяющих как первичную реакцию чувствительных элементов (рецепторов) этих тканей, так и последующий рефлекторный ответ всего организма на действие внешнего раздражителя.

Подставляя (32) в (31), имеем 6 = - |Акссь (Ес/сс)собц, и - х/сс) = Ак^РсСдСоза^, и - х/сс). (33) Знак "минус" у напряжения соответствует напряжению сжатия, "плюс" -напряжению растяжения. Сопоставляя равенства (32), (33) и (30) для деформаций, напряжения и колебательной скорости, находим, что все они изменяются во времени и в пространстве по одному и тому же закону. Кроме того, деформации и напряжения прямо пропорциональны колебательной скорости. Поэтому можно записать, что

-е = \/сс, -б - урсС,, (34)

Связь между давлением и напряжением сжатия определяется равенством; Р = -б. (35)

Перемножая выражения для давления Р и колебательной скорости V, найдем интенсивность I колебательного процесса в бегущей волне, т.е. количество колебательной энергии, протекающей в единицу времени через единицу площади соска при распространении по нему колебаний: I = 1/2 А2к(й2с-Рй-сс • [1 + соБгоъи - х/с)]. (36)

Равенство показывает, что интенсивность колебаний пропорциональна квадрату среднеквадратичной колебательной скорости 1/2А кш2с и волновому сопротивлению (характеристическому импеданцу среды) рс и изменяется в пространстве и времени около ее среднего положительного значения 1/2А к(1>гсРьсс по закону косинуса удвоенной частоты колебаний.

Если умножить интенсивность колебаний I на площадь ^ поверхности соска, мы получим полную мощность колебательного процесса, т.е. работу, которую должен произвести в единицу времени источник колебаний по преодолению внутренних сил сопротивления среды при распространении в ней колебательного процесса.

«к = М3с= 1/2 А^ш^РсСсБсП + соз2ц. Ц - х/с)] (37) В этом равенстве произведение РсС^ представляет собой входной механический импеданц тела соска 2ех, т.е. полное сопротивле-

ние, оказываемое средой распространению колебаний. Оно не зависит ни от длины тела, ни от частоты колебаний, а определяется только площадью Бс и волновым сопротивлением рьсс.

Мощность колебательного процесса, так же как его интенсивность, пропорциональна квадрату среднеквадратичной колебательной скорости и изменяется во времени и в пространстве по тому же закону около средней величины, равной

\ср= 1/2 А^ш^Ре Сс-Бс (38)

Колебательная мощность в биологическом аспекте представляет собой скорость воздействия энергии как внешнего раздражителя.

Квант стимулирующего колебания представляет из себя мощность колебательного процесса, приходящаяся на одно колебание

ЛЕст= ИксрЛ>с= 1/2 Агк(йгсрссс8с/Ус. (39)

Стимулирующие колебания в акте сосания действуют только в процессе извлечения молока т. е., примерно Х„ = 62% от всего цикла. Поэтому за время выдаивания молока 1п энергии стимуляции будет передано соску животного: Ед,- ЛЕстг\1Нц= (40) или Е,,т= 1/2 А^с/ерьс^д^ (41) Расчет по приведенным уравнениям показал (при Ак= 1 мм по экспериментальным данным), что теленок затрачивает на стимуляцию рефлекса молокоотдачи за счет 10 герцовых колебаний ДЕ(.Т = 1,16-Ю-2 Дж, за одну секунду Е,,, (1 с) = 9,28'10~г Дж, за минуту £„(1 м) <* 5,57 Дж. Использование выявленных закономерностей в акте сосания теленка позволит обосновать и разработать научные основы для создания доильных аппаратов, стимулирующих рефлекс молокоотдачи.

4. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА МАШИННОГО ДОЕНИЯ И ДОИЛЬНОГО АППАРАТА, СТИМУЛИРУЮЩИЙ РЕФЛЕКС МОЛОКООТДАЧИ

4.1. Обоснование способа машинного доения

Исходя из закономерностей, выявленных при изучении акта сосания теленка, нами предложен новый способ машинного доения, который представляет из себя комбинацию отсасывающего способа и "высокочастотных" колебаний давления воздуха (~10 Гц), формируемых в межстенных камерах доильных стаканов. Эти колебания передаются на соски животного и производят стимуляцию рефлекса молокоотдачи в процессе машинного доения, т. е. производится имитация колебательного процесса акта сосания теленка /27,29,35, 42/.

В производственных условиях для проверки гипотезы вызова рефлекса молокоотдачи микроколебаниями с частотой 10 Гц. были проведены сравнительные исследования трех режимов

доения на установке УДС-3. Каждому режиму соответствовал определенный способ стимуляции рефлекса молокоотдачи /20,27/.

Первый режим (первый способ стимуляции) - обычное доение, т.е. ручная подготовка вымени к доению в течении минуты, затем доение аппаратом с частотой 1,2 Гц и соотношением тактов 67:33% (режим работы аппарата ДА-2М).

Второй режим (второй способ) - стимуляция перед доением в течении минуты микроколебаниями сосковой резины с частотой 10 Гц (амплитуда 1-2 мм), затем доение аппаратом с режимом аппарата ДА-2М.

Третий режим (третий способ) - доение без подготовки вымени с режимом аппарата ДА-2М, при этом в процессе доения производилась стимуляция микроколебаниями с частотой 10 Гц и скважностью 30% (в нашем случае, под скважностью понимается процент длительности подключения вакуума к межстенным камерам доильных стаканов от периода импульсной последовательности "вакуум-атмосфера").

Режим работы доильного аппарата задовался электромагнитным пульсатором. Кривую молоковыведения регистрировали при помощи тен-зовесов и самопищущего прибора Н-39. Для опыта было подобрано три группы коров-аналогов по шесть голов. Исследования проводили методом групп-периодов. Результаты обработаны статистическими методами, показатель точности средних значений равен 1,6...1,9% /20/.

На рис. 5 для примера представлены кривые молоковыведения у коровы N 6. Из рисунка видно, что при доении по второму способу интенсивность выдаивания, после переключения на рабочий режим, несколько больше, чем по первому. При доении одновременно со стимуляцией микроколебаниями сосковой резины в течение латентного периода (колебался за время опыта по всем коровам от 0,2 до 1,5 мин) выда-

Рис.5. Графики молоковыведения коровы N6. 1-е предварительной ручной подготовкой вымени к доению (продолжительность доения без учета подготовки); 2-е предварите-, льной стимуляцией микроколебаниями сосковой резины; 3 - со стимуляцией микроколебаниями в процессе доения.

ивается только цистернальное молоко (в среднем 0,9 кг). После вызова рефлекса молокоотдачи резко возрастает интенсивность доения и примерно в течение последующих двух минут остается такой же, как и при втором способе стимуляции, а последняя часть молока выдаивается

более интенсивно, чем при первых двух способах. Это говорит о том, что рефлекс» вызванный в процессе доения,, является таким же полноценным, как и при предварительной стимуляции.

Таким образом, нанесение микроколебаний сосковой резины на соски животных в процессе доения позволяет осуществить стимуляцию рефлекса ыолокоотдачи необходимой длительности конкретно для каждой коровы одновременно с выдаиванием цистернального молока и затем поддерживать рефлекс до конца выдаивания.

4.2. Теоретическое обоснование методов расчета

доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи

Энергия стимулирующих импульсов давления воздуха ДЕсТП, формируемых пульсатором во время такта сосания с частотой 10 Гц, передается по шлангу переменного вакуума в межстенные камеры доильных стаканов. Где энергия импульсов давления межстенных камер (квантов ДЕСТИ) преобразуется в энергию колебаний сосковой резины (АЕд,), которые в свою очередь передаются на сосок коровы.

В общем виде модель воздействия рассматриваемого способа доения на сосок можно представить соотношениями аналогичными (23)

чл- м^т. Е;. ДР>

Еетп= ДЕстпПА

Ести= ДЕетыМц (42)

Ее, = ДЕ^ПцИц

Ем - А^л

Уравнения для ЕсТП, Ее, и Е^ имеют следующий вид: Естп= Л^тпПЛ - (Г^рБ,/2р,с3ус)ПцИц = (Р2р5в/2рвоа)гдЛ„, (43) где Рр - величина рабочего вакуума; Б,- площадь проходного сечения шланга; рв- плотность воздуха; са- скорость звука; Хо- соотношение тактов основной частоты (продолжительность такта сосания в относительных единицах).

Ест*= ЛЕстчПцМц - (Р^Бср/ЗРвСэ^пА3 (^ст^р/гРвСз)^^, (44) где РС1 - амплитуда стимулирующих импульсов давления воздуха в межстенных камерах доильных стаканов; 5сР- площадь сосковой резины.

ЛЕ^- (^п ^/2/5,03^)1^ = (Рг„8Сс/2р,с3)Ц>1), (45) где Бьс - площадь отверстия выводного канала соска.

Энергия стимуляции, передающаяся сосковой резиной на сосок, представляется в виде энергии колебательного процесса по аналогии с (41): Ее,- 1/2 ^¿.ЬЪЫК. (46)

где АсР- амплитуда колебаний сосковой резины в месте контакта с соском; ¡Зцс- площадь контакта сосковой резины с соском.

Передача энергии на сосок производится за счет деформации сос-

Iсовой резины, происходящей из-за разности давлений в межстенных камерах и подсосковых пространствах доильных стаканов.

Для определения воздействия сосковой резины на сосок необходимо рассмотреть закономерности деформации сосковой резиньи Эти закономерности имеют сложный нелинейный характер трудно поддающиеся аналитическому решению. Поэтому мы предлагаем экспериментально-аналитическое рассмотрение этого вопроса.

При одинаковом давлении в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов сосковая резина находится в выпрямленном состоянии. По мере нарастания перепада давления происходит прогиб стенок резины (на свободном пространстве от соска) с двух противоположных сторон до соприкосновения в центре (при перепаде равном вакууму смыкания сосковой резины). Затем зона сжатия распространяется в разные стороны (в основном вдоль оси) (рис. 6). При этом возникает сила давления Рр на сосок по площади контакта за счет перераспреде-

ления части силы упругой деформации сосковой резины Fy. Сила Fy зависит от напряжения растяжения сосковой резины бср, которое равно напряжению растяжения резины при сборке в доильном стакане и дополнительно увеличивается по мере дополнительного растяжения резины при прогибе во время сжатия. Силы давления Fp действуют на сосок с двух сторон, при этом на их возникновение приходится только часть сил Fy. Упругие силы Fy действуют в сосковой резине симметрично с двух сторон за счет части площади поперечного сечения сосковой резины. На создание одной силы приходится, примерно, три восьмых площади поперечного сечения резины.

Основное усилие передается сосковой резиной на кончик соска пс площади Skc которая представляет из себя площадь сферического треугольника ABC (рис. 7), где дуга "Ь" находится на линии сопряжения сферы с цилиндрической частью соска. Проведя дугу "с" из угла В е точку Д (центр дуги "Ь"), разделим треугольник на два равных прямоугольных треугольника. Длина дуги "с" (а следовательно и площадь

Рис.6. Схема деформации сосковой резины.

Рнс.7. Площадь kov такта сосковой ре зины с кончиком соска.

треугольника ABC) зависит от величины деформации сосковой резины. Площадь Shc выражается формулой:

Ас- R 5 = R2 (А + В + С - я). (47)

где R - радиус соска (сферы); 6 - сферический избыток сферического треугольника ABC; А, В, С - углы этого треугольника. Выражая углы через дуги, запишем формулу для S^ в следующем виде Skc= Rz{2arctg[tg(c/R)/sin(b/2R)] * + 2arctg[tg(b/2R)/sin(c/R)] - tí). (48)

Дугу "с" в зависимости от перепада давления АР находим по формуле

с = Су [1 - exp-(KjAPj + Hg)], (49)

где с„,- дуга при максимальном сжатии; Kj, Кг - коэффициенты, зависящие от вакуума смыкания и напряжения растяжения сосковой резины. Дуга "в" находится по выражению в = ЗяО/8. Для оценки условий свободного извлечения молока из сосков при деформации сосковой резины необходимо выразить зависимость между силой, действующей на сосок (площадь S^), и амплитудой сжатия соска AR. Для чего находим силу, действующую на кончик соска со стороны сосковой резины Fp, исходя из ее физико-механических и конструктивных параметров (сосковая резина характеризуется модулем упругости Ецр, напряжением бср, вакуумом смыкания Рвс, длиной цилиндрической части Lp, внутренним диаметром D, толщиной стенок h). Силы Fp и Fy равны соответственно:

Fp= FySintf, (50)

Fy = бср [2 + 0,01 (ДР, /Р,с) - exp-(0,02APj )]h-b. (51) Угол « находится по формуле

tí = c/RCl - exp-(0,09ÜPt+ 0,02РВС)1 (52)

Реакцию соска на силу Fp находим из уравнения

Fc= Ее (AR/RJSrc (53)

где Ее - модуль упругости тела соска; R - радиус соска; ÜR - амплитуда сжатия соска.

Приравняв силы Fp и Fc, находим выражение для AR (ДR практически равна Адр): ÜR = Fp-R/EcSn,.. (54)

Условие истечения молока из соска при деформации сосковой резины следующее ДR < ARnp, (55) где ARnp - предельная амплитуда сжатия кончика соска (находится из экспериментальных исследований).

Амплитуда сжатия кончика соска зависит от перепада давления в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов, который в свою очередь зависит от импульсов давления в межстенных камерах ÍMK) доильных стаканов, характеризуемых максимальным Рпа)(, минимальным Pmln вакуумом и их амплитудой Рс1.

Рст= Ртах~ Pmin- (56)

Для определения Рст, Р,а, и Р11п необходимо рассмотреть процессы изменения давления в МК при стимулирующей частоте (10 Гц).

При работе аппарата в обычном режиме (частота ~1 Гц) процессы истечения и наполнения воздухом МК и шлангов происходят полностью от атмосферного давления до рабочего вакуума и обратно. Время этих процессов составляет 0.37 - 0,47 с (рис. 8а). При частоте 10 Гц цикл (процесс "наполнения и истечения МК") составляет всего 0,1 с, из, которого на один такт приходится от 0,03 до 0,07 с в зависимости

Рис.8. Графики изменения давления

1 - на выходе пульсатора; 2 - в мехстенных камерах доильных стаканов. а) при работе аппарата в обычном режиые (1 Гц); б) при работе аппарата с частотами 1 и 10 Гц.

от скважности. Поэтому процесс изменения давления на выходе пульсатора и в МК является незавершенным и представляет как бы два процесса, протекающих последовательно (рис.86). В начальный момент происходит быстрое изменение давления (за 0,015 с) на выходе пульсатора до определенного уровня, после чего начинается изменение давления в МК при относительно постоянном давлении на выходе пульсатора, при этом изменение давления на выходе пульсатора происходит в основном в надкритической области, а в МК в подкритической. Аналитическое выражение таких процессов представляют значительные трудности, поэтому определение Рст, Рвах, Рв1п в зависимости от скважности (10-ти герцовой частоты) проводим экспериментально-аналитическим путем.

Принимаем, что свойства воздуха при низком вакууме сравнительно близки к свойствам, характеризующим модель идеально сжимаемого газа в классической гидромеханике, а процесс изменения состояния воздуха в МК изотермическим.

Процесс изменения давления в МК в процессе откачки выражаем-следующим уравнением Рвах* exp(-tc/хл), (57)

а в процессе впуска

Рв1п= ДР2[1-ехр(-1св/хл)], (58)

где APlf ДРг - перепады давления на выходе пульсатора и в МК; tc, tCI - время такта сосания и сжатия; гл - постоянная времени камеры.

tj, = V(AP)/(R Tj Сл). (59)

где V(AP) - объем МК, зависящий от перепада давления в подсосковой камере и МК ДР4 ; R - газовая постоянная; - температура воздуха; Сл - коэффициент каналов.

V(AP) = V0 + AVmCl - ехр-СО.ОЭДР! + 0.02PBC)]. (60)

где V0- объем МК при нулевом перепаде давления; AVm- максимальное изменение объема МК; Рвс- вакуум смыкания сосковой резины.

= Л D4k р g/128 ц LK, (61)

где р - плотность воздуха; g - ускорение свободного падения; ц. - динамический коэффициент вязкости; DK и LK - диаметр и длина канала.

Р = PaiP./Pa)1'4. (62)

где ра- плотность воздуха в нормальном состоянии; Ра- атмосферное давление.

Для экспериментального определения ÛPt и ДРг при различных соотношениях тактов нами разработан электромагнитный пульсатор с блоком управления (с выходом на осциллограф) со следующими выходными параметрами: основная частота - 0,8... 1,5 Гц (регулировка через 0,1 Гц); соотношение тактов основной частоты (продолжительность такта сосания) - 60...80 % (через 5%); частота пульсаций стимулирующая -5. ..15 Гц (через 0,2 Гц); соотношение тактов - 30...ВО % (через 5%) ; продолжительность задержки включения стимуляции - 0... 0,3 с (через 0,05 с). Предусмотрено пять режимов работы блока управления; только основная частота (обычный режим работы доильных аппаратов); только стимулирующая частота; совместная работа обеих частот; совместная работа частот с наложением стимуляции в такте сосания основной частоты; совместная работа частот с наложением стимуляции в такте сжатия основной частоты.

От параметров пульсатора зависит режим колебательного процесса. Основными параметрами пульсатора являются частота пульсаций основная v0 и стимулирующая vc и соотношения тактов Х„ и соответственно, которые зависят для пневматического пульсатора от времени перетечки меяду камерами пульсатора и от размеров клапанов и мембраны, а для электромагнитного - от размеров клапанов и параметров электромагнитной системы.

Изменение давления в управляющей камере пневматического пульсатора при работе с частотой 10 Гц определяется по уравнениям аналогичным 57-62, в которых D и L являются диаметром и длиной дроссельного канала.

Остальные конструктивные параметры пульсатора в зависимости от

заданных частоты и скважности определяем обычными экспериментально-аналитическими методами.

Электромагнитный пульсатор характеризуется следующими параметрами, влияющими на скважность и частоту пульсаций: временем срабатывания tcp при подачи на катушку напряжения и временем возврата якоря в исходное состояние tB3 после выключения напряжения питания.

^ср= ^дв- Ча= ^отп+

где tip - время трогания (время изменения тока в катушке от 0 до тока трогания 1тр); t„B, время перемещения якоря между

гнездами клапанов; toin- время отпуска (изменение тока от установившегося значения 1у до тока отпуска якоря 1отп).

Цр = (L„/R)lntly/Cly - ITр)]; _t„ = [24 R бг m/U2]0'5, (64) где LH - индуктивность катушки при начальном положении якоря; R -активное сопротивление катушки; Iy = U/R; U - приложенное напряжение; LH/R -постоянная времени; ш - масса якоря; б - ход якоря

Время трогания зависит от параметров ЭМ и противодействующих перемещению сил, а время движения от параметров ЭМ, инерционности подвижных частей, отношения тягового усилия ЭМ к противодействующей перемещению силе (запаса по усилию).

Из соотношений (64) видно, что время t„B зависит от массы якоря, а следовательно масса влияет на частоту срабатывания электромагнита. Так применяющиеся в мировой практике электромагнитные пульсаторы с втяжным якорем имеют частоту срабатывания до 5 Гц из-за значительной массы якоря. Поэтому для автоматизированного доильного аппарата была принята схема электромагнитного пульсатора с дисковым якорем, дающая возможность повысить частоту срабатывания больше 10 Гц.

Выбор параметров электромагнитного пульсатора производился по разработанной методике для электромагнитных клапанов с дисковым якорем. При этом, по аналогии с пневмтическим пульсатором принято: диаметр входного вакуумного штуцера - 8 мм; ход якоря (клапана) - 1 мм; выходной штуцер 6 мм.

4. 3. Экспериментальные исследования доильных аппаратов

Выявление параметров и характера работы сосковой резины в режиме микроколебаний. На рис. 9 приведены графики зависимости величины разрежения в межстенных камерах доильных стаканов от скважности частоты 10 Гц Кривая Pmln характеризует наименьшее значение разрежения в межстенных камерах, а кривая Ршах - наибольшее. Разность Ргаах- Ри1п харак-

р

к Па 10

20 30 АО SO

Р'' 14 л

р -1 чтп

frno»

Р'7 'mat

Рис.9. Графики зависимости ве личины разрежения в межстенных камерах Рпах, Р» 1 п и на выходе пульсатора Р'«»«, Р'«1п от скважности Хс частоты 10 Гц.

30 itO SO 60 70 Лс,7о

теризует амплитуду колебания давления в межстенных камерах. При увеличении скважности от 30 до 80% увеличиваются величины разрежений Рп1п и Рвах и уменьшается амплитуда колебаний в 3 раза.

Для определения амплитуд колебаний сосковой резины производилась скоростная киносъемка (камера СКС-1М, частота кадров 400 в с). Для создания колебательного режима использовался электромагнитный пульсатор с блоком управления. В доильный стакан вводился искусственный сосок, изготовленный из резины и заполненный поролоном. Опыты производились на частоте 30 Гц и скважности 30, 40, 50, 60, 70%. Для отсчета амплитуд колебаний стенок соска отснятая пленка проецировалась на экран и измерялись перемещения стенок соска в четырех сечениях по длине.

На рис.10 видно, что величина скважности влияет на амплитуды колебаний. Наибольшей величины амплитуда достигает на конце соска и в зависимости от скважности составляет от 1,9 при 30% до 2,5 мм при 70%. В основании соска амплитуды минимальны и составляют от 1,5 при 30% до 0,1 мм при 70%.

4 23

V

Ч

|Ц

V

I

Рис.10. Зависимость изменения диаметра сосковой резины при частоте колебаний 10 Гц. 1- при скважности 70%; 2 - 60%; 3- 50%; 4 - 40%; 5 - 30%; I, Ii, III , IV - места измерений по длине соска.

Для установления предельного значения ÄRnp. при котором происходит свободное извлечение молока из соска коровы, были проведены исследования процесса выдаивания контрастной жидкости с помощью рентгено-телевизионной установки /49/. Сосковая резина аппарата АДУ-1 имеет вакуум смыкания 4-6 кПа. Было выявлено, что при увеличении разности давления более 10-12 кПа между подсосковой и межстенными камерами во время такта сосания, сосковая резина частично сжимает просвет канала соска. Освобождение канала происходит лишь в средней и верхней зонах амплитуд микроколебаний. При умень-

шении разности максимального вакуума в подсосковой и межстенной камерах в такте сосания до 5 кПа (до величины вакуума смыкания), извлечение молока из соска происходит без задержки. Амплитуда микроколебаний составляла 6-7 кПа. Откуда допустимой разностью давлений между подсосковой и межстенной камерами доильных стаканов для сосковой резины с вакуумом смыкания 4-6 кПа является 15 кПа.

На рис. 11 приведены графики зависимости ЛИ от разности давлений в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов для сосковой резины с разной величиной вакуума смыкания (5, 10, 15, 20 кПа). По графику для Р8С=5 кПа и АР = 15 кПа находим, что ДРгпр= 1,0 мм.

Рис.И. Зависимость амплитуды сжатия соска Дя от разности давлений Ар в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов. 1 - сосковая резина с вакуумом смыкания 5 кПа; 2-10 кПа; 3-15 кПа; 4-20 кПа.

АО ЛР,кПа частоты

Для создания необходимого режима работы сосковой резины по графикам (рис.9, 11) определяем, 10 Гц, которая должна быть равна

величину скважности 65-70Х.

Расчет затрат энергии на стимуляцию рефлекса молокоотдачи по формуле (46) при частоте 10Гц, ДК- = 1,0 мм (режим работы аппарата АДС-1), показывает, что АЕС1= 4,36-10"3 Дж от одного доильного стакана, от четырех стаканов 1,74-10"2 Дж (суммационный эффект), за одну секунду Ес? = 0,1 Дж, за одну минуту Ес1(1м)= 6 Дж, т.е. затраты энергии на стимуляцию за счет частоты 10 Гц такие же, как у теленка. Увеличение амплитуды сжатия соска, имеющее место в такте сжатия, не приводит к увеличению преобразования энергии на стимуляцию рефлекса, а только улучшает массаж сосков для предотвращения застоя крови и останавливает извлечение молока из сосков. Затраты энергии на стимуляцию при работе аппарата с частотой один герц в 60 раз меньше необходимых.

Влияние параметров доильного аппарата АДС-1 на качество его работы. Пульсатор этого аппарата состоит из двух блоков: "низкочастотного" (1 Гц) и "высокочастотного" (10 Гц), соединенных последовательно. Устанавливались зависимости скважности, амплитуды микроколебаний и величины разрежения в межстенных камерах доильных стаканов от диаметра клапана диффузора пульсатора и опоры клапана и частоты пульсаций от параметров дроссельных каналов. Изучались физико-технические параметры сосковой резины. Результаты исследований позволяют

20

Рис.12.

26 ¿ мм

22. _ 24 Зависимость сква-

установить параметры доильного аппарата АДС-1 для осуществления необходимого воздействия на соски коров во время доения На рис.12 приведена зависимость скважности от диаметра клапана диффузора.

В производственных условиях определялись: латентный период стимуляции рефлекса молокоотдачи различными способами (ручная 50-60 с, аппаратами АДС-1 и АДУ-1 без ручной сти-жности от диаметра клала- муляции) в очередную дойку и при малой

на диффузора.

степени заполнения вымени; процесс моло-ковыведения доильными аппаратами АДС-1 и АДУ-1; АДС-1 и АДА-3 /25, 27, 29, 30,31, 33, 34.35, 36,37,38.39,41. 43. 44/.

По результатам определения латентного периода установлено, что при доении доильным аппаратом АДУ-1 латентный период на 38% больше, чем при доении аппаратом АДС-1, качество стимуляции рефлекса молокоотдачи аппаратом АДС-1 не уступает ручной стимуляции. Величина латентного периода у коров с малой степенью заполнения вымени, которых доили спустя 3-5 часов после утренней дойки аппаратом АДС-1 на 32-41% меньше, чем при доении АДУ-1 /46/. Молочная продуктивность при доении коров аппаратом АДС-1 выше на 5,1-13,1% по сравнению с АДУ-1 /48/.

Испытания на надежность пульсаторов аппарата АДС-1 проводились на молочной ферме учхоза "Тулинский" (24 штуки в течение года). Общая наработка составила 2240 часов, распределение отказов подчиняется экспоненциальному закону, средняя наработка составила 610,9 ч, вероятность безотказной работы составила 0,9959. В результате испытаний установлено, что большое значение на изменение параметров имеет чистота дроссельных каналов и клапанов. По этой причине было 43,2% отказов. 23,9% происходило из-за постепенной приработке деталей, поэтому приходилось подстраивать частоту пульсаций /55/.

По результатам исследований разработан доильный аппарат, стимулирующий рефлекс молокоотдачи АДС-1 однорежимный с пневматическим пульсатором (совместно с ГСКБ г.Рига), на которые разработаны исходные требования (совместно с СибНИШМ) утвержденные МСХ СССР и Госкомсельхозтехникой. прошел приемочные испытания и выпускался серийно с 1986 г. под маркой АДУ-1 исп.04 и 09 /61/. Широкая производственная проверка рядом НИИ (ВНИИРГЖ, г.Ленинград, ВНИИФБП, г. Боровск, СКНИИЖ, г.Краснодар, СибНИПТИЖ, ГСКБ, г.Рига, ВНИИТИМЖ, Минск) и повсеместное использование на молочных фермах страны ря-

да разработок (аппарат доильный АДС-1. стенд СПДА, прибор "Пневмо-тестер") показали их высокую эффективность: повышение продуктивности коров на 5.1... 13, IX. снижение заболеваемости маститом в 1,5... 4, 4 раза/48/.

4.4. Алгоритм работы автоматизированного доильного аппарата

На основе физиологических закономерностей процесса и усредненного графика молоковыведения установлено три периода во времени выдаивания животных: подготовка и начало дойки, основное доение и заключительный.

Исходя из этого, разрабатываемый способ машинного доения можно осуществить в двух вариантах: однорежимном (при помощи пневматического или электромагнитного пульсаторов) и многорежимном (при помопде электромагнитного пульсатора с блоком управления).

Параметры доильного аппарата, работающего по однорежимному варианту, должны иметь средние значения, соответствующие всем трем периодам выдаивания животных. Многорежимный можно осуществлять в трехрежимном варианте в соответствии с периодами выдаивания.

При подключении доильного аппарата к вымени животного включается первый режим - стимуляция рефлекса молокоотдачи одновременно с выдаиванием и с защитой сосков от вакуума. Спустя 30-60 с, включается второй режим - основное доение, обеспечивающее интенсивное выведение молока и поддержание рефлекса молокоотдачи. При снижении интенсивности молоковыведения до 500-800 г/мин включается третий режим - заключительный, который обеспечивает полное выдаивание при щадящем режиме воздействия на соски коровы. Отключение аппарата производится после снижения интенсивности молоковыведения менее 200 г/мин /53,57/.

При работе обычного доильного аппарата сосковая резина в такт сосания полностью открывается, а в такт сжатия полностью сжимается на длине свободной от соска (подсосковое пространство). В доильном аппарате, стимулирующем рефлекс молокоотдачи, в такт сосания стенки сосковой резины совершают колебания с частотой 10 Гц. В результате сосковая резина полностью не открывается и создается полуоткрытый колебательный режим работы сосковой резины. При этом необходимо учитывать предельную амплитуду сжатия кончика соска ARnp.

На интенсивность выдаивания Qj и энергию импульсов колебаний сосковой резины Eg, а следовательно, и на полноту выдаивания и заболеваемость коров маститом влияет величина открытия сосковой резины, которая при определенной ее упругости, характеризуемой вакуумом

смыкания (Р,с). зависит от разности величины вакуума в подсосковом пространстве и мвясстенных камерах доильных стаканов ДР: 0в= Г,(ДР.Р,С); Е„= Г8(ДР,Рвс). В свои очередь АР зависит от скважности стимулирующей частоты времени задержки включения стимулирующей частоты 13 (чем больше 13 тем меньше ДР): ДР -

Поэтому в зависимости от Р,с для однорежимного доильного аппарата: ДР = Рвс, при Дй < ДЯпр. Соотношение тактов основной частоты Хо должно быть равно 62:38% (по аналогии с актом сосания коровы теленком) .

Для трехрежимного аппарата:

первый режим ДР > Рвс, 13= 0, 62:38%;

второй режим ДР < Рвс, 0,1 с, ^>70:30%;

третий режим ДР - Рвс, гэ= 0, при ДЯ < Д??пр, 62:38%.

В результате исследований разработан автоматизированный трех-режимный доильный аппарат АДА-3 с электромагнитным пульсатором, блоком управления (на основе микропроцессора КР1816ВЕ035) и датчи-ком-потокомером (со щелевым дросселем, поплавком с постоянным магнитом и двумя датчиками уровней), на который разработаны исходные требования, утвержденные департаментом сельского хозяйства Новосибирской области в 1995 г./57.59/.

Исследовательские испытания (в ОПХ "Элитное" СО РАСХН) показали, что при доении АДА-3 продуктивность выше на 5.26%. интенсивность выдаивания на 23% по сравнению с АДС-1.

5. КОНТРОЛЬ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

В процессе доения доильная машина непосредственно воздействует на организм животного. Характер воздействия определяется параметрами и режимом работы доильного аппарата и вакуумной системы. Основным техническим параметром, определяющим эффективность работы любой доильной установки, является рабочий вакуум. Причинами нарушения вакуумного режима доильных установок могут быть: снижение производительности вакуум-насоса, негерметичность вакуумной системы, засорение вакуум-провода, неисправность доильных аппаратов, приводящих к повышению расхода воздуха, неправильная настройка регулятора.

Нами обосновывается способ диагностирования вакуумной системы по переходным процессам (изменение величины вакуума в системе от О до рабочего значения при включении, и обратно до нулевого значения при выключении вакуум-насоса) /22/.

Уравнение расхода воздуха имеет следующий вид

Бв» -(УАМ-вИР!- Рг)/А1, (65)

где к - показатель адиабаты; Я - газовая постоянная; Та - абсолютная температура воздуха в системе; V - объем системы; Р1, Р2 - давление в системе в моменты времени Ц и Х^.

Анализируя полученное выражение, видим, что количество воздуха, откаченного из системы в единицу времени, зависит от объема системы, уровня заданного начального Р1 и конечного Р2 давления и обратно пропорционально от продолжительности откачки Ы.

Иначе говоря, регистрируя время, за которое в системе емкостью V при откачке из нее воздуха (аналогично при впуске воздуха) величина давления изменится между заданными значениями, можно определить расход воздуха, а через него производительность насоса (герметичность системы). Для проверки сделанного предположения были проведены экспериментальные исследования переходных процессов на фрагменте доильной установки АДМ-8 с общей длиной вакуум-провода 70 м. Величина вакуума регистрировалась с помощью пневматического тензо-датчика и фиксировалась на экране осциллографа с памятью С1-37. Исследовалось влияние, на характер переходного процесса в вакуумной системе следующих факторов: производительности вакуум-насоса, засоренности вакуум-провода, герметичности вакуумной системы.

На рис. 13 приведены графики зависимости времени от производительности насоса, причем кривая 1 для вакуума 43, Р2 = 53, кривая 2 для Р^» 48, Р2- 58 и кривая 3 для Р^ 53, Р2 = 63 кПа.

Как видно из графиков, чем больше производительность насоса, тем меньше времени требуется для изменения вакуума в системе от Р! к Рг. Производительность вакуум-насоса оказывает наибольшее влияние на переходный процесс в зоне максимальных величин вакуума (кривая 3).

it,c

1

"А

о ¿о го х> ¿о во во q,"%

Рис.13. Графики зависимости времени изменения вакуума (от Pi к Рг) от производительности насоса: 1 - для вакуума Pi = 43, Pi = 5 3 кПа ;

2 - Pi =48, Pi = 58 кПа;

3 - Pi =53, Pi= 63 кПа.

Для проверки производительности вакуум-насоса обоснован второй метод, который заключается в следующем. . Производительность и уровень вакуума, создаваемый насосом, при расходе его через постоянный определенный дроссель находятся в определенной зависимости, выражаемой следующим уравнением

0(Р,) - (0о/к)(к0и/0о)Р1/Рв . (66)

где СЦР1) - производительность вакуумного насоса приведенная к ра-

бочему вакууму (52 кПа),

м3/ч;

0о~ минимальная производительность

(при Р,-» 0); С^- производительность при Р„; к - коэффициент расхода через дроссель; Р,- величина вакуума, замеряемая прибором; Рп~ величина вакуума, при котором СКР,) равна 0„.

Для серийных насосов типа УВУ и РВН при диаметре дросселя 9 мм ( 0„- 8,94, к - 0,96, Р„- 70 кПа, 70 м3/ч) выражение (74) имеет вид

0(Р,) - 9,3-(?.53)Р1/70, (67)

по которому построен график рис. 36. Замеряя прибором рабочий вакуум. развиваемый насосом, по графику можно оценить его производительность /56. 59/.

По результатам проведенных исследований разработаны: прибор ИПДА -измеритель параметров доильных аппаратов, прошел межведомственные испытания, рекомендован к производству, изготовлен опытной партией (400 шт.); стенд СГЩА для проверки параметров доильных аппаратов (совместно с ВНИИТИМЮ, прошел межведомственные испытания, рекомендован к серийному производству, выпускался опытным заводом ВНИИТИМЖ с 1979 по 1991г., прибор ПТД-1 "Пневмотестер" на основе микропроцессора КР1816ВЕ035 (совместно с 0ПКТБ СибИМЗ и ВНИИТИМЖ). Прибор прошел приемочные испытания и производится серийно.

О®

м% 70

60

50 ЗД

30

/

40 50 60 70 Р„,кПа

Рис.14. График зависмости между уровнем вакуума и производительностью ваку-умнасоса при расходе через постоянный дроссель.

6.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Предлагаемая разработка позволяет снизить заболеваемость коров маститом от машинного доения до минимума, способствует сохранению генетического потенциала животных и тем самым дает возможность по-

высить их продуктивность на 10-1556. при технологии доения повсеместно существующей на фермах. Это подтверждается результатами проверки аппарата АДС-1, проведенной различными институтами страны и хозяйственного использования на фермах начиная с 1982 г./25,34, 37,41,48/ и данными, полученными при исследовательских испытаниях экспериментального аппарата на ферме ОПХ "Элитное". По данным испытаний разрабатываемый аппарат имеет несколько лучшие показатели молоковыведения по сравнению с АДС-1. Поэтому новый аппарат, обладающий более стабильными и физиологичными режимами и параметрами, позволит получить более стабильный экономический эффект. Экономическая эффективность определяется только за счет повышения продуктивности животных (снижения потерь молока) по общепринятой методике в ценах 1990 г. Базовую продуктивность принимаем 2400 кг, повышение продуктивности на 10%. Удорожание доильного аппарата АДА-3 по сравнению с АДУ-1 при серийном производстве определяем, примерно, исходя из сравнения стоимости доильных установок УДА-8 и УДА-8 с АСУТП. Разница в стоимости составляет 1300 рублей. На один аппарат приходится 160 рублей. Цена базового аппарата 40 руб. Средняя закупочная цена центнера молока 35 руб. Годовой экономический эффект от повышения продуктивности составляет на один аппарат 1109 рублей (установка АДМ-8) и 2009 рублей (уст. УДА-8. УДАЧ6).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Проведенные исследования и широкая производственная проверка разработанных методов и средств позволили решить научную и важную народнохозяйственную проблемы по совершенствованию технологической системы машинного доения коров, что позволяет довести энергозатраты оператора до физиологических норм без снижения производительности труда и снижения продуктивности животных.

1. Основными причинами, снижающими эффективность функционирования ТСМД, являются: несоответствие между энергетическими потребностями животного на стимуляцию рефлекса молокоотдачи и энергетическими возможностями оператора; несоответствие функциональных возможностей доильных аппаратов физиологическим потребностям животного: выход параметров доильных аппаратов и вакуумной системы в период эксплуатации за поло допуска.

Основной причиной потерь молока является некачественное выполнение подготовки вымени к доению (стимуляции рефлекса молокоотдачи) (вместо 40...60 с только 10. ..15 с), что происходит из-за перегрузки оператора. Снижение потерь молока при доении коров на существующих доильных установках с обычными доильными аппаратами можно обес-

печить только за счет доведения энергозатрат оператором на выдаивание одной коровы до рекомендуемых - 10... 50 кДж (по технологии машинного доения) вместо 4,6...33,2 кДж, что приведет к снижению производительности труда, примерно, в 2 раза.

Разработанная модель функционирования ТСМД на основе принципа энергетического соответствия позволяет выбирать пути её совершенствования, включающие в себя выбор рациональных технологий и эксплуатационных параметров доильных установок с учетом нормального распределения продолжительности операций машинного доения, вероятности передержек аппаратов на вымени и энергозатрат оператора; обоснование новых способов и технических средств машинного доения, соответствующих природным;, новых способов, технических средств и технологий измерения параметров вакуумных систем и доильных аппаратов.

2. Акт сосания сосков коровы теленком представляет колебательный процесс, состоящий из спектра различных частот, как низкочастотных 1, 5... 2,5 Гц, так и высокочастотных 5... 22,5 Гц. При этом, наибольший вклад в высокочастотный спектр вносят частоты 7,5; 10,0; 12,5 Гц, т. е. полоса частот, соответствующая полосе а-ритма мозга (8...13 Гц, средняя 10,2 Гц). Низкочастотный цикл воздействия состоит из двух периодов (извлечение молока под действием вакуума и давления и снижение вакуума и давления) соотношение которых равно золотой пропорции 1,618 (61,8:38,2%), а продолжительности отдельных элементов процесса (цикла) соответствуют числам ряда Фибоначчи,

Стимуляция рефлекса молокоотдачи в основном происходит под действием полосы частот 7, 5... 12,5 (в среднем 10,0 Гц).

3. Выявлены физические закономерности изменения давления и вакуума в акте сосания сосков коровы теленком и с учетом этих закономерностей, энергии колебаний и квантовости энергии разработана модель извлечения молока и стимуляции рефлекса молокоотдачи, дающая возможность для разработки новых способов машинного доения и конструкций доильных аппаратов. Амплитуда 10-ти герцовых колебаний у теленка равна 1,0 мм, квант энергии этих колебаний равен ДЕСТ = 1.16 • 10"2 Дж, за одну секунду затраты энергии Оиотавляют £„(1 с) = 9,28-10"2 Дж, за минуту £„(1 м) = 5,57 Дж.

4. Способ машинного доения, разработанный с учетом выявленных закономерностей при изучении акта сосания коровы теленком, предс-^ тавляет кдмбинацию низкочастотных (-1,0 Гц) и высокочастотных колебаний давления воздуха (~10,0 Гц). В подсосковом пространстве доильных стаканов постоянно создается вакуум, а в межстенных камерах пульсатором формируются необходимые колебания давлений воздуха, передающиеся через сосковую резину на соски животного и производящие стимуляцию рефлекса молокоотдачи и защиту сосков от вредного дейс-

твия вакуума в процессе машинного доения.

Нанесение ыикроколебаний сосковой резины на соски животных в процессе доения позволяет осуществить стимуляцию рефлекса молокоот-дачи необходимой длительности конкретно для каждой коровы одновременно с выдаиванием цистернального молока и затем поддерживать рефлекс до конца выдаивания.

Разработано два варианта нового способа машинного доения: од-норежимный со средними параметрами воздействия и трехрежимный с режимами, выбранными в соответствии с периодами кривой молоковыведе-ния и автоматически переключающимися в зависимости от интенсивности молоковыведения.

5. Модель энергетического воздействия нового способа доения, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, основана на колебательной энергии стенок сосковой резины, передающейся на сосок коровы, которая зависит от физико-механических свойств сосковой резины и соска, скважности стимулирующей частоты и перепада давления в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов.

Установлено, что основное усилие передается сосковой резиной на кончик соска по площади сферического треугольника, зависящей от перепада давления в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов и от вакуума смыкания сосковой резины. Предельная амплитуда сжатия соска, не препятствующая истечению молока из соска, равна 1,0 мм. Этому соответствует скважность стимулирующей частоты (продолжительность такта сосания) 60... 70% для сосковой резины с вакуумом смыкания 4...7 кПа (аппарат АДУ-1). При этом затраты энергии на стимуляцию рефлекса молокоотдачи соответствуют затратам теленка в акте сосания.

6. Обосновано, что для первого режима работы (стимуляция рефлекса молокоотдачи одновременно с выдаиванием и защитой сосков от вредного действия вакуума) трехрежимного доильного аппарата разность величины вакуума в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов (ДР) должна быть больше или равна величине вакуума смыкания сосковой резины (Рвс), соотношение тактов основной частоты (Х^) равно 62:38% (золотой пропорции): для второго режима (основное доение, включающееся спустя 30-60 с после начала доения и обеспечивающее интенсивное выдаивание и поддержание рефлекса молокоотдачи) *ДР<РВС, Хо>70:30%; для третьего режима (заключительный, включается при снижении интенсивности молоковыведения до 500-800 г/мин) ДР=РВС, \=62:38%, при этом амплитуда сжатия кончика соска AR должна быть меньше или равна предельной амплитуде ДРпр.

Для однорежимного аппарата - ДР=РВС, зц, =62:38%, при AR<DRnp.

Результаты теоретичских и экспериментальных исследований поз-

валили разработать методику расчета и определить оптимальную конструкцию и режимные параметры однорежимного и трехрежимного доильных аппаратов, стимулирующих рефлекс молокоотдачи.

7. Теоретические и экспериментальные исследования использованы при создании доильных аппаратов: однорежимного с пневматическим пульсатором АДС-1 и трехрежимного с электромагнитным пульсатором АДА-3 (на основе микропроцессора КР1816ВЕ035).

Результаты исследований по обоснованию способа машинного доения и аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи, рассмотрены и одобрены на НТС МСХ РСФСР в 1982 и 1986 гг.. на секции машинного доения при Президиуме ВАСХНИЛ 1984, 1987, 1990 гг.

Зоотехнические (исходные) требования на АДС-1 утверждены МСХ СССР и Госкомсельхозтехникой (1985 г.). Аппарат АДС-1, разработанный совместно с ГСКБ (г. Рига), прошел Государственные испытания на Подольской, Сибирской, Прибалтийской МИС. Результаты испытаний рассмотрены и одобрены на совместном заседании НТС МСХ СССР, Гос-комсельхозтехники и Минживмаша (г.Киев). Серийное производство аппарата начато с 1986 г. на Успенском опытном заводе пластмассовых изделий Минживмаша, опытное производство было начато с 1982 г. на заводе "Химаппарат" г.Новосибирска, кроме того он выпускался на 20 заводах различных областей страны.

Рекомендации и плакат по использованию аппарата АДС-1 одобрены МСХ РСФСР и выпущены Россельхозиздатом в 1988 г. по 50 тыс. штук.

Исходные требования на аппарат доильный автоматизированный АДА-3 утверждены НТС департамента сельского хозяйства и продовольственного обеспечения Новосибирской области (1995 г.).

8. В результате исследования переходных процессов вакуумных систем и доильных аппаратов обоснованы номенклатура контролируемых параметров, функциональные схемы, алгоритмы рабо»п и технические решения контрольно-измерительных средств параметров доильных установок.

Найденные закономерности, технические решения и алгоритмы их работы использованы при создании следующих приборов и оборудования.

Прибор ИПДА - измеритель параметров доильных аппаратов (частота пульсаций и соотношение тактов). Прошел ведомственные испытания л изготовлен опытной партией - 400 шт.

Стенд СПДА - для проверки доильных аппаратов (частота пульса-4ий, соотношение тактов, вакуум смыкания и целостность сосковой резины, целостность патрубков и шлангов), разработан совместно с ВНИ-1ТМЖ. Прошел межведомственные испытания, рекомендован к серийному фоизводству, выпускался опытным заводом ВНИИТИМЖ с 1979 по 1991 г.

Прибор ПТД-1 "Пневмотестер" - устройство для контроля парамет-

ров доильных установок, разработан совместно с ОПКТБ СибИМЗ и ВНИИ-ТИМЖ. Прошел приемочные испытания (1991 г.), Бердским электромеханическим заводом Новосибирской области выпущено 4000 шт.

Для проведения ТО и диагностики доильных установок разработаны технологичекие карты ТО и диагностики. Методические рекомендации "Диагностирование технического состояния элементов вакуумных систем доильных установок с использованием прибора ПТД-1 "Пневмотестер"" рекомендованы Главным управлением кадровой политики, обучения и консалтинга Минсельхозпрода России в качестве учебного пособия для образовательных учреждений дополнительного профессионального образования и для студентов очной и заочной форм обучения (1995 г.)

9. Широкая производственная проверка рядом НИИ (ВНИИРГЖ, г.Ленинград, ВНИИФБП, г.Боровск, СКНИИЯ. г.Краснодар. СибНИПТИЖ. ГСКБ, г. Рига, ВНИИТИМЖ, г. Минск) и повсеместное использование на молочных фермах страны ряда разработок (аппарат доильный АДС-1, стенд СПДА, прибор "Пневмотестер") показали их высокую эффективность: повышение продуктивности коров на 5.1...13,1%, снижение заболеваемости маститом в 1.5. ..4,4 раза, что дает возможность получить экономический эффект 1109...2009 р на один аппарат (в зависимости от типа доильной установки, при годовом надое молока на корову 2400 кг, в ценах 1990 г.).

Основные положения работы отражены в следующих публикациях:

1. Мкртумян В. С., Петухов Н. А., Комаров В. И. Полуавтоматическая доильная установка//Техника в сельском хозяйстве,- 1965,- N 8.-С. 38-41.

2. Мкртумян B.C., Петухов H.A. Повышение эффективности машинного доения// Вестник с.-х. науки.- 1966.- N 12.- С.92-96.

3. Мкртумян B.C., Петухов H.A. Применение теории вероятностей для расчета доильных установок//Механизация и электрификация соц. с.-х.,- 1967.- N 1.- С.33-36.

4. Мкртумян В. С.. Петухов Н. А. Теоретическое исследование параметров доильных установок// Науч. тр./ СибВИМ.- Новосибирск, 1968.- Вып. 5,- С. 3-37.

5. Мкртумян B.C., Петухов H.A. Методика исследования доильных установок и анализ экспериментальных данных//Науч. тр./ СибВИМ.-Новосибирск, 1968.- Вып. 5.- С. 62-121.

6. Петухов H.A. Монтаж и эксплуатация доильных установок//Зкс-плуатация и техническое обслуживание доильных установок.- Новосибирск: Зап. Сиб. кн. изд., 1968.- С. 18-62.

7. Петухов Н.А. Исследование и обоснование эксплуатационных параметров доильных установок с использованием вероятностно-статистических методов//Использование математических методов и вычислительной техники в сельском хозяйстве, - М.: Экономика, 1968.- С. 55-58.

8. Петухов H.A. К вопросу расчета эксплуатационных показателей

доильных установок//Механизация и автоматизация животноводческих ферм и надежность машин. - Новосибирск, 1968. - С. 56-64.

9. Петухов Н.А. К вопросу выполнения физиологических требований при машинном доении//Вопросы физиологии машинного доения.- М.: Колос, 1970.- С. 152.

10. Рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию доильных установок/МСХ РСФСР. СибВИМ; Подгот. Мкртумян B.C., Стремнин В. А., Петухов H.A. и др.- М.: Россельхозиздат, 1970,- 56 с.

11. Петухов H.A. Фермы хозяйств Новосибирской области//Комп-лексная механизация молочно-товарных ферм./Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд., 1971,- С. 4-18.

12. A.c. 296532 СССР, МКИ А01 J7/00. Устройство для контроля работы пульсаторов доильных аппаратов/О. Б. Гуров, Г. Е. Литман, В. С. Мкртумян, H.A.Петухов (СССР).- N139196/30-15; Заяв.05.01.70; Опубл. 1971» Бюл. N 9.

13. Петухов H.A., Литман Г.Е. К методике исследования рабочих параметров пульсаторов доильных машин//Науч. тр. /СибИМЗ, - 1972,-Вып. 8, ч. 3, - С. 240-245.

14. Мкртумян B.C., Петухов H.A., Литман Г.Е. Надежность технико-биологической системы "человек-доильная машина-животное"//Материалы международного конгресса по машинному доению/ЧССР.- Брно, 1973,- С. 225-227.

15. Петухов H.A., Литман Г.Е. Физические закономерности акта сосания у телят//Сиб. вест. с.-х. науки.- 1974.- N 1,- С.94-99.

16. A.c. N484842 СССР, МКИ А01 J7/00. Устройство контроля натяжения сосковой резины доильных стаканов/Н.А.Петухов, Г.Е.Литман,

B.С.Мкртумян (СССР). - N1923848/30-15; Заяв.28.05.73; Опубл. 1975, Бюл. N 35.

17. А.с. N 490440 СССР» МКИ А01 J7/00. Коллектор доильного ал-парата/Н.А.Петухов, Г.Е.Литман, В.С.Мкртумян (СССР).-N1994396/30-15 Заяв. 12.02.74; Опубл. 1975, Бюл. N41.

18. Петухов H.A. Электронный прибор для диагностирования доильных машин// Справочная книга по организации ремонта машин в сельском хозяйстве под ред. А.И. Селиванова.- М.: Колос, 1976,-

C. 430-431.

19. Петухов H.A., Литман Г.Е. Соотношение тактов доильных аппа-ратов//Науч. тр./ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибИМЗ, - Новосибирск, 1976.-Вып. 11, ч. 1.- С. 143-149.

20. Петухов H.A., Литман Г.Е., Петухова P.C. К вопросу о выборе механического способа стимуляции рефлекса молокоотдачи у лактирую-щих животных//Сиб. вест. с.-х. науки, - 1978.- N5.-. С.54-59.

21. Петухов H.A., Литман Г.Е., Петухова P.C. Стимуляция рефлекса молокоотдачи микроколебаниями сосковой резины с частотой тремора мышц//У Всесоюзный симпозиум по машинному доению с. -х. животных: Тезисы докладов/Академия наук СССР. ВАСХНИЛ. - М., 1979.- С. 50-52.

22. Петухов H.A., Литман Г.Е. Исследование переходных процессов вакуумной системы доильных машин//Перспективные технологии и системы машин в сельскохозяйственном производстве сибири: Науч. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд. -ние. - Новосибирск, 1979. - С. 43-47.

23. A.c. 793503 СССР, МКИ AOl J7/00. Способ машинного доения животных/Г. Е. Литман, Н. А. Петухов, Р. С. Петухова (СССР). - N2477239/30-15; Заяв. 07.04. 77, Опубл. 07.01.81. Бюл.Ш.

24. Организация технического обслуживания машин и оборудования животноводческих ферм: Рекомендации/МСХ РСФСР.-М.: Россельхозиздат, 1982 - 47 с.

25. Петухов H.A., Литман Г.Е., Петухова P.C. Влияние стимуляции доильного аппарата с частотой 10 Гц на молочную продуктивность ко-ров//Механизация производственных процессов в животноводстве: Науч. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1982. - С. 72-78.

26. Рекомендации по организации технического обслуживания машин и оборудования на молочных фермах и комплексах колхозов, совхозов и межхозяйственных предприятий/ МСХ СССР,- Москва-Запорожье, 1982.- 52 с.

27. Стимулирующий доильный аппарат АДС-1: Методические рекомен-дации/ВАСХНИЛ. Сиб.отд-ние. СибИМЗ; Разраб. Петухов H.A., Литман Г.Е., Мкртумян B.C. и др. - Новосибирск, 1982,- 34 с.

28. A.c. 971176 СССР, МКИ А01 7/00. Доильный аппарат /Г.Е.Литман, H.A.Петухов, В.С.Мкртумян, В.В.Маркин (СССР).- N2887987/30-15; Заяв. 07.01.80; Опубл. 1982, Бюл. N41.

29. Рефлекс молокоотдачи можно стимулировать/Петухов H.A., Литман Г.Е., Петухова P.C. и др.//Сельское хозяйство России,- 1983.-N1,- С. 45-47.

30. Результаты сравнительной оценки доильных аппаратов "Майга" и АДС-1/Петухов H.A., Петухова P.C., Маркин В.В. и др.//VI Всесоюзный симпозиум по машинному доению с/х животных: Тезисы докладов/ Академия наук СССР. ВАСХНИЛ.- М., 1983.- С.64-66.

31. Состояние вымени коров при доении аппаратами АДС-1 и "Май-га" /Петухов H.A., Петухова P.C., Маркин В.В. и др. //VI Всесоюзный симпозиум по машинному доению с/х животных: Тезисы докладов/ Академия наук СССР. ВАСХНИЛ, - М., 1983,- С. 147-148.

32. Петухов Н.А. Состояние и перспективы развития машинного доения коров// Науч. -техн. бюл. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд. -ние. СибИМЗ. - Новосибирск, 1983. - Вып. 43, - С. 3-7.

33. Петухов H.A., Маркин В.В., Петухова P.C. Аппарат, стимулирующий рефлекс молокоотдачи//Земля сибирская, дальневосточная.-1984,- N9.- С. 40-41.

34. Сравнительная оценка стимулирующего воздействия доильных аппаратов АДУ-1 и АДС-1 на рефлекс молокоотдачи/Петухов Н.А., Маркин В. В. , Петухова P.C. и др.//Сиб. вест. с.-х. науки.- 1984,- N6. -С. 84-87.

35. Доильный аппарат, стимулирующий рефлекс молокоотдачи: Рекомендации/В АСХНИЛ. Сиб.-отд.-ние. СибИМЗ; Разраб. Петухов H.A., Мкртумян B.C., Петухова P.C. и др.; - Новосибирск, 1985.-40 с.

36. Оценка адекватности доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи/ Петухов Н. А., Маркин В. В., Петухова Р. С. и др. //Механизация животноводческих ферм и комплексов: Науч. тр./МСХ СССР. НСХИ. - Новосибирск, 1985.- С. 61-64.

37. Результаты сравнительной оценки доильного аппарата, стиму-

лирующего рефлекс молокоотдачи, и серийного АДУ-1/Петухов Н.А., Маркин В. В. и др.//Механизация и эксплуатация оборудования животноводческих ферм и комплексов: Науч. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1986.- С. 41-45.

38. Особенности работы стимулирующего доильного аппарата АДС/Петухов Н. А., Маркин В. В., Петухова Р. С. и др. // Животноводство.- 1986,- N10.- С. 52-56.

39. На фермах - вибропульсатор/Савина Н.И., Петухов Н.А., Мкртумян B.C. и др.//Сельское хозяйство России.- 1987,- N6,- 45-48.

40. Петухов Н.А. Выбор показателей качества доильного аппара-та//Науч. -техн. бюл. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибИМЭ. - Новосибирск,

1987,- Вып. 34,- С. 13-17.

41. Сравнительная оценка доильных аппаратов, стимулирующих рефлекс молокоотдачи АДС и АДС-М/Петухов Н. А., Маркин В. В., Петухова P.C. и др. //Науч. -техн.бюл. / ВАСХНИЛ. Сиб.отд. -ние. СибИМЗ. - Новосибирск, 1987,- Вып. 34. - С. 27-29.

42. Петухов Н.А. Обоснование принципа действия доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи//\Ш Всесоюзный сиппозиум по машинному доению с.-х. животных (Ленинград 19-22.04.88): Тезисы докладов/ ГКНТ СССР. ВАСХНИЛ. -М.-Л., 1988. - С. 52-53.

43. Стимулирующее воздействие доильных аппаратов АДУ-1 и АДУ-1 с вибропульсатором на рефлекс молокоотдачи/Петухова P.C., Маркин

B.В., Петухов H.A. и др.//VII Всесоюзный сиппозиум по машинному доению с. -х. животных: Тезисы докладов/ГКНТ СССР. ВАСХНИЛ. - М.-Л.,

1988,- С. 55-57.

44. Физиологическая оценка доильного аппарата "Волга" с вибропульсатором/Петухов Н. А. , Маркин В.В., Петухова Р.С. и др.//VII Всесоюзный сиппозиум по машинному доению с. -х. животных (Ленинград 19-22.04.88): Тезисы докладов/ ГКНТ СССР. ВАСХНИЛ. - М.-Л., 1988,-

C. 53-55.

45. A.c. 1366122 СССР, МКИ А01 J7/00. Устройство контроля технического состояния вакуумпровода/Г. Е.Литман, H.A. Петухов, B.C. Мкртумян, В. В. Маркин (СССР).- N 30031145/30-15; Заяв. 04.11.80; Опубл. 15.01.88. Бюл. N2.

46. Универсальный вибропульсатор/Петухов Н. А., Маркин В.В., Петухова P.C. и др.//Земля сибирская, дальневосточная. - 1988,- N7.-С. 40-41.

47. Петухов Н.А. Технические требования эффективного использования доильного аппарата АДС//Разработка и внедрение методов и средств контроля и диагностирования оборудования для механизации технологических процессов в животноводстве и кормопроизводстве: Материалы организационно-технической конференции/Госагропром СССР. ВНИИТИМЖ,- Минск, 1988.- С. 68-72.

48. Технология использования доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи: Рекомендации/Госагропром РСФСР; Разраб. Петухов H.A., Мкртумян B.C., Маркин В.В. и др.- М.: Росагропромиздат.-М. ,1988.- 24с.

49. Лусис М., Залькалнс 3., Петухов Н. Стимуляция рефлекса молокоотдачи у коров при машинном доении//Материалы международного

симпозиума по машинному доению/ ЧССРБрно, 1989,- С. 273-276.

50. Инженерно-техническое обеспечение эффективности использования технологического оборудования молочных ферм: Методические ре-комендации/ВАСХНИЛ. Сиб. отд. -ние; Разраб. Мкртумян В. С., Петухов H.A. и др. - Новосибирск, 1990,- 84 с.

51. A.c. 1586623 СССР, МКИ А01 7J/00. Доильный аппарат /Л.З.Филин, И.К.Хлебников, H.A. Петухов, Н. А.Яковенко. - Опубл. 1990, Бюл. N 31.

52. Влияние сосковой резины на процесс молоковыведения и состояние вымени коров/ Петухов Н. А., Маркин В. В., Петухова Р. С. и др. //Науч. -техн. бюл. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд. -ние. СибИМЭ. - Новосибирск, 1990.- Вып. 3/4,- С. 28-30.

53. Petukhova R. S., Petukhov N.A. Effekts of mechanical stimulation on the milk flow process and udder health//Aktuelle fragen maschinellen me1kens Internationalen Kolloquiums.(8-10 mai 1990).-Karl-Marx - Universittat, Leipzig, 1990,- Tell 1,- C. 100-106.

54. Петухов H.A., Маркин В.В., Петухова P.C. Влияние вакууммет-рического режима и соотношения тактов стимулирующего доильного аппарата АДС на процесс молоковыведения// Система машин и эффективное использование технологического оборудования в животноводстве и птицеводстве Сибири: Науч. тр. /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибИМЗ, - Новосибирск, 1993.- С.26-33.

55. Петухов Н.А., Маркин В.В. Результаты исследования надежности вибропульсатора//Система машин и эффективное использование технологического оборудования в животноводстве и птицеводстве Сибири: Науч. тр./РАСХН. Сиб. отд.-ние. СибИМЭ. - Новосибирск, 1991. - С. 49-52.

56. Петухов Н.А. Прибор для контроля технического состояния доильных установок//Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1994,- N1,- С. 16-18.

57. Петухов H.A., Петухов В.Н. Обоснование параметров доильного аппарата с автоматическим переключением режимов работы//Lauksai mn i-ecibas Mehanizaija: I.Zinatnisko rakstu krajums/Valsts lopkopibas mehanizacijas zinatnes un tehnikas centrs.- Riga, 1995.-C.132-139.

58. Петухов H.A., Петухова P. С. Доильный аппарат с автоматическим переключением режимов работы//VIII (I Всероссийский) симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных: Тезисы докл./РАСХН. МСХ РФ.- Оренбург, 1995.-С. 47-48.

59. Диагностирование технического состояния элементов вакуумных систем доильных установок с использованием прибора ПТД-1 "Пневмотестер": Методические рекомендации/Минсельхозпрод Российской Федерации. Главное управление кадровой политики, обучения и консалтинга; Разраб. Кондратов А.Ф., Патрин П. А., Петухов Н.А., Лахонин H.A. - Новосибирск, 1995.- 40 с.

60. Петухов Н.А. Оптимальная взаимосвязь элементов технологической системы машинного доения//Науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибИМЗ. - Новосибирск, 1996. - С.

61. Петухов Н.А. Закономерности воздействия на сосок коровы е акте сосания теленка//Науч.тр./РАСХН. Сиб.отд-ние. -Новосибирск,

1996,- С.

62. Решение патентной экспертизы НИИГПЗ о выдаче патента на изобретение по заявке N 95105063. Электромагнитный пульсатор доильного аппарата/Н.А.Петухов, В. Н.Петухов (РФ). - Положительное решение от 10.01.96.

I

Подписано к печати 11.04.96 г. Формат 60x84 1/16 Объем 2 п. л. Тираж 100 экз. Заказ N 320. Редакционно-полиграфическое объединение СО РАСХН, ротапринт 633128, Новосибирская область, п. Краснообск