Доильные аппараты

Упругие свойства сосковых чулок могут быть оценены тремя показателями:

• удлинением соскового чулка под нагрузкой,
• прочностью на разрыв,
• величиной смыкания стенок чулка.

Удлинение чулка замеряли при помощи стандартного прибора KИ и разработанных нами устройств для дефектовки сосковой резины и исследования характера ее сжатия (рис. 5). В соответствии с требованиями ISO - 5709 (международного стандарта на резиновые чулки доильных аппаратов) и нормативными документами, при нагружении чулка с усилием 6 кг в течение 10 с, абсолютное удлинение не должно превышать 14 – 20 мм. При большем абсолютном удлинении сосковых чулок они не рекомендуются к эксплуатации.

Замеры  новой отечественной сосковой резины (из партии 1500 шт. мы проверили 50) показывают, что почти 65 % по этому показателю не пригодны к эксплуатации. Не лучшими  показателями обладали чулки, совмещённые  с молочным патрубком. Здесь число  деталей, не соответствующих требованиям  ISO, составляет 95 %, при этом время восстановления первоначального размера чулка достигало 2,5 – 3,0 мин. (вместо 1 мин. по норме).

Ухудшение свойств сосковой резины изменяет её давление на сосок, влияет на соотношение  тактов в доильном аппарате, изменяет длительность переходов от одного такта  к другому, нарушает правильное взаимодействие соска и резины. При этом величина давления может уменьшиться в 1,2 – 1,5 раза, что ухудшает массаж соска.

В таблице 1 приведены данные эксперимента для  сосковой резины, имеющей одинаковые физико-механические свойства. Из таблицы  видно, что величина натяжения резины существенно влияет на переходные процессы при работе стакана, изменяя время  тактов сосания, сжатия и отдыха в  пределах 7 – 9 %.

 Рисунок 5 – Устройства для дефектовки сосковой резины и исследования характера ее сжатия: 1 – динамометр; 2 – нижняя часть доильного стакана;

3 – сосковая  резина; 4 – верхняя часть доильного  стакана; 5 – клапан;

6 – стойка  с креплениями; 7 – указатель; 8 –  измеритель длины;

9 – подвижное  крепление с фиксатором; 10 – груз

 

Таблица 1 – Влияние силы натяжения сосковой резины на соотношение тактов

 

Сила натяжения резины Р, Н	Число пульсов в минуту	Время переходов			Чистое время тактов за 1 с, %
		От такта сосания к такту  сжатия, с	От такта сжатия к такту отдыха, мин	Суммарное время, с
0	60	0,078	0,180	0,258	74,2
60	60	0,046	0,125	0,171	82,9
0	120	0,093	0,171	0,264	47,2
60	120	0,070	0,156	0,226	54,8

 

Прочность на разрыв является одной из основных характеристик, определяющих остальные упругие свойства соскового чулка и прежде всего длительность его эксплуатации.

Площадь смыкания соскового чулка также является одной из важнейших его характеристик. Во-первых, она влияет на силы, действующие на сосок при такте сжатия, во-вторых, от неё зависит обратный ток молока (из соска в цистерну вымени), наконец, в-третьих, величина площади смыкания влияет на «наползание» доильного стакана.

Лабораторный  эксперимент по определению площади  смыкания и количества обратного  тока молока, их влияние на показатели процесса мы определили при помощи искусственного соска. Данные замеров  представлены на рисунках 6 и 7.

Измерение упругих свойств резины с целью определения ее жесткости, а также для комплектования в один доильный аппарат, можно провести несколькими способами:

1. Классическим  – по абсолютному удлинению  при приложении нагрузки 60 Н в течение 10 с (вариант 1).

2. По  смыканию резинового чулка –  величине избыточного давления, создаваемого в межстенных камерах доильных станков (вариант 2).

3. По  смыканию резинового чулка –  величине вакуумметрического давления, создаваемого в подсосковой камере при установленных искусственных сосках-заглушках (вариант 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Зависимость величины площади контакта сосковой резины при смыкании во время такта сжатия (Y1, см²) от натяжения сосковой резины      (X1, кг) и её упругих свойств (удлинение при растяжении под нагрузкой

60 Н – X2, см)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 – Зависимость количества обратного тока молока (Y2, г/мин) от натяжения сосковой резины (X1, кг) и упругих свойств сосковой резины (удлинение при растяжении – X2, см)

 

Вторым  шагом по разработке оценочных характеристик  доильных аппаратов является снятие и расшифровка пульсограмм. Для этого мы отобрали пять доильных аппаратов (два отечественных и три зарубежных). Отечественные аппараты являются наиболее распространенными в хозяйствах России, а зарубежные выпускаются лучшими фирмами Европы.

При помощи пульсотестера RT-IV фирмы SAC были записаны пульсограммы. В результате расшифровки пульсограмм получены данные, приведенные в таблице 2.

По результатам эксперимента можно сделать вывод, что требованиям стандарта ISO - 5707 отвечают два доильных аппарата: Вестфалия и SAC. Аппарат АДУ-М имеет длительность фаз чистого сосания и сжатия меньше, чем установленные стандартом. Доильный аппарат Нурлат не вышел на основной режим доения, работая на всем протяжении эксперимента в щадящем режиме (вакуумметрическое давление находилось в пределах         33 кПа вместо 48).

Анализ  показывает, что наибольшую скорость выведения молока имеют аппараты, в которых время перехода от сосания  к сжатию увеличено относительно времени перехода от сжатия к сосанию, и это соотношение составляет 2:1, т.е. t₁ : t₂ = S₁ : S₂ = 2:1, δ_п = t₁/t₂ → 2 и «чистое» t_сж → 0. С этой позиции нами были вычислены и проанализированы такие параметры работы аппарата, как δ_с, δ_п, а по интегральным значениям кривых – изменения вакуумметрического давления (S_c, S₁, S₂), соответствующие такту сосания t_с и переходам t₁, t₂, определены относительные значения интегральных величин: К₁ = S₁/S, К₂ = S₂/S, где S = S_c + S₁ + S₂.

 

Таблица 2 – Показатели испытания системы пульсаций доильных аппаратов (при стандартном рабочем вакууме в системе 50 кПа)

 

Показатель	Значение показателя для аппаратов
	АДУ-1М	SAK	Вестфалия	Доггер	Нурлат
Вакуум в системе, кПа	50	50	50	46	50
Число пульсов в мин	75 – 80	60 – 64	54 – 56	57 – 59	64 – 66* (27 – 33)
Параметр
tц, с	0,78	0,95	1,09	1,03	0,87
tс, с	0,570	0,60	0,76	0,56	0,62
tсж, с	0,21	0,29	0,33	0,44	0,25
t1, с	0,23	0,27	0,22	0,13	0,15
t2, с	0,41	0,8	0,3	0,195	0,26
δc (δc = tсос /t сж)	2,60	2,27	2,30	1,27	2,2
δn (δn = t1 /t 2)	0,56	0,33	0,72	0,67	0,57
Ксос (Ксос= tс /tц ∙ 100% 30%)	73,1	69,4	69,7	54,4	71,3
Ксж (Ксж= tсж /tц ∙ 100% <15%)	26,9	30,6	30,3	45,6	28,8
Pм, кПа	40 – 42	40 – 42	28 – 30	44 – 46	20 – 26
Pn, кПа	49 – 50	49 – 50	35 – 40	42 – 48	35 – 40
К1	0,137	0,170	0,147	0,09	0,06
К2	0,314	0,439	0,224	0,165	0,140
S1, мм2	152	197	111,5	110	68,1
S2, мм2	388	451	176	201	156
Ss, мм2	356	787	493	904	892
* - не вышел на режим основного доения, Pщад 30 кПа

 

Пульсограммы  и количественные значения показателей качества работы доильных аппаратов могут служить основанием для достоверной оценки доильных аппаратов различных конструкций, что необходимо  при проектировании более совершенной доильной техники.

В последнее  время в медицине и технике  широко применяется тепловизионное обследование. Поэтому, безусловно, оправдано применение тепловизионных методов и в сельском хозяйстве при оценке эффективности процессов (включая молоковыведение), доильного оборудования и выявлении «слабых» сторон техники.

Одной из наиболее интересных областей применения тепловизионного метода является машинное доение коров. Это связано с тем, что при образовании молока имеет место не только кровенаполнение сосудов вымени, но и периодическое «сбрасывание» молока  в цистерны вымени и сосков, после чего оно выводится из вымени доильным аппаратом.

Удаление  из вымени большого количества молока за сравнительно короткий промежуток времени (5 – 10 мин) значительно меняет тепловизионную карту вымени. Эти изменения зависят от степени возбуждения рефлекса молокоотдачи, характера выведения и скорости доения, воздействия доильного аппарата на рецепторы вымени и других технических, технологических и режимных характеристик процесса и аппарата.

Разработанные на кафедре Механизации технологических процессов в АПК ОГАУ методики позволяют: определить степень возбуждения рефлекса молокоотдачи, комплектовать животных в экспериментальные группы, оценить качество работы доильных аппаратов, выявить коров, заболевших маститом, провести сравнительную оценку доильных аппаратов.

Эксперимент проводили на группе из 16 коров, которая  была разделена на контрольную и  экспериментальную по 8 коров в  каждой. Контрольную группу доили аппаратом, применяемым в хозяйстве,  экспериментальную – настроенным и подготовленным нами. Этот доильный аппарат (SAC) имеет наилучшие показатели среди тех пяти, которые прошли лабораторные исследования.

Коровы  находились в привычных, одинаковых условиях ухода и содержания, обслуживались  одной и той же дояркой. Доение проводили три раза в день, коров  экспериментальной группы начали доить  аппаратом SAC за неделю до замеров, чтобы животные полностью привыкли к новому аппарату. На восьмой день провели замеры, сняли тепловизионные карты и в последующем проводили эти замеры через каждые два дня. Температуру вымени и сосков измеряли с помощью тепловизора «ИРТИС - 2000» один раз в два дня, во время утренней дойки. Измерения проводили после проведения подготовительных операций к доению и сразу после снятия доильных  стаканов с сосков коровы.

Анализ  экспериментальных данных, представленных на рисунке 8, показывает, что доильный аппарат SAC работает эффективнее, чем обычный аппарат, применяемый в хозяйстве.

За основу экономического расчета была принята  разность удоев коров экспериментальной  и контрольной групп. Эта разность по дням проведения экспериментов составляла от 1,17 до 1,88 кг при каждой дойке.

 

 

1 – величина  разового удоя коров экспериментальной  группы;

2 – разница температур сосков коров контрольной группы;

3 – величина  разового удоя коров контрольной  группы;

4 – разница  температур сосков коров контрольной группы

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

1 – средняя  разница максимальных   температур  вымени  коров  экспериментальной   группы;

2 – средняя  разница средних температур вымени  коров контрольной группы;

3 – средняя  разница максимальных температур  вымени коров контрольной группы;

4 – средняя  разница средних температур вымени  коров экспериментальной группы.

 

 

 

 

б)

 

Рисунок 8 – Зависимости экспериментальных данных:

а) изменение средней разницы температур Т^оС сосков и среднего разового удоя коров экспериментальной и контрольной групп во время эксперимента;

б) изменение усредненной разницы температур Т^оС вымени коров экспериментальной и контрольной групп;

Следует особо подчеркнуть, что эта разница  не является результатом увеличения продуктивности коров экспериментальной  группы, а является результатом более  полного выведения молока из вымени (назовем это полнотой доения).

Таким образом, повышение разового удоя животных при применении адаптивного доильного аппарата позволяет улучшить полноту выведения молока из вымени в результате чего:

• на 1,2 – 2,0 кг увеличивается разовый удой;
• на 0,2 – 0,4 % повышается содержание молочного жира;
• на 30 – 60 дней удлиняется латентный период животного;
• сокращается количество заболевших маститом коров.

 

 

 

 

Технологическая система машинного доения коров

 

 

Производство молока на животноводческих фермах в большой степени зависит  от эффективности функционирования технологической системы машинного  доения коров, включающей в себя животных, доильную установку, обслуживающий  персонал (дояров-операторов и других работников, прямо или косвенно влияющих на процесс машинного доения). Эффективность  функционирования 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 слесарями-наладчиками  контрольных и обслуживающих  операций за доильной установкой.