Новости
28.03.2024
28.03.2024
27.03.2024
|
Коллекторы12.11.2014
Коллектор служит для сбора молока из отдельных доильных стаканов. Из коллектора молоко отводится в доильное ведро, флягу или молокопровод. В тех доильных аппаратах, которые имеют доильные ведра, подвешиваемые под брюхом коровы, коллектор отсутствует, так как молоко прямо из доильных стаканов поступает в ведро. Это устройство действует следующим образом. Когда стаканы находятся на сосках, шарики располагаются в специальных карманах и не препятствуют перетеканию молока из стаканов в коллектор. При спадании стакана струя воздуха приподнимает шарик и он немедленно закрывает внутреннее отверстие коллектора, присасываясь к нему. Однако при этом остается щель определенного сечения, поэтому при надевании стакана на сосок со всех сторон шарика устанавливается одинаковый по величине вакуум. Благодаря этому шарик снова опускается в карман, и процесс доения восстанавливается. Такие коллекторы хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации, так как обладают следующими преимуществами: их молочные патрубки не имеют косых срезов, что удлиняет срок службы молочных трубок; не применяются молочные краны; промывка шариков очень проста, что повышает чистоту молока. Коллектор трехтактной доильной машины ДА-3М (рис. 50) по конструкции несколько сложнее коллекторов других машин, так как в нем есть устройство для осуществления такта отдыха за счет сокращения такта сжатия. В схеме этого коллектора имеется четыре камеры. Камера 1 является по существу трубкой и всегда находится под вакуумом. Камера 2 служит для сбора молока, в ней действует пульсирующий вакуум. Камера 3 — это камера атмосферного давления, так как через небольшие отверстия она постоянно соединена с атмосферой. Камера 4 (верхняя) получает пульсирующий вакуум от пульсатора, с которым она соединена через патрубок 5 и резиновый шланг. Четыре патрубка 7 соединяют эту камеру с доильными стаканами. В середине коллектора находится стержень, к которому прикреплены сверху мембрана 6, а снизу два клапана 8 и 9, осуществляющие необходимые переключения. Мембрана 6 под действием разности давлений в камере 4 может поднять стержень вверх, и тогда верхний клапан 8 закроется. Когда в камере 4 устанавливается атмосферное давление, мембрана не может удержать клапан 8 в закрытом состоянии, и он открывается, но одновременно закрывается клапан 9, отделяющий камеру 2 от камеры 1. Следовательно, движение стержня вверх и вниз сопровождается изменением давления в камере 2. Взаимодействие коллектора и доильных стаканов схематически показано на рис. 51. При такте сосания (рис. 51, а) в камере 4 коллектора действует вакуум, следовательно, верхний клапан закрыт, а нижний открыт. Это обеспечивает действие разности давлений в обеих камерах доильных стаканов, т. е. внутри сосковой резины и в межстенном пространстве 5. При такте сжатия (рис. 51, б) в камеру 4 коллектора и межстенное пространство 5 доильных стаканов поступает воздух, и сосковая резина сжимается, но клапаны в коллекторе еще не успевают переключиться (это обусловлено тем, что площадь верхнего клапана коллектора значительно меньше площади мембраны). При такте отдыха (рис. 51, б) после переключения клапанов в обеих камерах доильного стакана действует атмосферное давление. Приводим краткий анализ работы коллектора. Пульсирующий вакуум передается из пульсатора в камеру 4 коллектора. В момент, когда в верхней камере коллектора вакуум (рис. 51, а), на мембрану действует сила снизу вверх, равная, где h — величина вакуума; Рм.к — площадь мембраны коллектора; К" — коэффициент активности мембраны. Одновременно на верхний клапан действует сила сверху вниз, равная где Рв.к.к — площадь верхнего клапана коллектора. Поскольку сила Рм.к в несколько раз больше силы Рв.к.к, верхний клапан надежно закрыт, а нижний открыт. Под сосками коров —вакуум, происходит такт сосания. Затем в камеру 4 коллектора из пульсатора поступает воздух, и вакуум в ней снижается. Этот процесс по времени происходит по уже известной логарифмической кривой, полученной для пульсатора, а именно: где tз.к — время заполнения воздухом камеры 4 коллектора и межстенного пространства доильных стаканов; h — величина вакуума; К2 —коэффициент пропорциональности; h1 — величина вакуума, при .которой силы, действующие на мембрану и верхний клапан, становятся равными, после чего происходит переключение клапанов. Сечения трубок, через которые камеры коллектора и меж-стенное пространство доильных стаканов заполняются воздухом, значительно больше, чем сечения аналогичных трубок в пульсаторе, а потому здесь процесс протекает значительно быстрее. При этом до момента, цока не наступит равенство сил, действующих на мембрану и верхний клапан, последний будет закрыт. Для момента равенства сил можно написать следующее уравнение: откуда При диаметрах мембраны 40 мм, [верхнего клапана — 10 мм, h =38 см. рт. ст. и К"' = 0,3 Благодаря этому до переключения клапанов вакуум в камере 4 коллектора и межстенном пространстве доильных стаканов уменьшается до 8 см рт. ст., и в это время сосковая резина подвергается сжатию (сплющиванию) (см. рис. 51, б). После переключения клапанов (рис. 51, в) через открывшийся верхний клапан воздух заполняет Камеру 2 и все подсосковые пространства доильных стаканов — наступает такт, отдыха. При такте сжатия молоко успевает стечь из молочных трубок в коллектор, а поэтому, когда подсосковое пространство заполняется воздухом, молоко с ним не встречается. Длительность сжатия сосковой резины можно определить из выражения: Первое слагаемое правой части уравнения — это время заполнения воздухом межстенного пространства доильных стаканов, начиная с вакуума, равного — 10 см рт. ст., то момента переключения клапанов; второе слагаемое — время заполнения воздухом пространства под сосками до вакуума 10 см рт. ст., после чего сжатие резины прекращается, и наступает такт отдыха при выпрямленной сосковой резине. Минимальная разность давлений на сосковую резину снаружи внутрь, необходимая для ее сжатия, составляет 10 см рт. ст. Эта величина была установлена экспериментально. Коэффициенты К2 и К3 отличаются один от другого, так как величина каждого из них определяется величиной заполняемого объема и сечением канала, по которому поступает воздух. Как видно из выражения (37), длительность такта сжатия можно в некоторой степени изменять, меняя сечения трубок и каналов, по которым поступает воздух, или иногда прибегая к дросселированию. В трехтактных доильных аппаратах никакой .регулировки сечений трубок и каналов для впуска воздуха не применяется. Поэтому длительность такта сжатия по абсолютной величине практически не изменяется. Это важно учитывать при анализе влияния изменения числа пульсаций на относительную длительность тактов. При (увеличении числа пульсаций относительная длительность такта сосания остается приблизительно постоянной, относительная длительность такта сжатия увеличивается, а такта отдыха — уменьшается. При некотором критическом числе пульсаций такт отдыха будет равен нулю. При нормальном числе пульсаций длительность такта отдыха определяется в основном длительностью второго такта пульсатора. Если из длительности второго такта пульсатора вычесть длительность такта сжатия в доильных стаканах, то получится длительность такта отдыха. Однако здесь следует внести поправку, так как фактически такт отдыха удлиняется за счет времени, в течение которого происходит переключение клапанов (нижний открывается, а верхний закрывается). Нижний клапан может открываться только после того, как наступит момент равенства где Рн.к.к — площадь нижнего клапана коллектора; h'' — величина вакуума в камере 4 коллектора. Отсюда С момента переключения клапанов до образования вакуума под сосками коровы также проходит некоторое время. В результате сосковая резина на момент подвергается расширению (изнутри наружу). Затем наступает такт сосания, который, естественно, несколько сокращается за счет удлинения такта отдыха. Конструкция коллектора доильной машины ДА-3М показана на рис. 52. При трехтактном способе доения коллектор необходим и для доильного аппарата с подвешиваемым ведром. Коллектор машины ДА-ЗМ может работать от любого пульсатора, применяющегося в современных доильных машинах, и с любыми доильными стаканами. Из этого вытекает, что любую доильную машину можно перевести на трехтактный способ работы, заменив в ней коллектор, о чем уже упоминалось выше. Этот коллектор сконструирован так, что впуск в него воздуха ограничивается сечением отверстий. В направляющей 10 нового коллектора имеется три отверстия диаметром 2 мм вместо шести отверстий, которые были в коллекторе старой конструкции. Полезность этого изменения проверена экспериментально. Недостатком конструкции коллектора машины ДА-3М является то, что патрубки пульсирующего вакуума расположены выше молочных патрубков. Для удобства надевания доильных стаканов и более надежного отключения их от вакуума, когда они не надеты на соски, патрубки пульсирующего вакуума нужно расположить на одном уровне с молочными патрубками. Но это требует переконструирования всего коллектора. Для улучшения конструкции коллектора можно предложить изготовлять его крышку 7 из пластмассы, так как она не имеет деформирующихся деталей, которые могли бы повлиять на правильность работы коллектора. Весьма желательно его корпус 11 изготовлять из прозрачной пластмассы, чтобы можно было контролировать процесс доения и работу коллектора, а также упростить конструкцию молочного шланга, удалив из него смотровую трубку. Уменьшение веса коллектора целесообразно компенсировать увеличением веса доильных стаканов или навешиванием четырех грузов на молочные трубки. Можно, конечно, пойти и по другому пути — создать коллектор новой конструкции, свободной от всех отмеченных недостатков и прежде всего от недостатков, связанных с работой мембраны. Находящийся в производстве коллектор для трехтактного способа доения имеет своеобразное расположение мембраны и клапанов, при котором параметры его работы зависят от упругости мембраны, так как мембрана испытывает при работе большие напряжения и сильно вытягивается. При расчете коэффициент активности ее принят равным 0,3. Коллектор новой конструкции (рис. 53) также имеет мембрану, но она всегда прижата к рабочему месту стержня клапана и играет роль уплотнителя-герметизатора. Коллектор состоит из корпуса с камерами 1 и 2 и крышки с камерой 3. Крышка находится не сверху, а снизу. Внутри корпуса расположен стержень 4 с двумя клапанами 5 и 6. Нижний конец стержня 7 переходит в круглую плоскую шайбу, которая входит в корпус коллектора с небольшим зазором. Между крышкой и корпусом зажимается мембрана 8. Коллектор действует следующим образом. К камере 3 подводится пульсирующий вакуум от пульсатора. В камере 2 — постоянный вакуум, так как через патрубок 9 она соединена с доильным ведром. При такте сосания (рис. 53, а) в камере 3 — вакуум. Мембрана опускается вниз, клапан 6 закрыт, а клапан 5 открыт, и в камере 1 действует разность давлений. Сюда по патрубкам 10 поступает из сосков молоко, которое затем перетекает в камеру 2 и далее по патрубку 9 попадает в доильное ведро или молокопровод. Когда в камеру 3 поступает воздух, он заполняет и межстенное пространство доильных стаканов; при этом сосковая резина сжимается. К концу заполнения камеры 3 и межстенного пространства доильных стаканов воздухом, после того как наступит равенство сил, действующих на стержень 4 сверху и снизу, произойдет переключение клапанов: клапан 5 закроется, а клапан 6 откроется (рис. 53, б). В камеру 1 начнет входить воздух через открывшийся клапан 6. Из камеры 1 воздух пройдет и под соски, и наступит такт отдыха. Затем из камеры 3 опять начнет отсасываться воздух, что вызовет опускание стержня 4 вниз, клапан 6 закроется, а клапан 5 откроется. Наступит такт сосания. Рабочая часть клапана 6 сделана из резины в форме кольца. При разборке коллектора это кольцо снимается, что позволяет вынуть из корпуса стержень 4. Все остальные детали и их взаимное расположение хорошо видны из рисунка. При работе аппарата во взаимодействии клапанов и мембраны в определенные моменты бывает равновесие сил, возникающих от разности давлений. Их легко определить, если условно считать вес клапанов равным нулю и исключить влияние упругости мембраны 8. Перед открытием верхнего клапана вакуум в камере 2 будет иметь номинальное значение h, в камере 3 он будет иметь несколько меньшее значение h1, обусловленное тем, что площадь мембраны больше площади клапана 6. Поэтому можно записать: где Fм — площадь мембраны; Fв.к — площадь верхнего клапана. Площадь клапана 5 больше площади клапана 6. Когда клапан 5 закроется, над ним устанавливается атмосферное давление и на него будет действовать сила вниз. При отсасывании воздуха из камеры 3 наступает момент равновесия сил, действующих на мембрану вверх и на клапан 5 вниз. Этому положению соответствует следующее уравнение: где Рн.к — площадь нижнего клапана; h2 — вакуум в камере 3 в момент равноденствия сил. Эти два уравнения позволяют ориентировочно определить основные размеры клапанов и мембраны коллектора, необходимые для его конструирования, исходя из заданных параметров коллектора, с некоторыми поправками на вес клапанов и упругость мембраны. Верхнее расположение молочных патрубков 10 обеспечивает хорошее отключение доильных стаканов, а резиновое кольцо клапана 6 — удобную сборку и разборку коллектора. При рабочем ходе аппарата, т. е. когда из сосков коровы течет молоко, режим работы коллектора изменяется. Закрытию клапана 5 препятствует поток молока. Это удлиняет такт сосания и обеспечивает впуск воздуха в камеру 1. При бурном истечении молока действие тактов сжатия и отдыха снижается, и отсасывание молока происходит почти непрерывно. При уменьшении потока молока работа аппарата переходит на четкий трехтактный режим. Таким образом обеспечивается положительная обратная связь в работе аппарата в зависимости от истечения молока, что повышает скорость доения, не увеличивая вредного воздействия аппарата на вымя при холостом ходе. Новый коллектор обладает и еще одной особенностью. Стержень с клапанами -имеет сверху головку 11, с помощью которой можно закрыть нижний клапан и -открыть верхний, что создает такт отдыха, и тогда доильные стаканы легко спадают с сосков. Когда стаканы сняты, воздух через них -поступает в ведро и снижает там вакуум до нуля. Можно ускорить этот процесс, нажав рукой на головку 11. Во время доения нажатие рукой на головку 11 несколько удлиняет такт сосания и переводит аппарат и а двухтактный способ доения. Такой прием может оказаться полезным при машинном додаивании коров, чтобы при оттягивании стаканов последние не спадали с сосков. Это может оказать пользу и при доении коров с маленькими сосками, когда спадание стаканов затрудняет проведение машинного додаивания. При применении нового .коллектора отпадает надобность в молочном кране, что существенно упрощает доильный аппарат, так как молочный кран имеет высокую стоимость и с трудом поддается промывке. Стержень же с клапанами в новом коллекторе имеет обтекаемую форму, и промывать его нетрудно. Мембрану изготовляют из пищевой резины, так как она соприкасается с молоком.
|