Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной связью

12.11.2014

Процесс доения имеет три фазы:
1. Начало доения, когда доильный аппарат должен стимулировать отдачу молока.
2. Доение с наибольшей отдачей молока, когда доильный аппарат должен быстро отводить все выдаиваемое молоко.
3. Конец доения, когда доильный аппарат должен стимулировать отдачу молока, чтобы вызвать повторный припуск его у некоторых коров и сократить до минимума ручное додаивание.
Во всех фазах аппарат не должен причинять вреда вымени, а для перехода от одной фазы к другой не должен требоваться дополнительный ручной труд.
К аппарату в каждой фазе его работы предъявляют следующие требования:
1. Первая фаза — начало доения. Доильные стаканы должны быть такими, чтобы их можно было легко и быстро надевать на соски, но они не должны наползать на вымя до такой степени, чтобы происходило перекрывание соскового канала у основания соска. Сосковая резина должна осуществлять такое периодическое сжатие, которое стимулирует отдачу молока. Частота пульсаций, соотношение тактов и величина вакуума должны быть оптимальными для стимулирования отдачи молока и осуществляться машиной надежно и устойчиво без затраты ручного труда.
2. Вторая фаза — доение с наибольшей скоростью. Доильные стаканы могут работать со слабо выраженной пульсацией (без наползания). Вакуум может быть несколько понижен. Отсасывание молока происходит непрерывно. Сосковая резина — в полусжатом состоянии. Сечения молочных трубок не должны нигде перекрываться и задерживать молоко.
3. Третья фаза — конец доения (похожа на первую фазу). Скорость отдачи молока меньше, доильные стаканы не должны наползать на соски, и передержка аппарата не должна приносить вреда соскам и вымени.

Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

Этим требованиям удовлетворяет трехтактный доильный аппарат с положительной обратной связью, отличающийся от обычного устройством коллектора и пульсатора. В первой фазе он работает по трехтактному способу, не вызывая неприятных ощущений у коровы, и способствует стимулированию отдачи молока. Как только произойдет припуск молока и оно потечет по молочному шлангу, вакуум под сосками и камере коллектора (рис. 88) при такте сосания понизится. Это автоматически переводит доильный аппарат на непрерывное отсасывание молока путем выключения клапана коллектора (вторая фаза). При понижении вакуума в молочном шланге сила, действующая на верхний клапан вниз, становится недостаточной, чтобы вызвать открытие верхнего клапана и осуществление такта отдыха. Пульсатор же здесь работает таким образом, что обеспечивает, как и в аппарате «Темп», непрерывное отсасывание Так продолжается все время, пока происходит бурная отдача молока и, следовательно, имеет место пониженный вакуум во второй камере коллектора. При уменьшении скорости отдачи молока до 1 л/мин начинает работать коллектор и наступает третья фаза, при которой трехтактный доильный аппарат работает нормально. При такой работе передержка стаканов на сосках безвредна. У коров, способных вторично припускать молоко, этот припуск может возникнуть, и если он будет достаточно сильным, доильный аппарат вторично перейдет на непрерывное отсасывание и т. д.
Таким образом, в данном автоматическом устройстве осуществляется действие положительной обратной связи на самом технически выгодном принципе, когда переход на непрерывное отсасывание не сопровождается увеличением расхода энергии. Для заполнения молочного шланга молоком или освобождения его от молока требуется не больше секунды. Следовательно, через секунду или даже меньше после припуска молока происходит автоматическое переключение с трехтактного способа доения на непрерывное отсасывание.
Параметры этой автоматики легко поддаются расчету. Методика расчета пульсатора с регулируемым давлением в меж-стенном пространстве нами уже приводилась. Порядок расчета следующий.
1. Предварительно определяется (экспериментальным путем) падение вакуума в молочном шланге при разных расходах жидкости (например, при расходе 1 л/мин падение вакуума составляет 2 см. рт. ст.).
2. Для среднего размера соска и данного доильного стакана экспериментально определяется наибольшая разность давлений под соском и в межстенном пространстве, которая не приостанавливает вытекания молока при сжатии сосковой резины (например, при вакууме 40 см рт. ст. эта разность давлений составляет 20 см рт. ст.).
3. Определяется минимальная разность давлений, обусловливающая ту наименьшую степень сжатия сосковой резины, которая обеспечивает работу доильного стакана без наползания (10 см рт. ст.).
4. Определяются диаметры верхнего и нижнего клапанов пульсатора ;и диаметр верхнего клапана коллектора.
Приводим расчет. Известны следующие исходные величины: вакуум в трубопроводе h=40 см рт. ст.; наибольший вакуум в верхней камере 4 пульсатора h1=30 см рт. ст.; наименьший вакуум в верхней камере 4 пульсатора h2=20 см рт. ст.
При соединении межстенного пространства доильных стаканов с верхней камерой пульсирующего вакуума пульсатора (вместо нижней) разность давлений, действующих на сосковую резину, будет изменяться от
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

до
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

По наибольшему и наименьшему вакуумам в межстенном пространстве доильных стаканов находим диаметр верхнего клапана коллектора. Для надежной работы коллектора верхний клапан должен открываться уже при вакууме 21 см рт. ст. Диаметр верхнего клапана коллектора находим из уравнения
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

где dм.к — диаметр мембраны коллектора;
dв.к.к — диаметр верхнего клапана коллектора.
После подстановки значений вакуума получим
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

В этом расчете не учтен коэффициент активности мембраны. Для мембраны коллектора, изображенного на рис. 50 и 52, этот коэффициент равен приблизительно 0,3. Тогда
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью

Практически, конечно, величина dв.к.к в некоторой степени зависит еще и от жесткости мембраны, и поэтому полученное значение для диаметра верхнего клапана нуждается в корректировке. Более точных результатов можно добиться в расчете коллектора новой конструкции, изображенной на рис. 53.
Здесь коэффициент активности мембраны близок к единице Кроме того, динамическая сила от движения молока в направлении, противоположном движению стержня, способствует более надежному действию обратной связи в этом автоматическом устройстве.
Чтобы при хорошей отдаче молока произошло выключение коллектора и доильный аппарат переключился на непрерывное отсасывание, необходимо обеспечить падение вакуума в молочном шланге на 2—3 см рт. ст. Такое падение вакуума в мелочном шланге происходит при скорости доения около 1,0—1,5 л/мин (табл. 24).
Трехтактный доильный аппарат с положительной обратной  связью