Обоснование системы водоснабжения доильной установки УДС-ЗА тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Щербина, Сергей Витальевич

• Щербина, Сергей Витальевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щербина, Сергей Витальевич

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Роль системы водоснабжения доильных установок в повышении качества молока

1.2 Анализ технологических линий подмывания вымени животных

на доильных установках и агрегатах

1.3 Режимы мойки и дезинфекции вымени и основные требования, предъявляемые к ним

1.4 Анализ системы водоснабжения доильной установки УДС-ЗА

1.5 Анализ исследований по регулировке температуры воды

в системе водопровода

1.6 Объект исследования

1.7 Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ УДС-ЗА

2.1 Общие закономерности очистки вымени от загрязнений перед машинным доением

2.2 Анализ режимов течения воды в системе водоснабжения УДС-ЗА

2.3 Основные закономерности организации технологического процесса очистки вымени коров на УДС-ЗА

2.4 Анализ работы диафрагменного насоса системы

водоснабжения УДС-ЗА

2.5 Обоснование вместимости агрегата водоснабжения

доильной установки

2.6 Исследование теплопотерь в системе водоснабжения УДС-ЗА

водоснабжения серийной установки УДС-ЗА

2.6.2 Распределение температуры воды в циркуляционной системе водоснабжения УДС-ЗА

2.6.3 Стабилизация температуры воды в системе подмывания вымени коров УДС-ЗА

2.7 Анализ работы пневморегулятора температуры воды

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Общая программа и методика исследования

3.2 Описание приборов и экспериментальной установки

3.3 Частные методики экспериментальных исследований

3.3.1 Методика определения физических показателей моющих средств и загрязнений вымени

3.3.2 Методика оптимизации режимов очистки вымени коров

3.3.3 Методика определения теплопотерь в системе водоснабжения

3.3.4 Методика оптимизации струйного пневматического регулятора

3.3.5 Методика определения качества очистки вымени и сосков животного при подготовке к доению

3.3.6 Методика исследования и обоснования параметров насоса-смесителя в режиме очистки вымени

3.3.7 Методика определения энергетических показателей процесса очистки вымени

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ УДС-ЗА

4.1 Анализ загрязнений вымени коров

4.2 Режимы течения воды в системе водоснабжения УДС-ЗА

4.3 Качество очистки вымени и сосков коровы при подготовке

к доению

4.4 Режимы очистки вымени коров от загрязнений

4.5 Удельная энергия адгезии загрязнений вымени к его поверхности

4.6 Результаты исследования и обоснования параметров насоса-смесителя

4.7 Анализ результатов экспериментального исследования температурного режима в системе водоснабжения доильной станции УДС-ЗА

4.7.1 Анализ результатов исследования температурного режима

в серийной системе водоснабжения УДС-ЗА

4.7.2 Анализ температуры воды в циркуляционной системе подмывания вымени коров доильной станции УДС-ЗА

4.7.3 Анализ тепловых потерь в системе подмывания вымени

4.8 Анализ оптимизации струйного пневматического регулятора

5. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Методика расчета кольцевой системы водоснабжения УДС-ЗА

с автоматическим регулятором температуры воды

5.2 Экономическая эффективность использования результатов исследования

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование системы водоснабжения доильной установки УДС-ЗА»

ВВЕДЕНИЕ

В экономическом и социальном развитии Российской Федерации важное значение принадлежит сельскохозяйственному производству, повышению эффективности всего аграрного сектора. В этом направлении в настоящее время предстоит предпринять ряд мер по стабилизации положения в агропромышленном комплексе, укреплению материально-технической базы, созданию разветвленной сети перерабатывающих предприятий по обеспечению пропорционального и сбалансированного развития его отраслей.

Несмотря на значительное сокращение производства за последние годы, задача создания современных образцов техники и средств механизации технологических процессов в животноводстве остается актуальной. Необходимы также машины и оборудование, которые отвечали бы требованиям мировых стандартов.

Большого внимания требует развитие молочного животноводства, повышение продуктивности коров и общего производства молока, снижение потерь и повышение качества продукции. При этом задачи науки и практики в области механизации молочного животноводства огромны.

Интенсификация молочного животноводства связана с дополнительными вложениями частных и государственных средств не только на селекцию животных, но и внедрение новой и усовершенствованной техники и технологии, совершенствование форм организации производства и труда /1,2, 3/. Поэтому совершенствование методов использования доильного оборудования, конструкции доильных установок и организации труда на них является одним из приоритетных направлений в развитии молочного животноводства в условиях перехода к рыночной экономике и многоукладности хозяйствования /4,5,6,7/.

В летний период времени во всех хозяйствах зоны Северного Кавказа, Поволжья и других регионов России коровы содержатся в летних лагерях, на выгульных площадках вблизи молочных ферм, реже - на пастбищах. Широ-

кое распространение в этих условиях получили универсальные доильные станции типа УДС-ЗА /8/. К началу 1995 года только в хозяйствах Ростовской области их количество превысило две тысячи штук. Почти половина из них относится к основному варианту исполнения и оборудованы молокопроводом /1/. Для подготовки вымени коровы к доению установки оснащены водопроводной линией с разбрызгивателями, а также агрегатом водоснабжения с прямоточным котлом для подогрева воды и баком холодной воды. Подача воды в линию водопровода осуществляется диафрагменным насосом с пневмоприводом от вакуумной системы.

Технологическая линия подмывания вымени животных на УДС-ЗА имеет ряд существенных недостатков, что снижает эффективность использования их в хозяйствах. По данным наблюдений в системе подмывания вымени коровы не соблюдается температурный режим, что особенно заметно ранней весной и поздней осенью, когда теплопотери в окружающую среду наибольшие. Регулировка температуры воды вручную посредством пробкового крана насоса-смесителя затруднена, а иногда и невозможна. Контроль температуры воды через пробный краник целиком зависит от субъективной оценки проверяющего и, кроме того, не соответствует действительной температуре воды, которая в различных точках водопровода, а тем более у разбрызгивателей значительно ниже, чем в начале водопровода /9/. Тупиковая схема системы водопровода предопределяет наличие застойных участков, в которых вода быстро остывает и не соответствует зоотехническим нормам. Качество обмыва поверхности вымени и сосков животных не соблюдается, что наряду с другими причинами приводит к снижению качества молока. Об этом свидетельствует то, что в 1993 году 21,2 % молока, полученного на установках УДС-ЗА в хозяйствах Ростовской области, принято молочными заводами вторым сортом /1/.

Устранение отмеченных недостатков составляет резерв повышения качества молока, снижения его себестоимости и уменьшения трудозатрат на выполнение технологических операций.

Повышение производительности труда и обеспечение высокого качества получаемого на УДС-ЗА молока путем совершенствования технологического процесса подмывания вымени коров перед доением составляет один из актуальных вопросов молочного животноводства, решению которого посвящена настоящая работа. Вопрос этот является составной частью важной народнохозяйственной проблемы повышения качества и устранения потерь сельскохозяйственной продукции.

Поэтому в задачи исследований входили разработка основ проектирования и расчета системы водоснабжения доильной установки УДС-ЗА, совершенствование технологического процесса удаления загрязнений с поверхности вымени и сосков животных, обоснование системы регулирования и поддержания температурного режима воды в трубопроводе, оптимизация режимов обмывания вымени и параметров узлов и механизмов, а также оценка работы УДС-ЗА в усовершенствованном варианте в условиях опытного производства.

Для проведения экспериментальных исследований разработан ряд приспособлений и приборов, позволяющих определить основные показатели степени очистки поверхности вымени и сосков от загрязнений и пределы варьирования параметров изучаемой системы. На их базе предложена общая и частные методики исследований.

В результате экспериментальных исследований определены пути совершенствования процесса подмывания вымени перед доением, оптимизированы параметры термодатчика, пневмопреобразователя сигнала, регулятора температуры, обоснованы параметры составных частей и системы в целом.

Результаты исследований положены в основу разработки усовершенствованного процесса подмывания вымени коров и поддержания температурного режима в линии водоснабжения доильной установки УДС-ЗА.

По результатам выполненного исследования на защиту выносятся:

- математические модели и алгоритмы определения параметров диа-фрагменного насоса, термодатчика, терморегулятора и смесителя воды;

- теоретическое обоснование вместимости баков агрегатов водоснабжения доильной установки УДС-ЗА и режимов работы линии подмывания вымени коров с циркуляцией воды;

- теоретическое обоснование режимов обмывания поверхности вымени и сосков коров от загрязнений;

- усовершенствованная конструкция системы водоснабжения доильной установки УДС-ЗА;

- режимы работы и оптимальные параметры усовершенствованной системы водоснабжения;

- результаты оценки экономической эффективности системы циркуляционного водоснабжения доильной установки УДС-ЗА.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 РОЛЬ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК В ПОВЫШЕНИИ КАЧЕСТВА МОЛОКА

Система водоснабжения доильных установок предназначена для обмывания наружной поверхности сосков и вымени коров перед доением, прополаскивания доильных аппаратов, узлов и агрегатов молочной линии перед доением, слива остатков молока и удаления загрязнений с поверхности доильных стаканов, коллектора молочных шлангов, молокопровода, охладителя молока, молочного насоса и емкости-накопителя молока после доения, дезинфекции поверхностей указанных узлов и агрегатов. Поэтому система водоснабжения оснащена узлами, устройствами и агрегатами для создания запаса воды (холодной и горячей), подачи холодной или подогретой воды, создания требуемого температурного и скоростного режима, приготовления моющих и дезинфицирующих растворов.

Поступающее на молочные заводы и приемные пункты молоко подразделяется на сорта (таблица 1.1) в зависимости от физико-химических и бактео-рологических показателей /10/. Химический состав его, вкус, запах, наличие патогенных и непатогенных микроорганизмов, а также механическая загрязненность, определяют качество молока и степень его ценности как пищевого продукта и сырья для получения масла, сыра, молочных консервов и кисломолочной продукции /11,12,13,14/.

При машинном доении молоко проходит от сосков вымени коровы через многочисленные узлы доильной установки до молочного танка, каждый из которых оказывает влияние на его качественные показатели. По данным Дж.Девиса /15/, химический состав молока при транспортировании его по мо-локопроводу и шлангам изменяется незначительно, а бактериальная загрязненность быстро увеличивается. Механическая загрязненность в основном зависит

от первоначальных операций, связанных с подготовкой вымени и сосков коровы к доению.

Таблица 1.1

Качественные показатели молока

Наименование показателей Норма для сортов

Высшего Первого Второго

Запах и вкус Свойственные для молока без посторонних запахов и вкусов Допускается слабо выраженный кормовой запах и привкус в зимне-весенний период

Кислотность, 0 пр 16-18 16-18 16-20

Степень чистоты по эталону, не ниже группы I I II

Бактериальная обсемененность, тыс./см3 до 300 300-500 500-4000

Содержание соматических клеток, о тыс./см , не более 500 1000 1000

Исследования Карташевой В.М./16Д7/, Воловенко О.С. /18/, Ardan G.M. идр./19/, BartmannR.. /20/и др./21,11,14,22,23,24/показывают, что чистота и стерильность являются основными факторами в производстве высококачественного молока.

Оценка чистоты доильно-молочного оборудования производится по нормам, утвержденным «Санитарными и ветеринарными правилами для молочных ферм колхозов и совхозов» /25/, а также рекомендациями ВНИИВС (Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарии и санитарии) /17/.

1.2 Анализ технологических линий подмывания вымени животных на доильных установках и агрегатах

Самые простые в конструктивном исполнении технологические линии подмывания вымени животных имеют стационарные доильные агрегаты со сбором молока в ведра - 3 - ТДА, АД-100, АД-100А, ДАС-2Б, М-бЮ(ГДР) и другие /26,27,28,29/.

В первых из них подмывание вымени животных осуществляется с использованием оцинкованного ведра (подойника), закрепленного за каждой дояркой. Для подмывания вымени коровы доярка заливает в ведро подогретую воду (40 - 45° С), вручную обмывает поверхность вымени и сосков, обтирает их салфеткой (полотенцем), периодически меняя воду в ведре. Этот способ обмывания вымени животных довольно трудоемок и требует больших затрат времени. Качество обмытых поверхностей вымени и сосков животных полностью зависит от добросовестности работы доярки, т. к. основными влияющими на них факторами являются тщательность обмывания, чистота используемых воды и салфетки.

В стационарных доильных установках с молокопроводом (АДМ-8, АДМ-12) для доения коров в стойлах коровника используется та же ручная технология подмывания вымени животных с использованием подойника с полотенцем.

Более механизирована операция подмывания вымени животных перед доением в доильных установках для доения коров в доильных залах УДЕ-8, УДТ-8, а также в автоматизированных установках УДА-16А и УДА-8А со станками типа елочка и тандем. Механизирована подача теплой воды к выме-

ни животных специальным трубопроводом, на котором устанавливаются разбрызгиватели. Разбрызгиватели известны двух типов: пистолетный и поворотный - в зависимости от конструкции запирающего устройства.

Установки, предназначенные для доения коров в доильных залах, подключаются к стационарной водопроводной сети, оснащаются нагревателями с автоматизированным регулированием температуры воды. Нагреватели воды используются во время дойки коров для поддержания температурного режима в системе трубопровода с разбрызгивателями, а после дойки работают в системе циркуляционной промывки доильного и молочного оборудования. В режиме подмывания вымени скоростной напор воды зависит от давления во внешней водопроводной сети. В режиме циркуляционной промывки транспортирование моющих растворов по молокопроводу осуществляется пневмоспо-собом. Скоростной режим промывки полностью зависит от производительности вакуумного насоса и глубины создаваемого разрежения.

Водопроводная линия для подачи теплой воды к разбрызгивателям в установках для доения коров в доильных залах монтируется по тупиковой схеме. Следует отметить, что в доильных залах поддерживается определенный микроклимат с постоянной температурой, поэтому перепады температуры атмосферного воздуха не влияют на температуру воды в трубопроводе.

Совершенно другие условия эксплуатации линии водоснабжения в установках для доения коров на пастбищах и в летних лагерях (например, УДС-ЗА). Отсутствие внешней водопроводной сети, а зачастую и источников электроэнергии привело к оснащению линии водоснабжения баком для холодной воды, твердотопливным котлом-нагревателем, насосом-смесителем диафраг-менного типа. Значительные сезонные изменения температуры атмосферного воздуха, загрязнения из окружающей среды, скорость ветра и другие причины ощутимо влияют на работу узлов и агрегатов линии подмывания вымени, особенно при тупиковой схеме подачи теплой воды.

1.3 Режимы мойки и дезинфекции вымени и основные требования, предъявляемые к ним

Основными параметрами процесса мойки вымени коровы являются температура и скорость воды, продолжительность воздействия её на обмываемую поверхность, состав моющих или дезинфицирующих растворов. К настоящему времени комплексных критериев оценки режима очистки вымени, учитывающих эти показатели, нет. Однако известно /5,30,31,32,33,34/, что для отечественных доильных установок температура моющих растворов колеблется от 338 до 343°К, скорость течения раствора от 0,2 до 0,4 м/с, а продолжительность мойки составляет 10...25 минут. В отношении скорости потока моющих жидкостей, рекомендации исследователей расходятся. Беляевский Ю.И. считает оптимальной для мойки молокопровода скорость моющего раствора 0,41 м/с /35,36/, Курунин П.А. - 1,2 м/с /37/, Дегтярева Г.П. - 1,5 м/с /38/, Браги-на А.Е. /39/ - еще большую. Сведений о рекомендации скорости водного потока при подмывании вымени коров нет.

Процесс удаления загрязнений с поверхности долгое время представлялся состоящим из двух этапов. Предварительный первый этап ассоциировался с набуханием пленки загрязнений в потоке жидкости. Второй характеризовался сдвигом пленки под напором турбулентного потока. По данным Веприцкого A.C. и Брагиной А.Е. работа адгезии пленки загрязнений со стенкой молоко-провода должна быть меньше работы турбулентного потока моющего раство-

ра/40/:

(1.1)

где р - плотность моющего раствора; т - длительность мойки;

- безразмерный коэффициент;

А и А2 - площади поверхности трения молокопровода и поперечного сечения потока раствора; - число Рейнольдса;

V- кинематическая вязкость раствора;

с1 - внутренний диаметр молокопровода;

Ож_в - межфазная энергия на границе жидкость-воздух;

0 - угол смачивания материала трубопровода.

Данная формула не учитывает состав загрязнений, а особенности моющего раствора оцениваются только плотностью и кинематической вязкостью. Следовательно, формула отражает только механику отделения частиц загрязнений от поверхности за счет кинетической энергии потока.

Для загрязнений, содержащих белок и молочный жир, Доронин Б.А. /41/ предложил более сложную схему состава загрязнений в молокопроводе. Загрязнения по его данным образуют пристенный слой и основной слой при наличии поверхности раздела между слоями и у стенки молокопровода. Поэтому кинетика удалений этих загрязнений различна. Для пристенного слоя загрязнений, состоящих из молочного жира, им предложена формула определения скорости моющего раствора, достаточной для удаления жировых шариков.

Так при 4000 < Яе < 10/Дг

и>

2 0 0 25

10,2-а1 о+Зсоэ — сГ'^тв , ~ ~

1-3 2 о .„6©

V У1Ж

Г12-зш4®-8$т6®1 ' , (1.2)

где а ].з - межфазная энергия на границе молочный жир - моющий раствор, дж/м2; гж - радиус жирового шарика , м . Рекомендуемая им скорость потока для стеклянных труб должна быть не менее 2,5 м/с при продолжительности мойки 2 минуты.

ч

Отсутствие единого мнения среди исследователей объяснимо разнообразием конструкций молочных линий доильных установок, различием физико-химических показателей используемой воды и растворов на ее основе и другими причинами /42,43,44,45/.

Сложный состав загрязнений поверхности вымени, и характер воздействия на обрабатываемую поверхность потока воды, существенные различия характеристик поверхностей молокопровода и кожного покрова вымени обуславливают необходимость всесторонних исследований и экспериментальной проверки режимов обмывания поверхности вымени перед доением.

1.4 Анализ системы водоснабжения доильной установки

УДС- ЗА

В хозяйствах зоны Северного Кавказа круглогодовое стойловое содержание коров широкого распространения не получило. В зимний период коров доят преимущественно в стойлах на доильных установках АД-100 и ДАС-2Б. Летом около 70% поголовья доится в летних лагерях на доильных площадках, оборудованных доильными установками типа елочка, тандем и УДС - ЗА. Наиболее широкое распространение получили доильные станции УДС-ЗА, которых насчитывается около 8000 комплектов /9/.

Затраты времени на подготовительно-заключительные операции доения коровы (подготовка вымени к доению, надевание доильных стаканов, машинное и ручное додаивание, переходы, отключение и снятие аппарата, слив молока) и другие операции приведены в таблице 1.2 (по данным 191).

Анализ данных этой таблицы по времени, затрачиваемому на подмывание вымени коров, указывает на более сложные условия выполнения этой операции при доении в летних лагерях. Зачастую, это прямо связано со степенью загрязненности вымени животного при содержании на открытом воздухе. Отмечено резкое колебание температуры воды в линии подмывания выме-

ни (от 5 до 60°С), особенно при отсутствии расхода воды из системы. Кроме того, эксплуатация доильных установок УДС-ЗА показала необходимость защиты систем и водопровода от попадания пыли, насекомых, частиц растительности и кормов.

Таблица 1.2

Затраты времени в секундах на выполнение ручных операций доения коров на установках УДС-ЗА

Наименование операций доения Место установки доильной станции УДС-ЗА

Колхоз "Рассвет" Родионово -Несветай-ского р-на, Ростовской обл. Опх ВНИПТИМЭСХ Ростовской обл.

Доильный зал Летний лагерь

1 2 3 4

Вариант исполнения установки 01 Основной 01

Марка доильных аппаратов ДА-ЗМ ДА-ЗМ "Волга"

Впуск и выпуск I коровы 16,9 28,0 22,0

Подмывание вымени, сдаивание первых струек молока, вытирание 7,3 20,0 68,0

Подвешивание аппарата 11,0 12,0 12,9

Машинный додой и снятие аппарата 22,8 32,0 22,6

Проверка полноты выдаивания, ручной додой - - 2,5

Продолжение таблицы 1.2

1 2 3 4

Переходы 9,5 7,0 1,3

Простои 28,4 50,0 32,2

Раздача кормов во время доения 2,9 6,0 2,9

Слив молока 5,3 - 13,4

Перенос молока - - 13,9

Общее время на обработку I коровы 109,4 154,0 191,7

Время доения I коровы, мин-сек. 5'33" 7'24" 6'52"

Водяной насос-смеситель УДГ.12.010 не создает достаточно стабильного напора воды в трубопроводе подачи воды для подмывания вымени коров.

В процессе доения, особенно когда установку УДС-ЗА обслуживают четыре доярки, расход воды из линии подмывания вымени идет циклично. Промежутки между циклами достигают 15-18 минут. Продолжительность цикла составляет 1,5 - 3,0 минуты при расходе воды 0,9 - 1,5 л/мин. Такой режим работы создает условия для охлаждения воды в тупиковой сети. Ручная регулировка температуры воды коническим краном-смесителем затруднена, а иногда и невозможна из-за заклинивания конуса. Иногда пробки кранов смесителей неплотно прилегают и пропускают воду и воздух, из-за чего напор и производительность насоса резко падают /9/.

Из этого следует, что технологическая линия подмывания вымени коров несовершенна, имеет множество недоработок, не соответствует требованиям даже по основному показателю - стабильности температуры воды при подмывании. Для многих узлов характерна не только технологическая, но и просто техническая ненадежность, что в совокупности приводит к значительным издержкам во время эксплуатации.

Данных по эффективности подмывания вымени коров перед доением (по каким-либо показателям чистоты поверхности вымени и сосков после обмывания струей воды) практически нет. Поэтому оценить технологическую

линию по прямым показателям качества не представляется возможным. Однако можно с уверенностью сделать вывод об отсутствии оптимального режима в работе линии подмыва вымени коров.

1.5 Анализ исследований по регулировке температуры в системе

водопровода

В серийном исполнении линия подачи воды на подмывание вымени оснащена ручным поворотным коническим краном для регулирования подачи горячей и холодной воды и пробным краником для отбора порции воды и контроля ее температуры. Диапазон регулировки температуры довольно широк. Для прополаскивания молочной линии перед доением необходима теплая вода температурой 40- 50°С, для подачи воды на подмывание вымени рекомендуется температура в пределах 35 - 45°С. Для циркуляционной промывки молочной системы и доильной аппаратуры после удаления остатков молока используется промывочная жидкость с температурой 60 - 70°С. Ополаскивание и дезинфекция системы осуществляются при температуре 40 - 50°С /46/.

Следовательно, можно выделить два температурных режима в системе водопровода. Первый для подмывания вымени и прополаскивания (дезинфекции) с диапазоном температуры 40+5 °С. Второй для мойки молочной системы после доения с температурой 70°С. Для перехода на второй температурный режим достаточно прекратить подачу вакуума в пневмоцилиндр зажима, регулирующего подачу в смеситель горячей и холодной воды (примерно 10:1).

В различных отраслях народного хозяйства для широкого спектра конкретных задач неоднократно исследовались задачи уменьшения теплопотерь по длине трубопроводов, в баках, способы теплозащиты поверхностей /47,48/ и т.д. Довольно обширен и набор технических средств для контроля, регулирования и поддержания температуры на основе электрических, электромеханических /49/, механических, пневматических /50,51,52/, пневмомеханических,

электропневматических устройств и приборов /53,54,55/. Общие закономерности термодинамики, тепло- и массообмена изложены в фундаментальных трудах и учебниках /48,56,59,60,61/.

В условиях эксплуатации доильных установок УДС -ЗА на пастбищах и в летних лагерях наиболее доступным источником энергии является вакуум, создаваемый насосом для доения. Поэтому целесообразно использовать пневматические устройства регулирования и управления параметрами технологического процесса в линии подмывания вымени и промывки молочной системы. Основой задачи стабилизации работы линии подмывания вымени коров является выбор типа и оптимизация параметров датчика температуры, преобразователя механического сигнала в пневматический, усиление сигнала и передача его на исполнительные элементы устройства дозированной подачи горячей и холодной воды, а также динамическая устойчивость автоматизированной системы поддержания температуры воды.

В пневмопреобразователях и следящих устройствах основными показателями являются массовый расход воздуха при истечении через калиброванные отверстия, изменение абсолютного давления до и после преобразующих устройств (дросселей), время переходных процессов и т.р.

Расход воздуха в через отверстие определяется по формуле /62 /:

0=0т-цд, (1.3)

Теоретический расход воздуха в, по формуле Сен-Венана и Венцеля для невязкого сжимаемого газа через круглое отверстие и кольцевой зазор :

От=Р-р-со=Т'к-рк-сок, (1.4)

т- 2

где г - площадь сечения отверстия дросселя, м ;

т- 2

Рк - площадь кольцевого зазора, м ;

р и рк- плотность воздуха при истечении через дроссель и через кольцевой зазор, кг/м3;

со и со к- скорость истечения воздуха через дроссель и через кольцевой

зазор, м/с;

|ИД - коэффициент расхода воздуха.

Коэффициент расхода воздуха определяется экспериментально.

1.6 Объект исследования

Доильная установка УДС - ЗА основного варианта исполнения (рис. 1.1.) имеет силовой агрегат 1, две секции доильных станков 12, оборудованных мо-локопроводом 8, вакуумпроводом 3, доильными аппаратами 13, трубопроводом для подмывания вымени коров 10 с агрегатом водоснабжения 9 и промывочным трубопроводом. В состав установки входит также система первичной обработки молока, включающая фильтр-охладитель молока 15, охладительный (фригаторный) ящик 2, молочный насос 14 и молочную цистерну 16, а также кормораздатчики 7 /8, 63/.

Общий вид доильной установки УДС-ЗА

Рис. 1.1

Установка для обеспечения водой процесса обмывания вымени, доения и ухода за ней в условиях пастбищ и летних лагерей оснащена агрегатом водоснабжения, смонтированном на отдельных салазках и включающего водогрейный котел вместимостью 75 л и бак холодной воды вместимостью 150 л.

Для смешивания горячей и холодной воды используется диафрагменный насос-смеситель с приводом от вакуумной линии, для чего на нем установлен переоборудованный пульсатор доильного аппарата "Волга". Частота его пульсаций 20 -30 в минуту. На насосе-смесителе смонтирован кран ручной регулировки температуры воды в водопроводе.

Перед доением заполняют водой бак холодной воды и водогрейный котел агрегата водоснабжения, разжигают котел и нагревают воду в нем. В охладительный ящик (если доильная установка не подключена к холодильным машинам) засыпают куски льда. Пустив в работу силовой агрегат, производят прополаскивание молочной линии теплой водой и переводят доильную установку на режим доения.

В режиме доения насос-смеситель забирает горячую и холодную воду из агрегата водоснабжения, смешивает в пропорции, устанавливаемой вручную коническим краном, и выталкивает в тупиковый стальной трубопровод с расположенными на нем разбрызгивателями (4 разбрызгивателя). Разбрызгиватели установлены каждый на два соседних станка и подсоединены к трубопроводу резиновыми шлангами.

Основное направление совершенствования процесса обмыва вымени перед доением - улучшение условий удаления загрязнений с поверхности вымени и сосков, а также поддержание заданного температурного режима на протяжении всей дойки.

С этой целью объектом исследования была не только применяемая на серийных доильных установках УДС-ЗА тупиковая система подмыва вымени коров, но и модернизированная, циркуляционная система с устройством автоматического регулирования температуры воды в заданных пределах (рис. 1.2).

В отличии от существующих технологических линий на промышленных образцах УДС-ЗА в этой схеме предложено использовать кольцевую схему водопровода с возвратом охладившейся воды на повторное смешивание с горячей водой из водогрейного котла. В систему включены термодатчик, пневмоусили-тель сигнала и регулятор пропорциональности смешивания с пневмоприводом (пневмозажим).

Терморегулятор воды изготовлен в одном блоке со смесителем горячей и холодной воды (рис. 1.3), смесительная камера 1 его имеет термодатчик 2 в виде термобаллона с термоактивным воском. В резиновой пробке термодатчика устанавливается игла 3, нагруженная пружиной 4. Корпус терморегулятора 5 имеет патрубки 4, 7 и 8, дросселирующее отверстие 9 с фильтром 10.

Подвод горячей и холодной воды производится соответственно по шлангам 11 и 12, степень сжатия которых регулируется пневмозажимом, управляемым терморегулятором с помощью пневмопривода. Пневмозажим содержит корпус, шланги горячей и холодной воды, цилиндр 15, поршень с манжетой 16, шток с рамкой 17, ромбическую рамку 18 регулировки степени предварительного сжатия шлангов, возвратную пружину 19. На корпусе установлены винты 20 и 22 регулировки положения ромбической рамки и ручного управления подачей воды.

Смесь горячей и холодной воды омывает термо датчик, нагревая термоактивный воск (рис. 1.4). Конструктивно этот датчик выполнен в виде термобаллона 2 , внутрь которого вставлен резиновый патрон со штоком 4 . Между резиновым патроном и корпусом 2 находится термоактивный воск 5. При нагревании воск расширяется, сжимает патрон и выталкивает шток 4. Противоположный конец штока выполнен коническим и входит в калиброванное отверстие перегородки корпуса регулятора. При этом изменяющийся расход атмосферного воздуха влечет изменение глубины вакуума в рабочей полости пневмопривода регулятора подачи горячей и холодной воды на смешивание.

Схема усовершенствованной системы подмывания вымени

с /

1 - пневмозажим; 2 - термостат; 3 - насос; 4 - рабочий трубопровод; 5 - вакуумпровод; 6 - шланг распылителя; 7 воздушный демпфер; 8 - распылитель; 9 - шланг холодной воды; 10 - шланг горячей воды.

Рис. 1.2

Терморегулятор

I 9 ш * в $

1-смесительная камера; 2-термодатчик; 3-шток; 4,19-пружины; 5-корпус; 6,7,8,13,21-патрубки; 9-дроссель; 10-фильтр; 11,12-шланги; 14-корпус пневмо-зажима; 15-цилиндр; 16-манжета; 17-рамка; 18-регулятор сжатия шлангов; 20,22-регулировочные винты; 23-кольцевое дросселирующее отверстие.

Рис. 1.3 Термодатчик

1 - резиновый патрон; 2 - корпус; 3 - крышка; 4 - шток; 5 - термоактивный наполнитель. Рис. 1.4

Увеличение температуры поступающей на подмывание вымени коровы воды вызывает увеличение хода иглы. За счет снижения количества всасываемого через отверстия атмосферного воздуха глубина вакуума в камере пневмоусили-теля (и в рабочей полости пневмоцилиндра) увеличивается. Манжета со штоком втягиваются, сжимая возвратную пружину. Подача горячей воды уменьшается (проходное сечение горячей воды уменьшается), а холодной (из обратного трубопровода) увеличивается.

Необходимая температура воды для подмывания вымени (40+5 °С) устанавливается регулировкой хода иглы термодатчика и положением ромбической рамки (первоначальное соотношение проходных сечений для холодной и горячей воды).

Снижение температуры воды вызывает уменьшение объема воска в термобаллоне. Игла под действием пружины утапливается в термобаллон, увеличивая доступ атмосферного водуха в рабочую полость пневмопривода. Так как глубина вакуума уменьшается, возвратная пружина пневмоцилиндра перемещает ромбическую рамку вправо (по рис. 1.3), увеличивая подачу горячей и уменьшая подачу холодной воды.

При ограниченном заборе воды на подмывание часть обратного водяного потока сбрасывается в бак холодной воды. При максимуме расхода кроме горячей воды через смеситель проходит часть холодной воды из бака агрегата водоснабжения.

1.7 Цель и задачи исследования

Цель работы - совершенствование процесса обмывания вымени коров перед доением на установке УДС-ЗА, повышение на основе этого качества молока и сокращение затрат труда на техническое обслуживание доильной установки.

В соответствии с этим необходимо решить следующие задачи:

- обосновать технологический процесс и режим подмывания вымени коров перед доением;

- исследовать расход воды на подмывание вымени и затраты времени на это при разной степени его загрязненности;

- оптимизировать напор воды в трубопроводе (скорость водного потока на поверхности вымени);

- исследовать температурный режим воды в трубопроводе по тупиковой и кольцевой схеме во время доения в разные месяцы эксплуатационного периода доильной установки;

- исследовать и оптимизировать процесс регулировки глубины вакуума в рабочей полости пневмозажима в зависимости от стабильности температуры воды в системе;

- разработать методику инженерного расчета системы подмывания вымени коров;

- дать экономическое обоснование усовершенствованному процессу и оборудованию для обмывания вымени коров в условиях летних лагерей и пастбищ.

Выводы

1. Очистка вымени перед доением коров существенно влияет на качество молока. Улучшение технологии смыва загрязнений с поверхности сосков и вымени коров может привести к значительному экономическому эффекту за счет повышения сортности молока и увеличения закупочных цен.

2. Процесс очистки поверхности сосков и вымени животных от загрязнений исследован недостаточно. Отсутствуют данные о физико-механических свойствах загрязнений, моющих жидкостей и растворов для этих целей. Практически нет показателей оценки чистоты поверхности кожного покрова

вымени. Режимы подмывания вымени животных перед доением требуют глубокого исследования.

3. На качество очистки вымени животных от загрязнений в наибольшей мере влияет скорость водного потока. Изучение распределения скорости воды в трубах и шлангах системы подмывания должно улучшить режим течения воды и обеспечить оптимальность разбрызгивания водных струй на поверхность вымени коров.

4. Диафрагменный насос не обеспечивает достаточный напор воды и ее подачу в систему. Необходимы дополнительные исследования режима работы насоса в направлении повышения его массовой подачи и стабилизации напора в системе водоснабжения, а также улучшения показателей очистки вымени от загрязнений.

5. Температурный режим воды в системе подмывания вымени животных на УДС-ЗА не в полной мере соответствует зоотехническим требованиям. Подмывание вымени коров холодной водой приводит к стрессовым ощущениям животных, обуславливает задержку молокоотдачи и снижение надоя молока. Необходимо оснащение серийной доильной установки автоматическим регулятором температуры подаваемой воды и оптимизировать его параметры.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

УДС-ЗА

2.1. Общие закономерности очистки вымени от загрязнений

перед машинным доением

Загрязнения наружных поверхностей вымени и сосков коров формируются в промежутке времени между очередными доениями, когда они соприкасаются с источниками загрязнений в стойле, на выгульных площадках, в летних лагерях и на пастбищах. Эти загрязнения, подсыхая и дополняясь атмосферными загрязнениями, кожными выделениями и насекомыми, образуют прочные пленки и налипшие отложения с развитыми колониями бактериальных скоплений. Основой загрязнений кожного покрова вымени коров являются пленки прилипшего навоза и грязи, нередко скрепленных отложениями жира и белковых веществ молока и выделений кожи.

Прилипание (адгезия) частиц загрязнений к поверхности вымени и сосков обусловлено молекулярными силами двух соприкасающихся частиц, капиллярными силами жидкой фазы в зазоре между ними, действием двойного электрического слоя в зоне контакта, кулоновского взаимодействия и других причин /64, 65, 66, 67, 73/. Прилипанию жировых частиц способствует повреждение наружной оболочки части жировых шариков при контакте молока с сосками и выменем в процессе доения коров /68, 25, 26/. Наибольшую сложность очистки вымени перед доением представляет удаление жировых отложений, так как силы сцепления частиц жира между собой и особенно с поверхностью сосков и вымени весьма прочны. Отделение от поверхности вымени частиц навоза, почвы, растительных остатков и белковых веществ происходит легче и даже при ополаскивании сосков и вымени холодной или теплой водой, так как вокруг этих частиц и веществ скапливается большое количество гидрофильных групп, поглощающих воду и образующих гидратные оболочки, облегчающие удаление их с загрязненных поверхностей /69, 70, 71, 72/.

Следует отметить, что под действием потока воды при подмывании вымени коровы удаляется и значительная часть жировых загрязнений, но всегда остается тонкая пленка на её поверхности, удаление которой возможно только при использовании специальных моющих добавок и обтирании сосков салфеткой, смоченной их растворами.

По мнению Дмитриева С.А. /74/ в процессе очистки можно выделить следующие стадии:

- отделение частиц загрязнений от поверхности;

- перевод этих частиц в моющую жидкость;

- удержание их в этой жидкости во взвешенном состоянии до слива

её без повторного осаждения загрязнений.

Это представление наиболее полно отражает суть технологического процесса очистки вымени коров перед доением. Однако оно не учитывает необходимости разрушения довольно сильных связей между соседними частицами, особенно в загрязнениях в виде подсохших поверхностных пленок.

Для очистки вымени коров перед доением в основном применяется чистая вода, реже с синтетическими моющими веществами. В качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) в них служит сульфонол НП-1, образующий в воде поверхностно активный ион из длинной углеродистой цепи и поверхностно-неактивный ион натрия /75, 76/. Первый из них гидрофобен, а второй гид-рофилен.В процессе очистки вымени и сосков на поверхности частиц ( особенно жировых, трудно удаляемых) налипают молекулы ПАВ, уменьшающие силы сцепления частиц между собой и с поверхностью кожи вымени. Благодаря этому кинетической энергии потока моющей жидкости становится достаточно для преодоления этих сил сцепления, и частица загрязнений отрывается в поток раствора.

Под действием струи воды или раствора сначала удаляются загрязнения в виде растительных остатков, навоза и почвы. Здесь после смачивания загрязнений основную роль в очистке вымени от них выполняет механический удар

струи. Сила удара струи о поверхность соска и вымени определяется по выражению:

Р= m'o'(l-cos а) = р ' ю ' о2' (1-cosa) , (2.1)

где: ш - секундная подача жидкости на очистку, кг/с; и - скорость потока, м/с; р - плотность жидкости, кг/м3; со - площадь сечения струи потока, м2; a - угол падения струи на поверхность вымени, рад. Здесь скорость потока зависит от напора воды в распылителях системы мойки вымени коров:

и = ф -y/2-g-H , (2.2)

где ф - коэффициент скорости струи;

g - ускорение силы тяжести , м/с2 ;

Н - напор воды в линии подмывания вымени, м. Тогда секундный расход воды на мойку составит:

Чсек = > (2-3)

где ц - коэффициент расхода моющей жидкости.

Продолжительность отделения частиц загрязнений от поверхности вымени и сосков на этой стадии зависит от расхода жидкости и её напора, а также от времени предварительного насыщения загрязнения водой. Белковые загрязнения в основном очищаются на этой стадии мойки вымени , более полному их смыву с его поверхности способствуют щелочные компоненты раствора.

Более трудоемко удаление пленки жировых загрязнений прикожного слоя на сосках. Эта пленка имеет толщину 8 и содержит кроме жира белок, бактерии и другие вещества. Частицы загрязнений здесь имеют прочные связи между собой и с поверхностью вымени /77/.

На рис.2 Л показана схема, по которой, на наш взгляд, происходит отделение частиц загрязнений прикожного слоя вымени (особенно сосков). Под

действием скоростного потока моющей струи легче сдвинуть крайнюю частицу по направлению потока, после чего происходит сдвиг следующей частицы загрязнений и т.д.

Работа отделения крайней частицы загрязнений от поверхности вымени и соседних частиц загрязнений ( жировых шариков ) будет:

А, = Б • Аа , (2.4)

где Б - касательная сила трения, действующая на частицу загрязнений со стороны потока моющей жидкости; Аа - путь сдвига этой частицы.

Схема отделения частиц загрязнений от поверхности вымени при его мойке.

X

1 - частица загрязнений прикожного слоя вымени; 2 - поверхность вымени; 3 - моющая жидкость.

Рис.2.1.

Полагая, что повторного прилипания частицы загрязнений после отмывания её от вымени нет из-за адсорбированной молекулярной пленки ПАВ на открытой поверхности сосков и вымени, получим условие отрыва частицы загрязнений под действием потока жидкости:

Б Аа>Ст1_3 (1 +СОЗв) А{ +(2 ^+ Р2)' Аа, (2.5)

где а].3 - межфазная энергия на границе частицы загрязнений (жировые шарики) - раствор для мойки вымени;

0 - краевой угол смачивания (между векторами стьз по касательной к жировому шарику и поверхностью вымени);

А {- приращение площади контакта частицы загрязнений с поверхностью вымени на пути сдвига её Аа;

Б] и ¥2 - касательная и нормальная силы слипания частиц загрязнений.

Силами р! и ¥2 обычно пренебрегают /33/, тогда по /31/ скорость потока у пленки загрязнений для области квадратичных сопротивлений шероховатых поверхностей сосков и вымени должна быть:

8-а^з •(1 + соз0)-АГ"

и > С1

0,25• р• 1, -Аа

где (э - площадь трения моющего раствора о частицу загрязнений на поверхности вымени, м2;

Аг -относительная шероховатость поверхности вымени, Аг = А / ё ; (1 и А- диаметр соска (или вымени) и высота выступов кожи их, м. На самом деле по нашим данным значения Б] и Р2 существенны, в дальнейшем влияние их учтем коэффициентом а, пределы варьирования которого необходимо определить экспериментально.

Частица загрязнений на краю пленки (рис.2.2.) за счет сил адгезии деформирована в местах контакта с поверхностью вымени и с соседними частицами загрязнений, поэтому радиус её гс несколько отличается от радиуса частицы гж. Так как их объемы одинаковы (особенно для жировых шариков загрязнений) Уж = Ус, то согласно рис.2.2. при контакте её с тремя такими же

Схема к определению радиуса частицы на краю пленки загрязнений

1 - частицы загрязнений; 2- поверхность вымени; 3 - моющий раствор.

Рис. 2.2.

частицами загрязнений:

•1Т3 =-.71-Г3 • (З-Г^-Ил )- — • 71 • Ь^ • (З-Г -111 ) = — • 7Г • Г^ - 71 • • сЛв2 ^

Жо с 2 х с -х 1 V с 1/ л с 2 ь 9

ж з с ' 0 4

ж

3-гс-г2-с1ё-

V

2©

0

/

(2.7)

где @ж - краевой угол смачивания частиц загрязнения в контакте друг с другом;

Ь, и Ь2 - стрелы сегментов в местах контакта частицы загрязнения с поверхностью вымени и с соседними частицами загрязнений;

ri и r2 - радиусы контактных сегментов частиц загрязнений.

Для приращения площади контакта частицы загрязнений на пути Аа с учетом данных Доронина Б.А./31/ получим:

Af = 2 ' гг Аа+ 4 ' г2' Аа , (2.8)

а для площади трения моющей жидкости о отдельную частицу загрязнений:

f3 = 2 • п ■ гс -2 • п • г 2. (2.9)

Шероховатость поверхности сосков и вымени для упрощения можно принять одинаковой на всех участках, а режим течения потока моющей жидкости находящимся в пределах:

— < R < —, (2.10)

Лг е Дг

Согласно /78, 79/ радиусы контактных сегментов равны :

1,6-г^. -sin©

ri=-—-Ш ' (2Л1)

1 f . 4© й • 6©f'33 12-sm —8-sm —

l 2 2 J

1,6-r sin®

r2 = /-7-*—тг^оз • (2Л2)

12-sin —^-8-sin —

2 2

V ^ )

Полученные данные достаточны для определения скорости потока моющей жидкости для удаления пленки прикожных загрязнений (чаще жировых загрязнений).

Решение (2.6) возможно двумя путями: методом последовательных приближений /78/ или на ЭВМ, для чего разработана блок-схема алгоритма расчета пристенной к вымени скорости потока моющей жидкости (рис.2.3.)

Данные расчетов используются для построения таблиц значений при очистке вымени коров перед доением различными составами жидкостей в зависимости от формы вымени, степени его загрязнения и состояния поверхности (степени оволосения, бородавчатости и т.п.).

Блок-схема алгоритма расчета скорости потока жидкости для очистки вымени коровы перед доением.

Рис.2.3.

2.2 Анализ режимов течения воды в системе водоснабжения УДС- ЗА

Система водоснабжения УДС-ЗА содержит ряд заборных шлангов для горячей и холодной воды, шлангов подачи воды к распылителям, трубопроводов прямого и обратного тока воды или моющих растворов, соединенных последовательно и параллельно.

Полагаем режим течения жидкости в заборных шлангах и магистральном трубопроводе подмыва вымени ламинарным, параллельным оси их, а градиент давления заданной функцией длины трубы или шланга /80, 81, 82/

= = ^ (2лз)

дг 1

где г- текущая координата точек трубки по её оси, м;

(1) и фф - давления в начальном и конечном участках трубки в момент времени X, Па ; у -удельная масса моющей жидкости, кг/м3;

и ъ 1 - координаты высоты центров тяжести рассматриваемых сечений шланга или трубы, м . Тогда дифференциальное уравнение движения моющей жидкости в шланге в частных производных имеет вид /80, 82/ :

Зи

--V

<й

(ъ 2„. , а.Л' 1

= -ФЙ, (2.14)

Р

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Щербина, Сергей Витальевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Сложность очистки сосков и вымени обусловлена наличием в загрязнениях жировых отложений и волосяным покровом поверхности. Удельная масса загрязнителей вымени составляет 0,8. 1,2 г/см3, влажность их колеблется от 20% летом до 75.80% ранней весной и поздней осенью. В составе загрязнителей в стойловый период более 90% частиц навоза и почвы, 4.5% кормовых остатков, жировых частиц в среднем 0,2мг на квадратный сантиметр площади.

2. Прочность сцепления частиц загрязнений с поверхностью вымени оценивается межфазной энергией на границе сред. Для почвенных загрязнений значение межфазной энергии на границе сред вода - водная эмульсия глины и

2 2 чернозема составляет (2,0.2,12) 10 Дж/м . Самое большое значение межфазная энергия имеет на границе сред воздух - молочный жир и вода — молочный жир. Применение для очистки вымени от загрязнений 0,5%-ных растворов моющих порошков уменьшает значение межфазной энергии примерно в 2 раза. Повышение температуры воды или моющего раствора в пределах от 10 до -30°С приводит к снижению межфазной энергии на границе раздела сред на 10-15 %, а в пределах от 30 до 50°С - до 40%.

3. Режимы течения жидкости по трубам и шлангам системы подмывания вымени коров отличаются в основном ламинарным и смешанным характером. Турбулентный режим течения жидкости маловероятен и может иметь место только для весьма шероховатых участков при большой скорости жидкости. Скорость жидкости из разбрызгивателя для обеспечения качественной очистки вымени от загрязнений должна быть не менее 1м/с.

4. Длительность смыва чернозема и навоза с поверхности вымени составляет не менее 15-20 с. Достаточно хорошая очистка вымени от жировых отложений обеспечивается 25-секундной обработкой водой. Общая продолжительность очистки вымени коровы перед доением при очагах загрязнений толщиной 0,5.1 мм водой с температурой 40.45°С не превышает 30 секунд при расходе воды 0,7. 1,1 л, а моющего раствора 0,5.0,9 л,что соответствует расходу жидкости в среднем 0,04 л/с. Остаточное содержание белка на поверхности вымени не превышает 2% после 30 секундной очистки водой при температуре 35.45°С, что соответствует показателю хорошего отмывания.

5. Тупиковая система водоснабжения доильной станции УДС-ЗА не обеспечивает температуру воды в пределах зоотехнических требований (40+5 °С). Определена устойчивая тенденция снижения температуры воды по времени доения до значения температуры окружающей среды. Использование циркуляционной системы водоснабжения на УДС-ЗА и оснащение ее пневматическим устройством для регулировки температуры воды обеспечивает постоянство температуры воды в местах подключения всех разбрызгивателей, которые оказываются в равных условиях. Применение термоизоляции на стационарных поверхностях с к.п.д. 0,6 уменьшает невозвратимые потери тепла в окружающую среду вдвое.

6. Экспериментальные исследования подтверждают необходимость увеличения подачи диафрагменного насоса и зависимость ее и напора от диаметра каналов пневмопривода управляющих камер, частоты двойных ходов мембран и рабочей глубины вакуума. Подача насоса повышается до 0,5 м3/ч при увеличении диаметров приводных каналов от 6 до 8 мм, частоты двойных ходов мембран до 35.40 в минуту и напоре воды в системе 25. .30 кПа.

7. Пневморегулятор температуры воды в системе подмывания вымени коров, должен включать термодатчик, пневмопреобразователь сигнала и пневмо-зажим, обеспечивать поддержание температуры воды в пределах 35. .40°С.

8. Пневмопреобразователь сигнала температуры воды характеризуется докри-тическими режимами истечения воздуха через дроссель и кольцевой струйный канал, а также высокой устойчивостью при следующих значениях конструктивных и технологических параметров его: диаметре дроссельного отверстия 1,3. 1,5 мм, глубины вакуума перед дросселем 45 кПа, положении иглы термодатчика в струйном канале 8.9 мм от начала при температуре воды 35.40°С.

9. Усовершенствованный процесс очистки вымени коров перед доением на доильной станции УДС-ЗА включает поддержание оптимальных параметров и режимов течения моющей жидкости, достаточные подачу и напор диафрагменного насоса, температурный режим воды в системе на стадиях увлажнения загрязнителей, смыва почвенных и навозных загрязнителей, очистку жировых и белковых отложений с повышенной скоростью жидкости и обтирание вымени салфеткой. Он обеспечивает повышение качества молока (остаточное содержание загрязнителей не более 2 %), снимает стрессы животных от соприкосновения вымени с холодной водой при сниженных затратах труда на обслуживание. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в производство составит 490 рублей в расчете на одну установку в ценах начала 1999 года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щербина, Сергей Витальевич, 1999 год

Литература

1. Система ведения агропромышленного производства Ростовской области (на период 1996-2000 г.): В 2 ч. - Ростов н/Д, 1996. - 422 с.

2. Цой Ю.А. Механико-технологическое обоснование повышения эффективности механизированных поточных линий доения коров и первичной обработки молока: Дис.... д-ра техн. наук. -М., 1988. - 415 с.

3. Хозяев И.А. Научные основы и инженерные методы расчетов надежности сельскохозяйственных биотехнических систем "человек - машина - животное": Дис.... д-ра техн. наук. - Ростов н/Д, 1984. - 434 с.

4. Олконен А.Г. Производство высококачественного молока. - М.: Колос, 1982.-173 с.

5. Доильные установки и пути их улучшения: Обзорная ин-форм./Союзсельхозтехника. ЦНИИ информации и техн.-экон. Исследований. -М., 1970.-49 с.

6. Беляевский Ю.И. Индустриализация в молочном животноводстве. -М.: Колос, 1975.-352 с.

7. Механизация доения и первичной обработки молока / Бабкин В.П., Меренкова Т.А., Самургашьян И.А., ШекаловА.Ф. - М.: Колос, 1970. - 184 с.

8. Универсальная доильная станция УДС - ЗА: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - 1981. - 95 с. / Кургансельмаш

9. Исследование и совершенствование технологических линий и узлов доильной установки УДС - ЗА: Отчет по теме НИР 139/2137-78. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1979. - 88 с.

10. ГОСТ 13264 - 88. Молоко коровье. Требования при закупках. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 6 с.

11. Архангельский И.И., Карташова В.М. Гигиена молока и контроль его санитарного качества. - М.: Колос, 1966. - 247 с.

12. Асафрей И.И. Санитарно-гигиенические показатели качества молока // Животноводство и ветеринария. - М., 1972. - т.6. - с. 94-152

13. Банникова Л.А., Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Микробиологические основы молочного производства: Справочник. - М.: Агропрмиздат, 1987. -400 с.

14. Барабанщиков Н.В. Контроль качества молока на ферме. - М.: Колос, 1970.-120 с.

15. Дэвис Дж.-Г. Словарь-справочник по молочному хозяйству: Пер. с англ. / Предисл. В.М. Богданова и Н.В. Барановского. - М.: Сельхозиздат, 1961. -968 с.

16. Карташова В.М., Даниленко И., Балкавой И. Ветеринарно-санитарные требования к проектированию молочных комплексов // Молочное и мясное скотоводство. - 1974. - № 11.-е. 39-40

17. Карташова В.М. Индикация патогенных бактерий в молоке и молочных продуктах. - М.: Колос, 1973. - 224 с.

18. Воловенко О.С. Изучение санитарного качества молока и предрасполагающих факторов возникновения мастита при машинном доении коров красной степной породы: Дис....канд. вет. наук. - Запорожье, 1973. - 187 с.

19. Ardzan G.M., Kemp G.H., Clough P.A., Dodd F.N. Cineradoigzaphic observations on machine milking. I.Dairi, 1958, № 25, p. 154-158.

20. Bartmann R. Mechenisierte milchgewinnung. 2 Uberarb. und erg Aufl. Berlin. Deutsch. Landwirtscheftsverl., 1966, № 15 - 9 s.

21. Архангельский И.И., Даниленко И.П., Яблочкин В.Д. Современные методы санитарного ухода за доильной аппаратурой // Тр. ВНИИВС / ВНИИ вет. санитарии. -1967. -т.29. - с. 201 - 210

22. Гигиена молока. - Женева : Всемирная организация здравоохранения,

1963

23. Давидов Р.Б. Как получить хорошее молоко. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Московский рабочий, 1960. - 147 с.

24. Молочников В.В. Интенсификация процессов санитарной обработки оборудования // Молочная промышленность. - 1974. - № 3. - с.26 - 28.

25. Санитария производства молока / Под ред. И.И. Архангельского. -М.: Колос, 1974. -312 с.

26. Велиток И.Г. Технология машинного доения коров. - М.: Колос, 1975.-255 с.

27. Уиттлстоун У.Г. Принципы машинного доения. - М.: Колос, 1964.

197 с.

28. Mleczne magistral WN RD. - Trybuna Ludi, № 37, 17.07.1971.

29. Recomendation for milking plants funktion, almensions and installatier. -Stockholm, 1971. 280 p.( National Swedish testing institute for agricultural mashin-ery).

30. Доронин Б.А. Обоснование скорости потока моющего раствора в мо-локопроводах // Научн.тр./ Ставроп. СХИ. - 1978.- Вып.41, т.6.- с. 78-82

31. Доронин Б.А. Исследование режимов очистки доильно-молочного оборудования и совершенствование технических средств для ее выполнения и контроля: Дис.... канд. техн. наук. - Ставрополь, 1981. - 184 с.

32. Золотин Ю.П. Циркуляционная мойка молочного оборудования. - М.: Пищепромиздат, 1963. - 90 с

33. Ребиндер П.А. Физика-химия моющего действия. - M.-JL: Пищепромиздат, 1935. - 178 с.

34. Рекомендации по технологии производства молока. - М.: Колос, 1978.

-62 с.

35. Беляевский Ю.И. Индустриализация в молочном животноводстве. -М.: Колос, 1975.-352 с.

36. Беляевский Ю.И. Исследование основных параметров устройства и способа циркуляционной промывки молочной линии доильных установок // Научн. тр. ВИЭСХ. -1965.- t.XVI.- с. 94-115

37. Курупин П.А. Разработка и исследование устройства для автоматического приготовления растворов и мойки молокопроводов доильных машин : Дис.... канд. с.-х. наук. - Краснодар, 1974

38. Дегтярев Г.П. Интенсификация технологических процессов очистки доильно-молочного оборудования при техническом обслуживании и ремонте: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - .-Î988. -24 с.

39. Брагина А.Е. Исследование циркуляционной мойки сложных молоко-проводов на животноводческих фермах и молзаводах : Дис....канд. техн. наук. - Краснодар, 1972. - 194 с.

40. Веприцкий A.C., Брагина А.Е. Влияние температуры раствора на эффективность мойки молокопровода // Сб. тр. РИСХМ. - 1969.- Вып.1. -с. 100103

41. Доронин Б.А. К оценке эффективности промывки доильных установок // Научн. тр. / Ставроп. СХИ. - 1977.- Вып. 40, т.7. - с. 48-50

42. Жук З.Я. Исследование потерь вакуума на основных участках молочных линий доильных установок ■// Тракторы и с.-х. машины. - 1975.- №3. - с. 31-34

43. Засеев С.З. Проектирование, монтаж и эксплуатация транспортных молокопроводов // Механизация и электрификация соц. сел. хоз-ва. - 1972.-№12.- с. 39-41

44. Похваленский В.П. Доильные установки.-М.: Машиностроение, 1971.-160 с.

45. Beyer H/ Zur Technik des Milchtransports durch Rohrleitung.- Deutsche Agrartechnik, 1967, №8.

46. Санитарные и ветеринарные правила для молочных ферм колхозов и совхозов по уходу за доильными установками, аппаратами и молочной посудой и определению санитарного качества молока. - М.: Колос, 1970.-33 с.

47. Драганов Б.Х. и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве / Драганов Б.Х., Кузнецов A.B., Рудобашта С.П. - М.: Агропромиз-дат, 1990. - 463 с.

48. Шюле В. Техническая термодинамика. - М.: ОНТИ, 1938. - 519 с.

49. Нагорный B.C., Власов В.В., Краснослободцев В.Я. Динамические характеристики электрогидравлических вихревых преобразователей // Пневма-

тика и гидравлика. Приводы и системы управления. - Вып. 10. -М., 1984. с. 208216

50. Денисов A.A., Нагорный B.C. Электрогидро- и электрогазодинамические устройства автоматики. -М.: Машиностроение. - 1979. - 288 с.

51. Гидравлические и пневматические силовые системы управления / Под ред. Дж. Блекборн и др.: Пер. с англ. - М.: Изд-во иностр. лит., - 1962. -614 с.

52. Чащин В.А. Элементы пневмоавтоматики. - М.: МАИ, 1980. -60 с.

53. Хаймович Я.М., Королькова А.И., Мигай А.Ю. Струйные импульсные пневмомеханические конечные выключатели и переключатели // Пневматика и гидравлика. - Вып. 10. - М., 1984. - с. 204-206

54. Цуханова Е.А. Динамический синтез дроссельных управляющих устройств гидроприводов. - М.: Наука, - 1978. -255 с.

55. Сентяков В.А., Вертунов С.А. Широкодиапазонный струйный датчик положения // Приборы и системы управления. - 1978. - №1. - с.39

56. Шпильрайн Э.Э., Кессельман П.М. Основы теории теплофизических свойств веществ. - М.: Энергия, - 1977. -210 с.

57. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -М.: Физматгиз, - 1963. -264 с.

58. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. -2-е изд. -М.: Машиностроение, 1971. -672 с.

59. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. -М.: Недра, 1975. -296 с.

60. Гухман A.A. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассообмена. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. школа, 1974. - 328 с.

61. Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. - М.: Энергия, 1971.-383 с.

62. Богачева A.B. Пневматические элементы систем автоматического управления. М., Машиностроение, 1966. - 240 с.

63. Использование универсальных доильных станций УДС - ЗА в летних лагерях : Рекомендации / И.Н. Краснов, Е.П. Волгунин и др. / Всерос. н.-и. и

проект.- технол. ин-т механизации и электрификации сел. хоз-ва.- Зерноград, 1992.-28 с.

64. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. -М.: Химия, 1967. - 372 с.

65. Дерягин Б.В., Кротова H.A. Адгезия. Исследования в области прилипания и клеящего действия. - M.-JL: Изд-во Акад. наук СССР, 1949. - 244 с.

66. Кульман А.Г. Физическая и коллоидная химия. -М.: Пищепромиздат, 1963.- 504 с.

67. Качинский H.A. Физика почвы, ч. II -М.: Высшая школа, 1970. - 358 с.

68. Белянчиков H.H. Доение и первичная обработка молока. -М.: Рос-сельхозиздат, 1977 - 44 с.

69. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М.: Химия, 1975. - 512 с.

70. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1984. - 344 с.

71. Давидов Р.Б. Молоко и молочное дело. -М.: Колос, 1973. - 256 с.

72. Nordic rekommendation for milking plants function, dimensions and installation. - Rept Nat. Swed. Test. Just. Agrie. Mach., 1971, №2068, 17 з.

73. Дегтярев Г.П. Применение моющих средств. - М.: Колос, 1981. -239 с.

74. Дмитриев С.А. Мыла и новые моющие средства. - М.: Изд. АН СССР, 1953.- 152 с.

75. Обухов П.А. Обработка молока и уход за молочным оборудованием. -М.: Россельхозиздат, 1971. - 166 с.

76. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. -М.: Знание, 1961. -

46 с.

77. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Пер. с нем. - М.: Изд. иностр. литературы, 1956. - 528 с.

78. Игнатьева A.B., Краснощекова Т.И., Смирнов В.Ф. Курс высшей математики. - М.: Высшая школа, 1964. - 683 с.

79. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Гостехиздат, 1970. - 904 с.

80. Краснов И.Н. Механико-технологическое обоснование процесса машинного доения коров: Дис... .д-ра техн. наук. -Зерноград, 1982. - 391 л.

81. Рабинович Е.З. Гидравлика. - М.: Недра, 1987. - 224 с.

82. Чугаев P.P. Гидравлика. - JL: Энергия, 1975. - 600 с.

83. Корн Н.Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - 2-е изд. - М.: Наука, 1970. - 720 с.

84. Лепетов В.А. Резиновые технические изделия. - М.-Л.: Химия, 1965. -

472 с.

85. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Динамика пневматических приводов машин-автоматов. - М.: Машиностроение, 1964. - 235 с.

86. Исаченко В.П. и др. Теплопередача /Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. - 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоиздат, 1981. - 417 с.

87. Шанаев И.Ф. и др. Санитарно-технические устройства и газоснабжение зданий / Шанаев И.Ф., Фиделин Г.А., Лупехин Н.И. - 2-е изд. -М.: Высш. школа, 1972.- 376 с.

88. Захаров A.A. Применение тепла в сельском хозяйстве. М: Колос -1974. - 255 с.

89. Базаров И.П. Термодинамика.- М: Высшая школа, 1983.-344 с.

90. Старо дуб Н.П. Исследование устойчивости пневматического следящего привода // Гидропривод и гидро-пневмоавтоматика. -Киев, 1972. - с. 124133

91. Гухман A.A. Введение в теорию подобия.-М.: Высшая школа, 1973 -

295 с.

92. Тамразов A.M. Планирование и анализ регрессионных экспериментов в технических исследованиях. -Киев: Наук. Думка, 1987. - 174 с.

93. ГОСТ 2874-73. Вода питьевая. - М.: Изд-во стандартов, 1975. - 8 с.

94. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования обработки опытных данных. - 3-е изд. - М.: Колос, 1973. - 199 с.

95. Хикс И. Основные принципы планирования эксперимента. -М.: Мир,

1967.

96. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. - М.: Металлургия, 1969. - 157 с.

97. Адлер Ю.П., Макарова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1971. - 283 с.

98. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. - М.: Наука, 1965. - 320 с.

99. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерений. -2-е изд., испр. - М.: Гостехтеориздат, 1953. - 383 с.

100. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский Н.В. Курс. Теории вероятностей и математической статистики для технических положений. - 3-е изд., стереотип. -М.: Наука, 1969.-511 с.

101. Рабинович С.Г. Погрешность измерения. - М.: Энергия, 1978. -169 с.

102. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: Измерительные преобразователи. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. -320 с.

103. Балашов М.М. К методике определения чистоты посуды на предприятиях общественного питания // Гигиена и санитария. -1965. -№12. - с. 65

104. Дорфман О.Д. О контроле качества мытья посуды в предприятиях общественного питания // Гигиена и санитария. -1967. - №6. -с. 99-100

105. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов.Л.: Колос, 1980.168 с.

106. Липатов С.М. Физико-химия коллоидов. -М. -Л.: Госхимиздат, 1948. - 372 с.

107. Паули В. Белки и коллоиды. - М.: Госиздат, 1929. - 66 с.

108. Панев Б.И. Электрические измерения. - М.: Агропромиздат, 1987. -

223 с.

109. Гаек Я., Шидак 3. Теория ранговых критериев. - М: Наука, 1971, -

376 с.

110. Краснов И.Н. Доильные машины. Ростов-на-Дону: Издательство

РГУ

111. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники /Под ред. Н.С. Власова./-М:Колос, 1979.-399с.

112. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, ноовй техники, изобретений и рационализаторских предложений//.МСХ СССР, ВАСХНИЛ.-М.: Колос, 1980.- 112 с

ИЗ. ГОСТ 23728-ГОСТ23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. Государственный комитет СССР по стандартам.-М.: Изд-во стандартов, 1988.

114. Кокорина Э.П. Влияние типа стрессоустойчивости на молокоотдачу и молочную продуктивность коров// Бюлл. ВНИИРГЖ.-Л: 1983-Вып.62.-с,3-8

115. Кулик Г.В., Окунь H.A., Пектерев Ю.М. Справочник по планированию и экономике сельскохозяйственного производства.-М.: Россельхозиздат, 1987.-480с.

116. Волгунин Е.П., Щербина C.B. Обоснование вместимости агрегата водоснабжения доильной установки УДС-ЗА.УШ (I Всероссийский) симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных - Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 1995,

117. Щербина C.B. Исследование температурного режима в кольцевой системе подмывания вымени коров доильной станции УДС-ЗА // Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб. науч. трудов - Зерноград, 1999.-с. 58-63

118. Щербина C.B. Общие закономерности очистки вымени животных перед машинным доением // Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб. науч. трудов - Зерноград, 1999.- с.66-71