Совершенствование процесса машинного доения коров с разработкой доильного аппарата стимулирующего действия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Проничев, Андрей Николаевич

• Проничев, Андрей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Проничев, Андрей Николаевич

Введение.

1.0. Состояние механизации и исследований процесса машинного доения коров. Цель и задачи исследования.

1.1. Тенденции развития доильной техники для молочного скота.

1.2. Конструктивно-технологические схемы серийно выпускаемых доильных аппаратов. Принципы их действия.

1.3. Обзор и анализ существующих способов машинного доения.

1.4. Обзор исследований по изучению процесса машинного доения коров.

1.5. Современные физиологические основы машинного доения коров.

2.0. Теоретические исследования процесса машинного доения коров и обоснование параметров доильного аппарата стимулирующего действия.

2.1. Критерий оценки эффективности машинного доения и методы его определения.

2.2. Теоретические исследования по обоснованию оценочных характеристик функциональной взаимосвязи между выменем животного и доильной машиной.

2.3. Теоретические исследования по обоснованию оценочных характеристик тугодойности коров при машинном доении.

2.4. Исследование такта сосания двухтактных доильных аппаратов.

2.5. Исследование такта сжатия двухтактных доильных аппаратов.

2.6. Математическое моделирование рабочего процесса доильного аппарата стимулирующего действия.

3.0. Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1. Программа и задачи экспериментальных исследований.

3.2.0. Методика экспериментальных исследований.

3.2.1. Описание установки, оборудования и принципа работы доильного аппарата стимулирующего действия.

3.2.2. Методика проведения сравнительных лабораторно-фермских испытаний экспериментального доильного аппарата стимулирующего действия.

3.2.3. Методика проведения сравнительных производственных испытаний экспериментальног о доильного аппарата стимулирующего действия.

3.2.4. Методика определения скорости истечения струи молока из четвертей вымени коров при машинном доении.

3.2.5. Методика расшифровки рабочих осциллограмм машинного доения.

3.2.6. Краткая методика оптимизации рабочего процесса доильного аппарата стимулирующего действия.

4.0. Результаты экспериментальных исследований рабочего процесса доильного аппарата стимулирующего действия и оптимизация его параметров.

4.1. Результаты сравнительных лабораторно-фермских испытаний экспериментального доильного аппарата стимулирующего дейс твия.

4.2.0. Оптимизация рабочего процесса экспериментального доильного аппарата стимулирующего действия

4.2.1. Описание области оптимума линейной моделью с независимыми переменными в критериальной форме.

4.2.2. Оптимизация параметров доильного аппарата стимулирующего действия планированием второго порядка.

4.2.3. Анализ поверхности отклика и решение компромиссной задачи методом двумерных сечений.

4.2.4. Экспериментальная проверка оптимальных режимов работы доильного аппарата стимулирующего действия.

5.0. Производственные испытания и экономическая эффективность результатов исследований.

5.1. Результаты сравнительных производственных испытаний доильного аппарата стимулирующего действия.

5.2. Экономическая эффективность результатов исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса машинного доения коров с разработкой доильного аппарата стимулирующего действия»

Машинное доение коров является одним из наиболее трудоемких процессов на животноводческих фермах, на его долю в структуре затрат труда при производстве молока приходится около 50%.

На молочных фермах и комплексах для доения коров используют в основном доильные аппараты вакуумного типа "Импульс", АДН, "Майга", АДУ-1, АДС-1, ДА-ЗМ, М-59, ДА-2М и другие, которые при выдаивании молока причиняют тканям вымени большие вакуумные нагрузки, приводящие к заболеванию вымени маститом.

В нашей стране потери от мастита более 100 млн. рублей в год.

Снижение заболеваний всего лишь на 1% приведет к экономии в 1 млн. рублей. Для обеспечения безопасного машинного доения, обеспечения стимулирующего действия и совершенствования конструкции вакуумных доильных аппаратов было проведено много исследований .

Высокий вакуум — вакуумметрическое давление, применяемый в современных доильных аппаратах для выведения молока из вымени, является неадекватным раздражителем молочной железы вымени. Наибольшая интенсивность выведения молока наблюдается в первые 2-3 минуты доения, потом происходит наползание доильных стаканов на соски вымени, что приводит к быстрому пережатию устья соска. Сжатие сосков вымени современными доильными аппаратами протекает от его верхушки к основанию. Это ведет к выбросу около одной трети объема молока, находящегося в цистерне соска, обратно в цистерну молочной железы . В такте сжатия сосковая резина деформируется и не полностью защищает сосок от действия постоянного вакуума. Пульсации сосковой резины в рабочем процессе создают ударные воздействия на соски и образуют в подсосковой камере аэрозоли с патогенными микробами, проникающими во внутрь вымени.

Машинное доение — это сложный биотехнологический процесс, в котором участвуют "оператор - доильный аппарат - животное - внешняя среда" 6

О-М-Ж-С), где рабочие органы доильной машины взаимодействуют с выменем животного. Контакты же с окружающей средой организма животного осуществляются через нервную систему.

В процессе машинного доения коров происходит сочетание двух взаимообусловленных процессов: молоковыделения и молоковыведения.

В установившемся процессе машинного доения коров интенсивность отдачи и выведения молока зависят от выполнения системой (О-М-Ж-С) необходимых операций и приемов.

Анализ процесса машинного доения говорит о том, что повысить эффективность рабочего процесса доильных аппаратов возможно за счет увеличения интенсивности выведения молока доильной машиной с полным выведением молока из вымени коров. Осуществить это на существующих доильных аппаратах не представляется возможным. Необходима разработка более совершенных доильных аппаратов. 7

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Проничев, Андрей Николаевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ существующих исследований и разработок технических средств машинного доения показал, что они не располагают системными подходами и методами математического моделирования к изучению биотехнической системы «оператор - доильная машина -животное - внешняя среда» (О-М-Ж-С), обосновывающие повышение эффективности машинного доения.

2. Разработаны оценочные показатели, характеризующие затраты вакуумной нагрузки или работы на выведение молока при машинном доении.

3. Получены аналитические выражения устанавливающие влияние параметров режима работы доильного аппарата стимулирующего действия на динамику молокотдачи.

4. Для технологических линий доильных установок обоснован рациональный способ машинного доения коров ,на основе которого разработан доильный аппарат стимулирующего действия с мягким и щадящим режимом доения, обеспечивающий повышение жирности в общем удое молока на 0,34%, при высокой производительности выведения. Патенты Российской Федерации №2038760 и №2050124.

5. Применение теории подобия и размерностей совместно с теорией планирования эксперимента для моделирования процесса работы доильного аппарата стимулирующего действия позволили более глубоко раскрыть физическую сущность исследуемого процесса и значительно сократить объем экспериментальных работ.

6. В результате решения экстремальной задачи по исследованию удельных затрат работ, отнесенных к единице массы молока, получены математические модели процесса машинного доения коров экспериментальным доильным аппаратом, которые позволяют определить не только оптимальные условия его протекания но и прогнозировать изменение основных параметров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Проничев, Андрей Николаевич, 2003 год

1. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. -М.: Металлургия, -1969. -160с.

2. Алабужев П.М. Теория подобия и размерностей. Моделирование. -М.: Высшая школа, 1968. -205с.

3. Админ Е.И., Кузнецов Е.И., Савран В.П. Исследования но технологии машинного доения в стойлах и доильных помещениях. Технология производства молока и говядины на фермах крупного рогатого скота промышленного типа. В кн.: -Киев 1975. -С.44-54.

4. Алексеев В.К., Щербаков Т.К., Шагурова М.М. О результатах испытания нового способа машинного доения Тезисы докладов VI Всесоюзного симпозиума по машинному доению е.- х. животных. -Таллин М.: 1983. -4.2. -С.5-6.

5. Антроновский Н.П. Буряк IO. Н. Централизованные вакуумные системы. // Вопросы механизации, технологии и строительства в животноводстве. -1974. -Т.4. -С.33-37.

6. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии -М.: Высшая школа, 1978. -319с.

7. Агроскин Н.Н., Дмитриев Г.Т, Гидравлика. -М.-Л.: -1954.

8. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976. -С.32-39.

9. Барышников И.А. Физиологические механизмы машинного доения. -М.: Наука, 1964. -С. 8-20.

10. Белянчиков Н.Н. Доильный аппарат с защитой соска от вакуума. Известия ТСХА. -1961. -вып.4.

11. Брукс Л. Обзор американских доильных машин. /У Сельское хозяйство за рубежом. -1965. ~№ 12.125

12. Базаров М.К., Ломакин В.И. Исследование доильного аппарата с автоматическим регулированием вакуума под соском. Сборник научных работ Саратовского с.-х. института. -1975. -Вып.43. -С.212-214.

13. Бстин С. Доильный агрегат АИД 1 для индивидуальных владельцев. // Молочное и мясное скотоводство. --1979. С.47-48.

14. Бетин С. Современные доильные аппараты// Молочное и мясное скотоводство. 4980. Ш. С.44-45.

15. Белянчиков Н.Н. О взаимосвязи между животным и доильным аппаратом. Доклады МИИСП. -1964. -Вып.1. С.17-.9.

16. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Наука. 1969. -576с.

17. Велиток И.Г. Технология машинного доения коров.-М.: Колос. -1975. -256с.

18. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967.

19. Власов Н.С. Методика экономической оценки с.х. М.: МИИСП, -1968, -С. 18-31.

20. Вальдман Э.К. Физиология машинного доения коров Л.:-1977. -192с.21. 1 орм СЛ. Рациональные принципы совершенствования доильных машин Материалы IV Всесоюзного симпозиума по физиологическим основам машинного доения / Алма-Ата. -1975. -С.36-40.

21. Горм С.Я., Валковой И.И. Эффективность двух- и трёхтактного доения /У Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1974. ~№8. -С,23-25.

22. Горячкин В.П. Собрание сочинений. -М.: Колос, 1965. -Т.1. -720с.

23. Грановский Ю.В. Основы планирования экстремального эксперимента для оптимизации многофакторных технологических процессов. Учебное пособие. -М. -1971. -62с.

24. Грачёв И.И., I'ajмнцев В.П. Физиология лактации сельскохозяйственных животных. -М.: Колос, 1974. -279с.126

25. Гухман АЛ. Введение в теорию подобия. ~М.: Высшая школа -1973. -257с.

26. Дюсембин X. Д. Торможение и стимуляция лактации у животных. -Алма-Ата: Наука, 1977. -208с.

27. Закс М.Г. Молочная железа. -М-Л.: Наука, 1964. -276с.

28. Дегтерев Г.П. Механизация молочных ферм и комплексов машинного. -М.: Высшая школа 1994. -С.380.

29. Дегтерев Г.П Справочник по машинам и оборудованию для животноводства. -М.: Агропромиздат, 1986. -С.246.

30. Звиняцковский В.Г. Новые методы и технические средства испытания доильных машин. // Новое в методах испытания тракторов и с.-х. машин. -1970. -Вып.6. -РазделЗ. -С.18-21.

31. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе "человек-машина". -М.: Наука, 1973. -С.22-69.

32. Караваев Ю.С. Метод физиологической оценки стимулирующих воздействий доильного аппарата на молочную железу коров Сборник научн. трудов Московского ин-га инженеров с.-х. пр-ва. -1973. -Т.10. -Вып.1. -4.1. -С.181-186.

33. Караваев Ю.С., Проничев Н.П. Оценка тугодойности коров. Сборник науч. трудов Московского ин-та инженеров с.-х. пр-ва. -1977. -Т. 14. -Вып.1.-С.149-151.

34. Караваев Ю.С. Об отличительных особенностях взаимосвязи доильной машины с организмом животного. Сборник трудов МИИСПа, -М:,1965. -Т.2. -Вып.1.-С.17-19.

35. Караваев Ю.С. Теоретическое и экспериментальное исследование режимов машинного доения коров : Автореф. дис.к.г.н. Москва, 1972.-26с.

36. Карташов Л.П. Машинное доение коров. -М.: Колос, 1982 -301с.127

37. Карташов JI.П. О воздействии сосковой резины на сосок при машинном доении коров. Сборник научных работ. Саратовский СХИ. -1978. -Вып.123.-С.118-122.

38. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Издание второе -М.: Химия, 1971. -496с.

39. Келпис Э.А. Разработка технологических средств и методика испытания доильных машин. Автореферат дисс. . к. т.н. Елгава, 1967, -27с.

40. Коба В.Г., Мурусидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф. Механизация и технология производства продукции животноводства.- М.: Колос, 1999.- 519с.

41. Кокорина Э.П. Физиологические требования к машинному доению коров. Рекомендации. -М.: Россельхозиздат, 1984. -25с.

42. Королёв В.Ф. Доильные машины. -М.: Машиностроение, 1969.-279с.

43. Королёв В.Ф. Попытки усовершенствование доильных машин. // Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства. -1972. -№9. -С. 1719.

44. Королёв В.Ф. Усовершенствование доильных аппаратов для применения на крупных молочных фермах Материалы III Всесоюзного симпозиума по физиологическим основам машинного доения. -Боровск. -1974. -С.35-44.

45. Кормановский Л.П. Теория и практика поточно-конвейерного обслуживания коров. -М.: Колос, 1982. -368с.

46. Конкин Ю.А., Пацкалева А.Ф. Экономическое обоснование внедрения мероприятий научно-технического прогресса в АПК. Методические рекомендации и примеры расчета. -М.: МИИСГ1, 1991. -С.50-52.

47. Косачев Г.Г. Экономическая оценка сельскохозяйственной техники. -М.: МИИСП, 1973.-32с.

48. Краснов И.Н. Доильные аппараты. -Ростов-на-Дону. Издат-во Ростовского университета, 1974. -227с.ш

49. Краснов И.Н., Красниченко С.Г., Мишин ФА. Исследование взаимодействия исполнительных органов доильных аппаратов с сосками на модели вымени коровы. /У Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственной техники. -1973. -Вып.2. -С.176-182.

50. Краснов М.Н., Мишин ФА. О работе доильного аппарата " Доярка " в производственных условиях. // Мех. и электрификация с.-х. пр-ва, -1971. -Вып.14. С.310 319.

51. Краснов И.Н., Красниченко С.Г. Результаты исследований работы доильных аппаратов с предварительно сплющенной сосковой резиной. // Записки Ленингр. с.-х. ин-та. -1974. -Т.230. -С.69-73.

52. Лауре А.Р. Актуальные вопросы совершенствования доильного аппарата. В кн.: Материалы IV Всероссийского симпозиума по физиолог, основам машинного доения. Алма Ата, 1975. -С.152-155.

53. Леч Р. Влияние природной динамики тканей соска на характер истечения молока при машинном доении коров. Сборник иаучн. трудов. Моск. ин-т инженеров с.-х. пр-ва. -1980.-Т.Г7. -Вып.1. -С. 1.05-109.

54. Ломакин В.И. Исследование и обоснование доильного аппарата с автоматическим регулированием режима работы: Авториф. дисс. . канд. техн. наук. Минск, 1974, -25с.

55. Лоза М.Г. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве НИР и ОКР, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений,- М.: Колос, 1980. -112с.

56. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. -М.: ГПУСЗ Минсельхозпрода России.zx 9с.

57. Мельников С.В., Алёшкин В.Р., Рондан П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. -Л.: Колос, 1980. -167с.129 .

58. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. -JL: Агропромиздат, 1985. -559с.

59. Морозов Н.М. Эффективность комплексной механизации животноводческих ферм. -М.: Колос, 1972.-С. 17-34.

60. Налимов В.В,, Чернова НА. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. -М.: Наука, 1965. -340с.

61. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. -190с.

62. Налимов В.В., Голикова Т.Н. Логические основания планирования эксперимента. -М.: Металлургия, 1976. -156с.

63. Новые доильные аппараты: Конструкция ВИЭСХ. -М.: Колос, 1978. -15с.

64. Новая доильная установка. // Молочное и мясное скотоводство. 1978. -№6. -С.27.

65. Оленев В.А. Руководство по машинному доению коров. -М.: Колос, 1981. -110с.

66. Похваленский В.П. Доильные установки. ~М.: Машиностроение, 1971. -159с,

67. Правила машинного доения коров. -М.: Агропромиздат, 1989.-40с.

68. Проничев Н.П. Исследование влияний вакуумных режимов и конструктивных параметров исполнительных механизмов доильных аппаратов на процесс машинного доения коров: Автореф.дис. . к.т.н. -М., 1978. -16с.

69. Проничев Н.П. Планирование экспериментов при определении показателей работы исполнительных механизмов доильных аппаратов. Сборник научн. трудов. Московский ин-т инженеров с.-х. пр-ва. -1979. -Т. 16. -Вып. 1. -С. 112-115.

70. Проничев А Н. Математическое моделирование процесса работы экспериментального доильного аппарата. Сборник научных трудов МГАУ. -1999, -Т. .-Вып. , -С. 80-82

71. Проничев А.Н., Проничев Н.П. Оценочные характеристики тугодойности коров при машинном доении. Сборник научных трудов МГАУ. -1999, -Т. -Вып. -С. 82-84

72. Симарёв Ю.А. Математические методы анализа эффективного использования сельскохозяйственной техники. // АПК экономика, управление. -1999. С.59-64.

73. Симарёв Ю.А. Математические методы оценки качества техники АПК при испытании И Сборник научных трудов ВНИИМЖ. Подольск, 1999. -Т.8. - Часть II - С. 31-33 с.

74. Уиттлстоун У.Г. Принципы машинного доения. -М.:Колос, 1964.-197с.

75. Финни Д. Введение в теорию планирования эксперимента. -М.: Наука, 1970.-288с.

76. Хикс Ч. Основные пюинцииьт планирования экспеоимента. -М.: Мир.л 1 Л 1 ,11967. -290с.

77. Цой Ю.А. Молочные линии животноводческих ферм и комплексов. -М.: Колос, 1982. -221 с.

78. Шаров Н.М. Эксплуатационные свойства машинно-тракторных агрегатов. ~М.: Колос, 1981. -240с,

79. Чугунок А. И., Карташов Л.П., Аверкиев А.А. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. М.: Колос, -1997.

80. Шевцов Г.Г. Моделирование процесса машинного доения. // Механизация и электрификация соц. сельского хоз-ва. -1974. -№11. -С .23-24.

81. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. -М.: Мир, 1972. -133с.

82. Brand S. Ma S. Stimulation by the milking machine // Proceeding Symposium on machine milking, Reading. -England, 1998. -P.119-130.

83. Gowning M.J. Factors effecting milking performance// Proceeding Symposium of machine milking, Reading. -England, 1988. -P. 15-25.

84. Dawood M.Y., Raghavan K.S., Pociask C. Radioimmoassay of oxytocin // J. Endocrinology, 1988. -Vol.76. -№2. -P.261-270.

85. Dgar A. Milking machine efficiency. Faulty vacuum most common defect: // N.S. journal of Agriculture. -1995. -P.53-55.

86. Cowie A.T. The maintenance of lactation the rat after hypophysectomy. -I. Endocrin., 16, 1987: 135.

87. Marfinet J. Observation relative to udder preparation prior to milking exemplified by milkings of salers cows and ewes // Proceeding Alfa-Laval Svmp. on machine milking. -Stockholm, 1973.

88. Phillips D.S.M. The theory of milking action at the cows tent. Mechanics of the cows teat // Proceeding 3-rd summer school and conference on the milking machine. Hodari 1985. -P.34-37.

89. Goldsmith F.E. Developments in milking machinery // Agr. Engr. -1987. -42. -3: 92-9541-24991.

90. Tindal J.S., Knaggs J.S. The afferent path of the milk-ejection reflex in the brain of the rabbit//' J. Endocrin, 43, 1979:663.132