Совершенствование технологии машинного доения коров с разработкой доильного аппарата с управляемой стимуляцией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Утолин, Владимир Валентинович

• Утолин, Владимир Валентинович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Утолин, Владимир Валентинович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные физиологические требования к машинному доению коров

1.2. Эффективность применения доильного оборудования

1.3. Анализ способов машинного доения коров

1.4. Анализ конструкций доильных аппаратов

1.5. Анализ теоретических исследований по обоснованию процесса молоковы-ведения и параметров доильных аппаратов

1.6. Постановка проблемы, цель работы и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ДОИЛЪНОГО^АШТАРАТА

2.1. Конструктивно-технологическая схема и физическая сущность работы модернизированного доильного аппарата

2.2. Теоретическое обоснование устройства отключения высокочастотной стимулирующей части пульсатора при доении в ведра

2.3. Теоретическое обоснование устройства отключения стимулирующего пульсатора при доении в молокопровод

Выводы

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАБОТЫ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА С УПРАВЛЯЕМОЙ СТИМУЛЯЦИЕЙ

3.1. Программа лабораторных исследований

3.2. Методика лабораторных исследований

3.2.1. Экспериментальная установка

3.2.2. Методика определения пропускной способности модернизированного доильного аппарата

3.2.3. Методика исследования работы доильного аппарата с управляемой стимуляцией

3.3. Методика сравнения теоретических и экспеоиментальных исследований процесса выведения молока усовершенствованным доильным аппаратом

3.4. Результаты лабораторных исследований

3.4.1. Результаты лабораторных исследований по определению пропускной способности доильных аппаратов

3.4.2. Результаты лабораторных исследований по определению времени работы стимулирующего пульсатора

3.4.3. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований

Выводы

4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА

4.1. Программа и методика производственных испытаний

4.2. Результаты сравнительных производственных испытаний

Выводы

5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА С УПРАВЛЯЕМОЙ СТИМУЛЯЦИЕЙ

5.1. Внедрение результатов исследований

5.2. Экономическая эффективность применения доильного аппарата с управляемой стимуляцией

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

114

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии машинного доения коров с разработкой доильного аппарата с управляемой стимуляцией»

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных вопросов в решении проблемы механизации и автоматизации молочного животноводства остается машинное доение коров, на которое приходится 40...65% всех трудовых затрат по обслуживанию и уходу за животными [ 1 ].

Опыт ведения животноводства на промышленной основе показывает, что при интенсивной технологии эксплуатации поголовья возникает ряд трудностей, связанных с машинным доением коров, решение которых будет базироваться на совершенствовании доильных аппаратов и режимов их работы.

Применяемые доильные установки обычно состоят из нескольких технологических систем, вакуумной, молочной, промывки и дезинфекции, дозирования и раздачи концентрированных кормов. Наибольшее значение для работы доильной установки имеет ее вакуумная система, так как существующие доильные аппараты работают по принципу отсоса молока из вымени животного при действии на его соски пониженного давления. Однако, сравнивая машинное доение с ручным, следует отметить, что производительность доярок выросла лишь на 30...35% [2].

Проведенные исследования отечественными и зарубежными учеными [ 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ] показывают, что производительность труда оператора доильных установок пропорциональна объему ручных затрат. Исключение или сокращение некоторых ручных операций позволяет улучшить организацию и повысить производительность труда при машинном доении [ 12 ].

Одним из резервов снижения затрат труда при производстве молока является повышение уровня механизации доения коров на основе совершенствовав ния существующих и создания новых доильных аппаратов, осуществляющих быстрое и полное выдаивание животных [ 13 ]. Большое влияние на молокоот-дачу животного оказывает величина рабочего вакуума и его колебания в процессе работы доильного аппарата. На основании многочисленных исследований

ученых в области механизации доения коров установлена определенная величина вакуума [14. 15. 16. 17. 18]. которая составляет 48...50 КПа. Вопрос о допустимой величине колебаний вакуума в процессе доения коров остается спорным. Некоторые ученые описывают процесс "баллонизации" сосковой резины, который возникает из-за колебаний вакуума и ведет к наползанию стаканов на соски вымени животного и преждевременному прекращению молокоотдачи [ 19, 20 ].

Одним из важных факторов повышения молочной продуктивности, наряду с высоким генетическим потенциалом животных и сбалансированным кормлением, является физиологически обоснованное безвредное со щадящим режимом машинное доение коров [ 21 ].

Для более эффективного доения применяют стимуляцию секреторной деятельности молочной железы, что способствует повышению продуктивности животных. При применении машинного доения необходимо, чтобы доильный аппарат отвечал не только техническим, но и физиологическим требованиям [11,14].

Доильный аппарат в процессе доения должен выводить молоко, а также стимулировать и поддерживать рефлекс молокоотдачи [ 13 ]. Существующие серийные доильные аппараты не в полной мере выполняют вышеуказанные функции из-за несовершенствования конструкции.

Раздражение рецепторов молочной железы серийными доильными аппаратами неэффективно, и поэтому рефлекс молокоотдачи проявляется слабо. Кроме того, время стимулирования не совпадает с латентным периодом животного. Во время интенсивной молокоотдачи применяемые доильные аппараты не обеспечивают нужной производительности, что приводит к увеличению времени доения. При увеличении времени доения животное не успевает выдаиваться, развивается торможение рефлекса молокоотдачи, сфинктер соска закрывается при еще не полностью выдоенном вымени, что приводит к преждевременному запуску животных.

Для более эффективного доения животных необходимо создание доильного аппарата, который проводит эффективную стимуляцию во время латентного периода и обеспечивает высокую производительность в активный период рефлекса молокоотдачи.

В связи с изложенным выше, целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности машинного доения коров путем разработки доильного аппарата с автоматическим управлением стимуляции рефлекса молокоотдачи животного за счет микроколебаний сосковой резины и обоснование параметров и режимов его работы.

Народнохозяйственное значение разработанного доильного аппарата заключается в сокращении времени доения, повышении полноты выдаивания коров, а также в снижении затрат труда на ручные операции.

В данной работе проанализированы существующие доильные аппараты, отмечены их преимущества и недостатки, а также рассмотрено взаимодействие молочной и вакуумной систем доильных установок.

Предложен модернизированный доильный аппарат.

Приведены результаты теоретических исследований модернизированного доильного аппарата.

Приведены результаты лабораторных и производственных сравнительных испытаний модернизированного доильного аппарата с серийным АДУ-Ю4.

На защиту выносится:

- конструктивно-технологическая схема разработанного доильного аппарата с автоматическим режимом работы;

- математическая модель, обосновывающая конструктивные параметры разработанного доильного аппарата;

- оптимальные режимы работы разработанного доильного аппарата;

- результаты проверки работы модернизированного доильного аппарата в производственных условиях и его экономические показатели.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные физиологические требования к машинному доению коров

При применении машинного доения коров основным критерием соответствия доильного аппарата физиологии молокоотдачи является полноценный рефлекс молокоотдачи. Молоковыведение у коров осуществляется рефлекторным путем и представляет собой сложный нейрогуморальный процесс [ 15, 16].

В молочной железе возможно выделить две порции молока: цистеральное и альвеолярное. Процессы выведения цистерального и альвеолярного молока существенно отличаются. Для того, чтобы вывести цистеральное молоко, необходимо преодолеть сопротивление сфинктера соска, а альвеолярное молоко возможно вывести только путем возбуждения рефлекса молокоотдачи. Рефлекс молокоотдачи можно вызвать при раздражении рецегггорных полей молочной железы.

Рефлекс молокоотдачи представляет собой сложный акт. Он включает в себя комплекс двигательных реакций молочной железы: происходит расслабление сфинктера соска и изменение гладкой мускулатуры протоков и цистерны молочной железы, затем изменение тонуса кровеносных сосудов и наконец сокращение миоэпитальных клеток [ 17 ]. Важным показателем процесса молокоотдачи является его латентный период. Он характеризует степень готовности коровы к отдаче молока. Латентным периодом называется промежуток времени от начала подготовительных операций при доении до появления ответной реакции. Латентный период по мнению многих ученых [ 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27] является необходимым промежутком времени от начала стимуляции до начала доения.

Во время латентного периода происходит движение гормона окситоцина к альвеолам, вызывая сокращения звездчатых мышечных клеток и вытеснение альвеолярного молока в цистерну.

Существующая технология машинного доения в основном учитывает особенности выведения молока из вымени, но исполнительный механизм (доильный стакан) в большинстве случаев не вызывает самостоятельно рефлекс молокоотдачи и не поддерживает его. Доильный аппарат кроме функции моло-ковыведения при определенных условиях оказывает тормозящее действие на рефлекс молокоотдачи [ 28, 29, 30]. Это объясняется тем, что акт сосания доильного аппарата существенно отличается от акта сосания теленка [ 31, 32]. Для выведения молока в ротовой полости теленка используется как положительное давление на соски вымени, так и отрицательное давление при высасывании. При машинном доении очень важно качественно проводить подготовительные операции, целью которых является вызов полноценного рефлекса молокоотдачи. Большое значение оказывает величина разряжения в подсосковых камерах доильных стаканов. По этому вопросу мнения большинства ученых совпадают.

Так, например, немецкие физиологи Н. Mielke и I. Schulz считают, что величина используемого при доении коров вакуума аргументируется двумя основными требованиями: достаточно высокой отсасывающей способностью доильного аппарата и возможностью надежного удержания доильных стаканов на сосках вымени животного. По их мнению, низкий вакуум не позволяет быстро выдаивать животное, что в конечном итоге приводит к торможению рефлекса молокоотдачи у него из-за болевых ощущений [ 33 ].

Достаточно быстрое выдаивание животного обеспечивается соответствующей выводной системой соска, основную роль в которой играет запирающая мышца - сфинктер [ 34, 35, 36].

По данным Т.К. Городецкой [ 37 ], тонус сфинктера большинства коров в период между очередными выдаиваниями составляет около 40 КПа. При подмывании вымени теплой водой он уменьшается примерно в 2 раза, а в процессе доения животного - в 3...4 раза [ 37 ]. На основании этих данных В.Ф. Королев делает вывод о том, что для доения почти всех животных достаточной величиной вакуума следует считать 33...40 КПа [11].

Имеются данные о том, что высокий вакуум при работе доильного аппарата не оказывает существенного отрицательного воздействия на секрецию молока животными [ 37 ]. Н. Mielke и I. Schulz [ 38 ], ссылаясь на исследования других ученых, описывают попытку доения коров с вакуумом в подсосковой камере доильных стаканов, равный 66 КГТа. При такой величине вакуума интенсивность молокоотдачи была наибольшая, однако после доения на сосках вымени коров были обнаружены мелкие язвочки и раны, которые явились причиной заболевания молочной железы животных.

Американский ученый D.O. Noorlander [ 38 ] считает, что высокий вакуум при работе доильного аппарата вреден по двум причинам: во-первых, при большом перепаде давлений в межстенной и подсосковой камерах доильного стакана в такте сжатия сосковая резина создает эффект "хлопка", что приводит к повреждению как внешней поверхности соска, так и его выводной системы; во-вторых, это способствует наползанию доильных стаканов на соски и нарушению сообщения полости соска с выменем, что приводит к преждевременному прекращению молокоотдачи еще невыдоенного животного.

Вакуум доильных аппаратов, который в результате их неисправностей превышает 50 кПа, травмирует ткани сосков коровы и приводит к повышенному образованию лейкоцитов в крови животного, что свидетельствует об их заболевании маститом [ 40 ].

На основании многочисленных данных специалистов, работающих в области механизации доения коров, можно сделать вывод о гом, что рабочий вакуум доильных аппаратов должен находиться в пределах 46...50 кПа [ 41, 42, 43, 44, 45]. Что касается вопроса о допустимой величине колебаний вакуума в процессе доения коров, то здесь данные ученых и практиков более противоречивы. Обычно изменение вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов представляв! большую опасность здоровью животных, чем то же явление в межстенных камерах. Изучая причины этого противоречия, ученые пришли к выводу, что колебания могут быть циклическими и связанными с работой пульсато-

ра и случайными. Последние имеют целый ряд причин и порой не только труд-ноустраняемых, но и труднопрогнозируемых.

Исследования, проведенные Н. \¥оп81опГй>т и Н. 81ате1ет [ 46 ] показывают, что падение вакуума в подсосковой камере доильного стакана существенно зависит от скорости молокоотдачи коровы и в момент ее максимального значения может превышать номинальный уровень в 1,5...2 раза. Наряду с этим вакуум в доильном аппарате резко меняется в том случае, если у соседнего с выдаиваемым животным производится снятие или надевание доильных аппаратов. Недостаточный запас производительности вакуумного насоса или неисправности вакуумного регулятора в этом случае существенно ухудшает вакуумный режим доильного аппарата [ 47 ].

В литературе имеется описание так называемого эффекта "баллонизации", когда из-за колебаний вакуума в подсосковой и межстенной камерах доильного стакана сосковая резина в такте сосания увеличивается в диаметре, что приводит к наползанию стаканов на соски вымени животного и преждевременно прекращает его молокоотдачу [ 47, 48 ].

При осуществлении процесса машинного доения коров происходит реализация двух взаимообусловленных процессов: молоковыделения и молоковыве-дения. Первый процесс обусловлен реакцией молочной железы вымени коровы на стимулирующие преддоильные и доильные воздействия, при которых она активно припускает и отдает молоко, отвечая интенсивной молокоотдачей. Второй процесс обусловлен поступлением молока из альвеолярного отдела вымени в молочные цистерны сосков и извлечением его из вымени доильной машиной [49].

Доильный аппарат в процессе доения должен выполнять несколько функций: вызывать рефлекс молокоотдачи, поддерживать его на необходимом уровне и отбирать молоко из молочной железы коровы [ 13 ].

Для эффективного доения стимулируют секреторную деятельность молочной железы, что способствует повышению продуктивности животных. Из-за

вредного воздействия вакуума в период "сухого доения" и потребности интенсивного молоковыведения в активный период рефлекса молокоотдачи необходимо, чтобы доильный аппарат отвечал как физиологическим требованиям, так и требованиям автоматизации технологического процесса доения [11, 14].

Исследователи Г.И. Анисимов, М.Г. Закс указывают на необходимость проведения массажа но времени, равному латентному периоду [ 50, 51]. Отсутствие массажа или несовпадение по времени с латентным периодом ведет к торможению рефлекса молокоотдачи и уменьшению количества выдаиваемого молока [ 52, 53, 54 ].

В.ГТ. Бабкин и В.П. Савран установили, что постоянный массаж вымени в течении 20 с ведет к увеличению продуктивности на 6,9% за счет влияния механических воздействий на кожные рецепторы железы [ 55 ].

H.A. Петуховым и др. [ 56 ] установлено, что стимуляция сосков вымени путем микроколебаний сосковой резины с частотой тренера мышц в период доения не уступает преддоильной ручной подготовке. По мнению В.Ф. Королева стимуляция молочной железы может как способствовать, так и препятствовать процессу молоковыведения [ 11 ].

Представленный материал свидетельствует, что актуальна проблема создания безвредной для здоровья животного доильной машины, стимулирующей рефлекс молокоотдачи у коровы.

1.2. Эффективность применении доильного оборудования

Из всех производственных процессов в молочном животноводстве наиболее трудоемким является доение животных.

Доильные машины позволяют механизировать процесс доения. При удалении из вымени вручную одного литра молока необходимо сделать более ста сжатий соска. На доение одного животного заграчиваегея 7... 10 мин. Молоко при ручном доении имеет большую механическую и бактериальную загрязнен-

ность. Ручное доение из-за большого количества однотипных движений ведет к профессиональному заболеванию рук доярок.

Машинное доение резко повышает производительность труда, позволяет получать более чистое молоко, сократить экономические затраты.

Для доения коров в настоящее время применяются двухтактные и трехтактные доильные аппараты. Трехтактные более благоприятные для животного, особенно при несоблюдении правил машинного доения, но скорость доения у них ниже, чем у двухтактных. Доение двухтактными машинами осуществляется за более короткий промежуток времени, а значит и скорость доения выше, но для их обслуживания требуется строгое соблюдение правил машинного доения.

В зависимости от способа содержания, продуктивности животных, размера ферм и других условий применяются различные доильные установки. В настоящее время промышленностью изготавливается более 10 типов доильных установок для доения коров при привязном и безпривязном содержании, в летних лагерях и родильных отделениях.

Доильные установки отличаются технологией доения, конструктивными параметрами и имеют различный уровень механизации и автоматизации.

Доильные установки со сбором молока в переносные ведра АД-100А и ДАС-2Б просты по устройству и в эксплуатации. При использовании этих установок сохраняется большой объем ручных работ. Для доения одной коровы затраты рабочего времени оператора составляют 2,7...3,4 мин. При работе с двумя аппаратами квалифицированный оператор может выдоить 17...22 коровы. Затраты труда при двухтактном доении коровы, используя установки типа АД-100А, составляют от 46 до 55 чел.ч. в год, включая выполнение подготовительных и заключительных операций, а также техническое обслуживание [ 57 ].

Для доения в стойлах в стационарный молокопровод применяются доильные установки АДМ-8-100 на 100 коров и АДМ-8-200 на 200 коров. Эти установки снабжены групповыми счетчиками надоя молока, оборудованием для автоматической промывки и дезинфекции молочной линии, молочными фильтра-

ми и пластинчатыми охладителями. При использовании установок со стационарным молокопроводом молоко не соприкасается с руками оператора и поступает в молочную без затрат ручного труда.

Один оператор при доении на установках типа АДМ-8 может выдоить 22...26 коров за один час работы, затрачивая на одно животное в среднем 70 с. Затраты труда на процесс доения снижаются по сравнению с доением в ведра на 15... 17% и составляют 40...46 чел.ч. в год [ 58 ].

При доении в отдельных помещениях - доильных залах, существуют установки со станками "Тандем" - УДТ-8 и УДА-8 и "Елочка" - УДЕ-8А и УДА-16. Отличия заключаются в том, что впуск и выпуск животных производится в "Елочках" - группами, а в "Тандемах" - индивидуально. При доении на этих установках оператор затрачивает 45...42 с рабочего времени на одну корову. На установках "Елочка" и "Тандем" за один час работы оператор обслуживает до 60 коров, а затраты труда составляют не более 28 чел.ч. в год [ 57 ].

Применяя средства механизации для санитарной подготовки вымени, массажа и автоматизации контроля молокоотдачи и отключения с помощью манипулятора на установки со станками "Тандем" и "Елочка", можно снизить затраты труда до 21 чел.ч. в год на одну корову. Количество обслуживаемых животных одним оператором возрастает до 80 коров в час.

Конвейерно-кольцевые установки УДА-100 типа "Карусель" позволяют создать поточную технологию доения коров. Их применение дает возможность механизировать и автоматизировать все операции.

Установка УДА-100 "Карусель" представляет собой вращающуюся платформу с расположенными на ней 16 станками. Она снабжена пунктом санитарной обработки вымени коров перед доением, позволяющим эту операцию выполнять автоматически. Также автоматизированы операции додаивания и снятия доильных стаканов.

Автоматизированная доильная установка обслуживает до 600 коров. При этом затраты труда составляют не более 17,5 чел.ч. в год на одну корову.

Таким образом эффективность машинного доения зависит от конструкции доильных аппаратов, режимов их работы, а также от принятой технологии и конструкции доильных установок. С точки зрения снижения затрат труда на машинное доение перспективными являются доильные установки с автоматическим выполнением некоторых подготовительных и заключительных операций, с применением скоростных доильных аппаратов.

1.3. Анализ способов машинного доения коров

По воздействию на сосок вымени животного можно выделить следующие способы машинного доения.

Машинное доение с применением однокамерных доильных стаканов. Они имеют конусообразную форму, их стенки сделаны из твердого прозрачного материала. В верхней части стакана находится резиновый колпак, предназначенный для лучшего присасывания стакана к соску.

Однокамерный доильный аппарат работает следующим образом. Во время первого такта из него откачивается воздух, пока разряжение не достигнет 330...400 мм рт.ст. Такая разность давлений действует примерно 0,5...0,7 с. Сосок вытягивается, конец его упирается в конус стакана, сфинктер соска открывается, и из него вытекает молоко. Номинальная разность давления при этом действует только на кончик соска, а стенки его подвергаются воздействию меньшего разряжения. Во время второго такта в стакан впускается воздух, и давление в нем повышается до атмосферного. Сосок при этом укорачивается, вытекание молока из него прерывается, и в соске восстанавливается кровообращение. Первый такт называется тактом сосания, второй - тактом отдыха. Такт сосания и такт отдыха составляют пульсационный цикл. Число пульсаций у доильных машин с однокамерными доильными стаканами находится в пределах 30...60 в минуту. По такому принципу работает доильный аппарат "Стимул".

Машинное доение производят преимущественно с применением двухкамерных доильных стаканов. Они состоят из двух цилиндров - наружней гильзы и внутренней трубки (сосковая резина), образующих межстенную и подсоско-вую камеры. Когда в обе камеры поступает вакуум, то сосковая резина не испытывает деформации, а молоко под разностью давлений внутри вымени и под соском струей вытекает в подсосковую камеру и по молочному шлангу отводится в молокоприемник. Происходит такт сосания. Через некоторое время в межстенной камере действие вакуума прекращается, и давление там повышается до атмосферного. Под действием разности давлений в камерах стакана сосковая резина сжимается, сфинктер соска закрывается, и течение молока прекращается. Происходит такт сжатия. На этом рабочая часть цикла заканчивается и такт сжатия снова сменяется тактом сосания. Доильные машины, работающие по такому принципу, называются двухтактными.

Двухтактный режим работы имеет существенный недостаток, так как сосок все время испытывает на себе воздействие вакуума. К концу доения стаканы часто наползают на вымя, втягивая соски глубоко внутрь, и тем самым ухудшают условия извлечения последних порций молока и восстановления нормального кровообращения в сосках.

Трехтактная доильная машина имеет также двухкамерные доильные стаканы. Принцип работы трехтактной машины отличается от двухтактной тем, что она имеет дополнительный такт отдыха, когда в обеих камерах доильного стакана атмосферное давление. Длительность такта сосания при этом не изменяется. По существу трехтактный принцип основан на совмещении положительных свойств работы двухтактных доильных машин с однокамерными и двухкамерными доильными стаканами, отрицательные свойства которых сведены к минимуму.

Характерные особенности трехтактной доильной машины по сравнению с двухтактной: во время доения соски меньше удлиняются и в них не нарушается кровообращение; сведена к минимуму возможность наползания доильных ста-

канов на соски вымени коровы; можно выдаивать любых коров, в том числе и медленноотдающих молоко. При этом заболевание сосков и вымени коровы сведено к минимуму.

Трехтактная доильная машина также имеет недостатки: увеличение времени доения; при осуществлении такта отдыха происходит подсос воздуха под соски, что в некоторой степени загрязняет молоко; дополнительный расход воздуха несколько увеличивает и расход энергии.

Ряд исследователей [ 55, 56, 57 ] подтверждают необходимость проведения массажа в течение времени, равного латентному периоду. Причем, если массаж отсутствует или проводится с меньшей или большей длительностью, то количество выдоенного молока уменьшается [30, 31 ]. Массаж вымени также влияет и на такие важные показатели машинного доения, как величина тонуса сфинктера соска и внутривыменное давление [ 59 ]. Полноценная стимуляция в момент доения является важным фактором не только для поддержания молоко-выделительного рефлекса, но и для дальнейшей стимуляции секреторного процесса в молочной железе [ 60, 61 ]. В настоящее время существует двухтактный доильный аппарат АДУ-1-04 с вибропульсатором. По данным разработчиков [ 62 ] микроколебания вызывают стимуляцию рефлекса молокоотдачи во время доения, что исключает необходимость в тщательной преддоильной подготовке вымени в течение 30...40 с как того требуют правила машинного доения. Они рекомендуют только обмывание вымени и сдаивание первых струек молока в санитарно-гигиенических целях в течение 15 с, что сокращает затраты ручного труда [ 63 ].

Особенность работы доильного стакана заключается в том, что во время такта сосания стенки сосковой резины совершают микроколебания, стимулируя тем самым сосок. Величина разряжения в межстенной камере не позволяют вакууму подниматься до того значения, которое поддерживается в вакуумпроводе. За счет этого во время доения сосковая резина при такте сосания находится в полусжатом состоянии [ 63 ]. По данным разработчиков вибропульсатора [ 62 ]

это должно препятствовать наползанию доильных стаканов на основания сосков и тем самым предполагается исключить необходимость в машинном додаивании. Однако на практике это вызывает неполное выдаивание коров за счет сжатия сфинктера.

По результатам государственных испытаний вибропульсаторы вызывают снижение продуктивности на 135 кг на корову за лактацию и средней жирности молока на 0,19% по сравнению с низковакуумными аппаратами. Часть коров при использовании этого аппарата преждевременно самозапускается [63].

Таким образом из рассмотренных способов машинного выведения молока из сосков вымени коровы, с учетом безвредности доения, перспективным является доение с применением микроколебаний сосковой резины. Однако указанные недостатки свидетельствуют о необходимости дальнейшего совершенствования этого способа.

1.4. Анализ конструкций доильных аппаратов

Современные доильные машины работают по принципу отсоса молока из вымени, используя при этом отрицательное давление под соском. Исследованием отсасывающих доильных аппаратов занимались многие ученые [ 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73 ].

В настоящее время на молочнотоварных фермах России широко применяются двухтактные (ДА-2М, АДУ-1-01, АДУ-1-03, АДУ-1-04) и трехтактные (ДА-ЗМ "Волга") доильные аппараты, а Также ряд экспериментальных.

Двухтактный доильный аппарат АДУ-1-01 (рисунок 1.1) состоит из доильных стаканов 1, шланга переменного вакуума 2, 4, коллектора 3, пульсатора 5 и молочного шланга 6. При работе на установках АД-100А и ДАС-2Б необходимо использовать доильное ведро для сбора молока.

Доильные стаканы являются исполнительными органами доильного аппарата и обеспечивают извлечение молока из сосков вымени коровы. В нашей

1 - доильный стакан; 2, 4 - шланги переменного вакуума; 3 - коллектор; 5 - пульсатор; 6 - молочный шланг; 7 - молокопровод, вакуумпровод Рисунок 1.1- Схема доильного аппарата АДУ-1-01

стране и за рубежом наиболее распространены двухкамерные доильные стаканы. Они состоят из жесткой гильзы и эластичной сосковой резины.

Сосковая резина - это единственная составляющая доильного аппарата, которая вступает в непосредственное взаимодействие с организмом животного. Поэтому конструкция, техническое и санитарное состояние этого изделия во многом определяет полноту выдаивания, качество молока, сохранение здоровья молочной железы коровы, затраты ручного труда операторов.

Коллектор 3 двухтактного доильного аппарата служит для сбора молока от доильных стаканов и дальнейшей транспортировки его в молокопривод или доильное ведро. Обычно на коллекторе располагается распределитель, при помощи которого переменный вакуум передается от пульсатора в доильные стаканы.

Коллектор имеет клапан для отключения доильных стаканов при снятии, а также при спадании с сосков вымени.

Пульсатор 5 предназначен для преобразования постоянного вакуума в переменный. При помощи пульсатора в межстенных камерах доильных стаканов периодически происходит смена вакуума на атмосферное давление.

Трехтактный доильный аппарат отличается от двухтактного в основном конструкцией коллектора.

Коллектор трехтактного доильного аппарата (рисунок 1.2) дополнительно имеет мембрану 1 и клапан 2. При помощи мембраны и клапана создается третий такт - отдыха. Он наступает, когда пульсатор подает в межстенные камеры атмосферное давление.

Двухтактный доильный аппарат АДУ-1-04 отличается от АДУ-1-01 наличием вибропульсатора. Конструктивно вибропульсатор (рисунок 1.3) состоит из двух блоков: низкочастотного 1, который имеет частоту 1,1 Гц, и стимулирующего высокочастотного 2, обеспечивающего пульсирующий вакуум с частотой 10,5 Гц. Пульсирующий вакуум создается в межстенных камерах доильных стаканов в такте сосания. Высокая частота пульсаций обеспечена коротким дросселирующим каналом в стимулирующем блоке.

/

1 - мембрана; 2 - клапан

Рисунок 1.2 - Схема коллектора трехтактного доильного аппарата

1 - низкочастотный блок; 2 - высокочастотный блок Рисунок 1.3- Схема вибропульсатора

Помимо серийно выпускаемых, в настоящее время разработано большое количество разнообразных доильных аппаратов. Они отличаются как принципом извлечения молока, так и конструктивным исполнением. Для анализа правильного выбора направления совершенствования доильных аппаратов требуется их систематизировать. Наиболее удачной на наш взгляд, является классификация, предложенная В.М. Чичаевым [ 13 ]. Но она не охватывает все многообразие доильных аппаратов и требует дальнейшего развития. На основе патентной и научной литературы нами предложена более полная классификация доильных аппаратов (рисунок 1.4).

Доильные аппараты, используемые для выведения молока, можно разделить на следующие основные виды.

доилы

ГТ ТТ"" А ТТТТ А Гк А ~Г7 Т ЮШ/ АЛ.1 111Г11 /Л. 1 131

По характеру силы, используемой для извлечения молока

Отсасывающие

По конструкции исполнительного органа

трехкамерные

По приводу исполнительного органа

синхронного действия попарного действия почетвертного действия

По количеству выполняемых функций

о д нофу нкцио нал ь н ые

многофункциональные

По режиму работы

4-

с постоянными параметрами

с регулируемыми параметрами

с программным управлением

изменение

числа пульсаций

изменение соотношения тактов

изменение веса подвесной части

изменение рабочего вакуума

комоинирован-ное изменение параметров

Рисунок 1.4- Классификация доильных аппаратов.

По характеру силы, используемой для извлечения молока, доильные аппараты подразделяются на выжимающие, выжимающе-отсасывающие и отсасывающие. В выжимающе-отсасывающих аппаратах для извлечения молока используется избыточное давление воздуха на поверхность соска. Впервые избыточное давление было применено в доильной машине "Шарплес". в которой при такте сжатия в межстенное пространство доильных стаканов подавалось избыточное давление, регулируемое в зависимости от длины и формы сосков. Однако в ней рабочим тактом был такт сосания, а такт сжатия играл вспомогательную роль [ 13 ]. Доильный аппарат "Доярка" изготовленный в СССР 1962 году, извлекает молоко из вымени за счет выжимания его из сосков. Этот аппарат в некоторой степени имитирует ручное доение. Аппарат имеет два такта: выжимание и отдых. Доильный аппарат имеет двухкамерные доильные стаканы, состоящие из цилиндрического алюминиевого корпуса с патрубком и сосковой резины, выполненной в виде конусообразной трубки, которая расширяегся сверху вниз.

В подсосковой камере доильного стакана постоянно поддерживается низкий вакуум, а в межстенной камере - высокий вакуум в такте отдыха, который меняется на избыточное давление в такте выжимания.

Доильный аппарат, работающий с однокамерным стаканом, был предложен В.М. Радоманским [ 74 ]. Принцип работы доильного аппарата заключается в том, что в доильный стакан попеременно подается вакуум и избыточное давление. Выжимание молока из сосков происходит тогда, когда подается избыточное давление.

Доильный стакан, предложенный В.Ф. Королевым [ 75 ], имеет эластичный чулок с вставленным в него каркасом с ребрами жесткости. Стенки стакана имеют такую конструкцию, что их толщина уменьшается от конца соска к основанию. Поэтому при работе сосок сжимается от основания к его окончанию. Выжимание молока происходит за счет воздействия атмосферного давления.

Первый отечественный доильный аппарат ДА-3, созданный в начале 30-х годов, был с двухкамерным доильным стаканом. В создании участвовали ученые В.Ф. Королев, А.А. Матюгин, И.Н. Краснов. Доильный аппарат ДА-3 работал по трехтактному режиму (сосание, сжатие, отдых). Рабочим тактом является такт сосания, молоко выводится из соска за счет создания вакуума в подсоско-вой камере стакана. Таким образом, доильный аппарат ДА-3 по характеру силы, используемой для извлечения молока, является отсасывающим.

В 1962 году в СССР был выпущен доильный аппарат ДА-2 "Майга" с двухкамерным стаканом, работающий по двухтактному режиму (сосание, сжатие). Рабочим тактом является также такт сосания, при котором происходит отсос молока.

По конструкции исполнительного органа доильного стакана аппараты подразделяются на три вида.

Однокамерные доильные стаканы могут иметь как цилиндрическую, так и коническую форму. В верхней части стакан имеет резиновую присоску для удержания его такте отдыха. Молоко извлекается в такте сосания. Первая доильная машина, работающая с однокамерными стаканами, была создана в 1889 году в Шотландии. В этой машине применялся непрерывно действующий вакуум.

Доильный аппарат "Стимул" (СССР) с однокамерными стаканами конической формы изготовлены из прозрачного материала. В верхней части стаканы имеют гофрированные резиновые присоски, с их помощью стаканы удерживаются на сосках вымени.

Преимуществом однокамерного доильного стакана является то, что он прост по конструкции, гигиеничен, долговечен и надежен в работе, не имеет сосковую резину. Недостатками его является то, что отсутствует массаж соска, для разных животных необходимо иметь набор доильных стаканов разного диаметра.

По приводу исполнительного органа существующие доильные аппараты можно разделить на аппараты почетвертного, попарного и синхронного действия. Доильные аппараты почетвертного доения ДАЧ-1 были сконструированы для определения продуктивности и продолжительности доения отдельных долей вымени с целью оценки пригодности коров для машинного доения.

Применяемые в настоящее время доильные аппараты "Волга", ДА-2М, а также аппараты серии АДУ синхронного действия, т.е. доильные стаканы работают одновременно.

По принципу работы подразделяются на трехтактные, двухтактные, непрерывного отсоса.

Многие ученые, исследовавшие трехтактные доильные аппараты, отмечают их безвредности при передержке на сосках вымени животного, малое напол-зание доильных стаканов. Кроме того, трехтактные доильные машины не вызывают предпосылки к заболеванию маститом. И.И. Архангельский и др. [ 76 ] утверждают, что наиболее целесообразным с физиологической точки зрения является машинное доение в ведра трехтактным доильным аппаратом ДА-ЗМ. При этом указывают на значительное сокращение числа коров, заболеваемых маститом.

Проводимые исследования двухтактного доильного аппарата отмечают, что при доении требуется более качественная подготовка животного, а передержка стаканов на сосках вымени ведет к заболеваниям маститом.

С.Я. Горм и И.И. Балковой [ 77 ], сравнивая двухтактный и трехтактный доильный аппараты, утверждают, что трехтактный аппарат имеет скорость доения не ниже, чем двухтактный, и по отношению к животному является более щадящим.

К доильным аппаратам непрерывного отсоса можно отнести доильный аппарат "Темп", изготовленный на базе ДА-ЗМ. Принцип работы данного аппарата заключается в следующем: в рабочей камере пульсатора нижний предел вакуума не достригает атмосферного давления, а верхний - величины вакуума под

соском. Поэтому сосковая резина не смыкается и не размыкается полностью. Она совершает колебания с малой амплитудой. У данного доильного аппарата высокая скорость доения. Королев В.Ф. fil] отмечает, что передержка стаканов на сосках, во избежании заболевания маститом, должна быть исключена.

Аппарат, изменяющий принцип работы в процессе доения, предложен Э.А. Келписом [ 78 ]. Он работает по трехтактному принципу в начале доения, а затем переходит на двухтактный.

Также к данной группе можно отнести доильный аппарат, который в процессе доения переходит с двухтактного режима работы на непрерывный отсос.

Все современные доильные аппараты, выполняющие одну основную функцию молоковыведения, можно охарактеризовать как однофункциональные. Доильные аппараты, которые кроме основной функции молоковыведения, проводят дополнительно, например, массаж вымени, можно назвать многофункциональными. Г.Е. Латман, H.A. Петухов, P.C. Петухова [ 79 ] предложили доильный аппарат со стимулирующими импульсами, воздействующими во время такта сосания. В дальнейшем этот доильный аппарат получил индекс АДУ-1-04 с вибропульсатором. Кроме молоковыведения, он массажирует соски вымени. В.Ф. Королев [ 11 ] описывает целый ряд аппаратов, которые снабжены дополнительно устройствами для массажа. Доильный аппарат "Темп" с гофрированными трубками пульсирующего вакуума. Принцип работы заключается в следующем. При поступлении в межстенную камеру доильных стаканов вакуума гофрированная трубка будет сжиматься, а при поступлении атмосферного давления удлиняться, тем самым создаются колебания подвесной части. При совпадении собственных колебаний системы вымя - доильный аппарат с частотой вынужденных колебаний, возможен резонанс, который может вызвать новый физиологический эффект стимулирования отдачи молока [ 11 ]. К недостаткам такого аппарата можно отнести то, что требуется увеличивать массу коллектора.

По режиму работы доильные аппараты подразделяются на аппараты с постоянными параметрами и регулируемыми, с программным управлением. Anna-

раты, которые широко используются как у нас в стране, так и за рубежом, имеют постоянные параметры. Это объясняется тем, что они имеют несложную конструкцию и надежны в эксплуатации.

Доильные аппараты с регулируемыми параметрами - это доильные аппараты, у которых происходят изменения в работе в зависимости от рефлекса мо-локоотдачи. Доильный аппарат с изменением числа пульсаций был предложен М.К. Базаровым [ 80 ]. Отсасывающая способность изменяется в соответствии с интенсивностью молокоотдачи за счет изменения величины вакуума в подсос-ковых камерах доильных стаканов. Для обеспечения регулирования в доильном ведре имеется молоколовушка, масса которой увеличивается с увеличением мо-локовыведения, и величина вакуума в подсосковой камере увеличивается.

Доильный аппарат с изменением соотношения такта был предложен С.Я. Гормом [ 11 ]. Он также использовал молоколовушку, которая связана стержнем с мембраной, по мере поступления молока в ловушку, продолжительность времени такта сосания увеличивается. Аппарат может перейти на непрерывный отсос, по мере уменьшения молокоотдачи изменяется длительность такта сосания.

Из обзора доильных аппаратов, их классификации видно, что перспективными направлениями в создании доильных аппаратов является разработка многофункциональных их конструкций, обеспечивающих автоматический перевод с одного режима на другой с целью повышения скорости выдаивания коров без нарушения физиологических требований.

1.5. Анализ теоретических исследований по обоснованию процесса молоковыведения и параметров доильных аппаратов

Несмотря на большое количество выполненных исследований по изучению извлечения молока из вымени животного такими учеными, как A.A. Авер-каев, E.H. Админ, И.А. Бунин, Б.И. Васин, Э.А. Вальдман, Ю.С. Каранаев,

А.П. Карташов, Э.А. Келнис, A.A. Курочкин, С.В. Мельников, H.A. Петухов, А.П. Проничев, Э.П. Кокорина, Ю.А. Цой и другие [ 25, 26, 27, 30, 39, 49, 62, 81, 82, 83, 84 ] проблема взаимодействия доильного аппарата и организма животного остается недостаточно изученной из-за сложности работы биотехнической системы "человек - машина - животное".

Процесс выведения молока из вымени животного невозможно точно описать физическими законами из-за присутствия биологического звена - животного, которое подчиняется биологическим и физическим законам.

Для описания процесса молоковыведения Ю.С. Каранаев [ 84 ] предлагает выражение, устанавливающее связь факторов, влияющих на интенсивность выведения молока доильным аппаратом. 60

о ц =-ах фх г Sep Их • 44,3 VНв - Ндп - Нобщ (1.1)

п

где Q ц - количество молока, выведенного за один рабочий такт доильного стакана при наличии рефлекса молокоотдачи; кг п - число пульсаций доильного аппарата за одну минуту; ах -коэффициент использования такта сосания; г - плотность молока; кг/м3

(р - коэффициент, учитывающий относительную продолжительность такта сосания;

S ср - средняя площадь сечения выводного канала сфинктера соска; м2

/л - коэффициент расхода потока молока; Н в - активный напор молока под сфинктером соска; м Н/щ - напор, создаваемый вакуумом в подсосковом пространстве доильного

стакана; м Я общ- потери напора, м.

Данное выражение (1.1) не отражает весь процесс во время доения, а показывает лишь фрагмент удаления молока из вымени при такте сосания.

Н.П. Проничев [ 49 ] предлагает оценивать работу доильного аппарата по выводу молока из вымени животного, используя критерий импульса силы. Численное значение величины импульса силы для выведения молока он предлагает определять по формуле

ng t i tC t > tc

1ц = Ис = [(яч?срлМ) •1Рц(г)А + (к-<?р/4) ■fPP(t)dt]ng, (1.2) 0 t t где d ср.ц. ~ средний диаметр цистерны соска, м;

t - время действия молоковыводящеи силы, с; t с ~ продолжительность такта сосания в рабочем цикле доильного стакана, с;

Р ц - внутрицистеральное давление молока, кПа;

1 SA U

dp- внутренний диаметр сосковой резины, м;

Р р - давление в подсосковой камере доильного стакана, кПа;

пц- число рабочих циклов доильного аппарата за период доения.

Чем меньше значение 1ц, тем эффективнее работа доильного аппарата.

Расчет по формуле [ 12 ] затруднителен, так как необходимы в каждом случае экспериментальные данные по изменению вакуумметрического и цисте-рального давления за все время доения.

H.A. Петуховым [62] предложено теоретическое обоснование метода расчета доильного аппарата, стимулирующего рефлекс молокоотдачи. Модель воздействия рассматриваемого способа доения на сосок он представляет в виде системы уравнений

Quin = / / (F er > Е м, Д Р ) Естп - ЛЕстп Щ Ыц

Естм = ДЕстм ■ пц -Nц (1.3)

Е ст ~ А Е ст • Щ ■ Ыц

Ем ~ АЕм - Ыц

где Qm~ средняя интенсивность выдаивания коровы, кг/с;

/ и - воемя доения кооовы. с:

х л.

Естп - энергия стимулирующих импульсов в пульсаторе, Дж.

Естп = ДЕ стп ■ пц -Ыц =(Р2Р - £м/2 р ВС 3) * д Л 0 (1.4)

где Рр - величина рабочего вакуума, кПа;

5м - площадь проходного сечения шланга, м2; р в - плотность воздуха, кг/м ; С з - скорость звука, м/с;

X - продолжительность такта сосания в относительных единицах; Е стм - энергия стимулирующих импульсов давления воздуха в межстенных камерах доильных стаканов, Дж.

Е стм = ЛЕсш ц = (Р2ст ■ £ ср/2 рв Св) 1Д Я 0 (1.5)

где Р ст~ амплитуда стимулирующих импульсов давления воздуха в

межстенных камерах доильных стаканов;

£ ср~ площадь сосковой резины, м2;

Е м~ энергия, затрачиваемая на извлечение молока, Дж.

Ем = АЕмЫц = (Р2п-8сс/2рвС3)1д-Ло (1.6)

где Р п - давление внутри соска. Па;

5 сс - площадь отверстия выводного канала соска, м2;

Е ст- энергия, затрачиваемая на стимуляцию рефлекса молокоотдачи, Дж;

/

Ест =-А2Срсо2 рс-СсБск 1 (1.7)

2

где А ср - амплитуда колебаний сосковой резины в месте контакта с соском, м; 5 кс ~ площадь контакта сосковой резины с соском, м2; Р с Сс - волновое сопротивление.

Для того, чтобы провести расчеты по уравнениям (1.3)-(1.7), необходимо иметь значительное количество экспериментальных данных, которое в обычных условиях получить затруднительно.

Некоторые исследователи разбивают процесс выведения молока пульсирующими доильными аппаратами на отдельные этапы. Описывая процесс моло-ковыведения, Л.П. Карташов [ 10 ] рассматривает механическое сжатие соска сосковой резиной. По его мнению в процессе машинного доения сжатие соска сосковой резины оказывает основное стимулирующее действие, и предлагает выражение для определения усилия сжатия

PHD РВ

Рд =---(Ср + Сс) +-(VK'e+I-J), (1.8)

EF 4 2

где Е - модуль упругости сосковой резины при растяжении;

Рн - сила натяжения сосковой резины, Н;

F - площадь сосковой резины, м2;

D - диаметр сосковой резины, м;

С Р - упругость материала сосковой резины, Па;

С с - упругость ткани соска, Па;

Рв - вакуумметрическое давление, Па;

Ке - коэффициент, отражающий конструктивные параметры сосковой резины.

Из этого выражения видно, что при уменьшении длины сосковой резины 1р давление при сжатии Рд будет увеличиваться, но длина резины зависит от длины сосков и составляет 31 с min -31 смлх-

Многими исследователями (Ю.С. Караваев, В.Ф. Королев, C.B. Мельников и др.) проведены исследования по обоснованию параметров устройств, составляющих доильную машину.

Караваев Ю.С. [ 89 ] для характеристики работы доильного аппарата

предлагает коэффициент использования энергии доильным стаканом, т]Иэ-

m3 V

Пиэ = —- , (1.9)

е общ

где m - масса потока молока, извлекаемая из вымени, кг;

V - скорость движения молока, м/с;

Е общ - общий расход энергии за такт сосания, Дж.

Данная зависимость достаточно полно отражает энергетические затраты в доильном стакане в процессе доения, но применение этой формулы затруднено из-за сложности определения общего расхода энергии сосания, так как она зависит от большого числа составляющих.

Для описания процессов, происходящих в мембранном пульсаторе, Королев В.Ф. [ 11 ] предлагает использовать зависимость / =/( Н ). Эта зависимость устанавливает связь между длительностью процесса и глубиной разряжения в управляющей камере. Королев В.Ф. отмечает, что важно не абсолютное значение длительности тактов сосания и сжатия, а их отношение, и предлагает выражение

Ь - /г 2

1п-

11 к - п \

- - К--(1.10)

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Утолин, Владимир Валентинович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На основании исследования процессов и режимов работы доильного аппарата с вибропульсатором установлено, что в результате вибрации сосковой резины в процессе доения он не обеспечивает требуемую интенсивность выведения молока и чистоту выдаивания, так как соски коровы во время такта сосания находятся в полусжатом состоянии, кроме тою это не способствует достаточной стимуляции рефлекса молокоотдачи.

2. Предлагаемый доильный аппарат с управляемой стимуляцией содержит двухкамерные доильные стаканы, коллектор, основной и стимулирующий пульсаторы, отключающее устройство и молокоприемник. Его рабочий процесс протекает следующим образом. После надевания доильных стаканов на соски вымени коровы при малой интенсивности молокоотдачи осуществляется вибрация сосковой резины, что исключает преддойный массаж. При повышении интенсивности молокоотдачи до определенной величины, происходит отключение стимулирующего пульсатора отключающим устройством, что обеспечивает беспрепятственный вывод основной части молока из вымени коровы. При снижении интенсивности молокоотдачи до той же величины происходит повторное отключение стимулирующего пульсатора, что обеспечивает повторный массаж сосков и более чистое выдаивание.

3. Предлагаемое отключающее устройство содержит молокоприемный поворачивающийся ковш с жиклером для отвода молока и соединенный с ковшом клапан, который может перекрывать воздушный канал постоянного атмосферного давления стимулирующего пульсатора. Рабочий процесс отключающего устройства организован следующим образом. В начале доения при малой интенсивности молокоотдачи клапан не перекрывает воздушный канал и за счет доступа атмосферного воздуха стимулирующий пульсатор создает вибрацию сосковой резины. При повышении интенсивности молокоотдачи молокоприемный ковш наполняется молоком и поворачивается, что обеспечивает перекрытие клапаном воздушного канала, отключение стимулирующего пульсатора, и прекращение вибрации сосковой резины. При снижении интенсивности молокоот-дачи ковш опорожняется и возвращается в исходное положение, что обеспечивает открытие воздушного канала, и, соответственно, создание вибрации сосковой резины.

4. Теоретическими исследованиями установлено, что продолжительность работы стимулирующего пульсатора зависит от конструктивных параметров отключающего устройства таких, как объем ковша, диаметр отверстия жиклера, длинна рычагов и площадь клапана, а также от физиологической особенности животного - интенсивности молокоотдачи. С увеличением интенсивности мо-локоотдачи и уменьшением диаметра отверстия жиклера в ковше при nocí л? : -ных размерах остальных составляющих отключающею устройства время работы стимулирующего пульсатора уменьшится.

5. В результате лабораторных исследований установлено, что отсасывающая способность доильного аппарата с управляемой стимуляцией в среднем выше на 8,5%, чем у АДУ-1-04. При изменении интенсивности отсоса в пределах от 0,24 до 0,91 кг/мин для жиклеров диаметром отверстия 9,8 и 7 мм время работы стимулирующего пульсатора находится соответственно в пределах: 33.40, 25.30 и 21.26 с. Для работы доильного аппарата с управляемой стимуляцией в производственных условиях рекомендуется использовать жиклер с диаметром отверстия 8 мм. При этом стимулирующий пульсатор будет работать в течении 25.30 с в начале процесса доения и включаться в конце доения при снижении интенсивности молокоотдачи до 0,5 кг/мин.

6. Производственные испытания подтвердили работоспособность доильного аппарата с управляемой стимуляцией. В результате испытаний установлено, что отключение стимулирующего пульсатора осуществляется через 25.35 с после постановки доильных стаканов на соски вымени коровы. При этом интенсивности молокоот дачи составляет в среднем 0,45кг/мин. Включается стимулирующий пульсатор при снижении интенсивности молокоотдачи до 0,5 кг/мин.

Применение доильного аппарата с управляемой стимуляцией позволяет сократить общее время доения на 11,22% по сравнению с АДУ-1-04, с одновременным повышением продуктивности животных на 1,28% и жирности молока на 0,33%.

7. Годовой экономический эффект от использования доильного аппарата с управляемой стимуляцией при использовании его на доильной установке АДМ-8 и доении 200 коров составляет 59900 рублей в ценах начала 1999 года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Утолин, Владимир Валентинович, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев A.B. Рациональный способ машинного доения. // Сельское хозяйство России. 1971, № 10 - 27 с.

2. Автоматическая система доения (свободный реферат). // Механизация и электрификация / Реферативный журнал. 1975, № 12.

3. Авдеев A.B. Новый рациональный способ машинного доения коров. // Результаты научно-исследовательских работ по сельскому хозяйству за 19661970 гг. - Животноводство. - М., 1972, с. 66-68.

4. Автоматизированный доильный зал со станками типа "Тандем" / Перев. с англ. Э. Линако - Реферативный журнал. Механизация и электрификация. 1970, №3.

5. Аделунг О.В. Организация доения коров в крупных хозяйствах и производительность труда на установках карусельного типа. // Сельское хозяйство за рубежом. - Животноводство. 1973, № 3 - 49 с.

6. Админ Е.И., Савран В.П. Исследования по технологии машинного доения коров. // Вопросы интенсификации животноводства / Сб. трудов АИИЖ Лесостепи и Полесья УССР. - Харьков, 1969, с. 41-46.

7. Безверхое А.П. Автоматизированная доильная установка "Тандем-10". // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1970, № 3 - с. 16-21.

8. Белянчиков А.Н., Трофимов В.И. Механизация трудоемких процессов на животноводческих фермах. -М.: Агропромиздат, 1971, с. 133-164.

9. ВештокИ.Г. Технология машинного доения. - М.: Колос, 1975, с. 325.

10. Карташов Л.П., Курганов Ю.Ф. Машинное доение. - М.: Высшая школа, 1980, 421 с.

11. Королев В.Ф. Доильные машины. - М.: Машиностроение, 1969, с. 320.

12. Назаров B.C. Разработка и исследование средств механической стимуляции при машинном доении коров. Дис. канд. техн. наук. - Оренбург, 1981.

13. Чичаев В.М. Исследование машинного доения коров доильным аппаратом с переменным принципом работы. Дис. канд. техн. наук. - Горький, 1977.

14. Радомовский В.М. Исследование и разработка доильного аппарата для машинного доения кобыл. Автореф. канд. дис. - М., 1969.

15. Аббасов С.Г. Исследование работы доильного аппарата с механическим стимулятором молокоотдачи. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1967, № 6, с. 61.

16. Грагер И.И. Рефлекторная регуляция лактации. - Л., 1964, с. 45.

17. Аксенов A.B. Разработка стимулирующего доильного аппарата, обоснование его рабочих параметров и методика испытаний. Дис. канд. техн. наук. -Оренбург, 1988.

18. Коростотелова Т.П. Исследование трудоспособности оператора машинного доения. Научные труды ЧИМЭСХ. - М., 1977.

19. Тверской Г.Б. Актуальные вопросы физиологии машинного доения. // Материалы IY Всесоюзного симпозиума по физиологическим основам машинного доения. - Алма-Ата, 1975, с. 89.

20. Кудряшов В.Н., Регун В.И. Рационализация труда на молочных фермах и комплексах. // Сельское хозяйство России, 1967, № 12, с. 61.

21. Кулак И.А. Психологические и физиологические функции организма человека и система АОТ. - Минск: Беларусь, 1974, с. 74.

22. Кумарина А.З. Вымя, молоко, машинное доение. - Алма-Ата: Кайнар, 1969, 72 с.

23. Кулланда K.M. Практикум по физиологии. - М.: Медицина, 1970, с. 38.

24. Курочкин A.A., Семенов Ю.П. Методика сравнительных испытаний исполнительных механизмов доильных аппаратов. // Труды Горьковского СХИ, 1980, №141, с. 26-28.

25. Курочкин A.A., Аверкиев A.A., Жилов И.В. Встречное перемещение масс молока при доении. // Труды Горьковского СХИ, 1980, № 141, с. 32-35.

26. Кемпбелл Д.Р., Маршалл Р.Т. Производство молока. - М.: Колос, 1980,

с. 54.

27. Лейник М.В. О физиологических критериях и методах определения тяжести работы. // Гигиена и профессиональные заболевания, 1960, № 11, с. 60.

28. Тверской Г.Б. Актуальные вопросы физиологии машинного доения коров. - Ленинград: АН СССР ВАСХНИЛ, 1988, с. 85.

29. Вальдман Э.К. Физиология машинного доения. - М.: Колос, 1977, с. 242.

30. Горм С.Я. Автоматическое регулирование соотношения тактов доильных аппаратов. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1966, № 6, с. 59.

31. Алиев М.Г. Физиология лактации буйволиц. - Баку, 1964, с. 45.

32. Марченко Г.М. Физиологические показатели молокоотдачи в пути совершенствования доильной машины. // Кормопроизводство и животноводство / Материалы научной конференции, Кубанский СХИ, 1964, с. 35-39.

33. Оберемеченко А.И. О выборе вакуум-насоса для доильных установок. // YI Всесоюзный симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных. Тезисы докладов. -М., 1983, с. 29-32.

34. Огородников П. И. Разработка и исследование аппарата для доения коров без машинного додаивания. Автореф. дис. на соискание степени канд. техн. наук. - Пушкин, 1979.

35. Салманис А.Я., Буряк Ю.Н. Некоторые вопросы мойки и дезинфекции доильных аппаратов. // Вопросы механизации, технологии и строительства в животноводстве. Труды ВНИИПТИМЖ. - Подольск, 1973, с. 42-45.

36. Скроманис A.A. Методика и некоторые результаты исследования физических величин процесса выведения молока из сосков вымени. // Труды Латвийской СХА, 1968, с. 31-34.

37. Городецкая Т.К. О влиянии вакуума на ткани молочной железы коровы. // Материалы Ш Всесоюзного симпозиума по физиологическим основам машинного доения. - Боровк, 1974, с. 74-75.

38. Уиттлтоун У.Г. Принципы машинного доения. - М.: Колос, 1964, с. 53.

39. Mein G.A. Milking performance and mechanical testing. General Discussion VI, Proc, Sump., Reading. Shifieid, 1968, p. 321-329.

40. Mein G.A. Milk flow the bovine teat in relation to movement of the teatcup liner. Austral. I.Dairy Technol. 1977, № 1, Vol. 32, p. 39-41.

41. Аронович H.M. О работе исполнительного механизма электродоильной машины. -М., 1936, с. 39.

42. Бабкин В.П. Механизация доения коров и первичной обработки молока. - М., Агропромиздат, 1986, с. 271.

43. Залькалнс З.Я., JIaypc А.Р. Исследование молочной и вакуумных линий на доильных установках для доения коров в стойлах. // Y1 Всесоюзный симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных, ч. 2. -М., 1983, с. 30-31.

44. Квашенников В.И. Оценка герметичности вакуумных систем доильных уст ановок. // YI Всесоюзный симпозиум по машинному доению сельскохозяйственных животных. Тезисы докладов, ч. 2. - М., 1983, с. 39-41.

45. Черноног Г.Г., Лищинский С.П. Вакуумный режим доильных установок. Механизация содержания крупного рогатого скота на малых фермах и применение новейших доильных аппаратов в технологических линиях доения коров. Глеваха, 1989, с. 62-63.

46. Worstorff Н., Stahzel Н. Untersuchungen zur Bevegung des Zitzengummi an Abhängigkeit von Einfaltdruck, Pulszyklus und Vakuumhohe in Melkanlagen. Gründl. landtechnik, 1977, Bd. 27, № 1, s. 8-12.

47. Mo Crory lohn. How efficient is your milking machine? // Agr., Victoria, 1975, № 10, Vol 73, p. 390-394.

48. Whittlestone W., Olney G. Machine milking and mastitis. 3. Some propertis of the bovine teat sphincter under machine milking conditions. // Austr. I. Dairy Technol, 1962, № 4, Vol. 17, p. 205-213.

49. Проничев Н.П. Методы и технические средства повышения эффективности машинного доения коров. Дис. докт. сельхоз. наук. - М., 1997, с. 353.

50. Закс М.Г. Физиология двигательного аппарата молочной железы сельскохозяйственных животных. - М. - JL, 1958, с. 164.

51. Закс М.Г. Молочная железа. - М.: Наука, 1964, с. 232.

52. Азимов Г.И. Как образуется молоко. - М.: Колос, 1965, с. 103.

53. Вальдман Э.К. Моторная функция вымени коровы при машинном доении. Автореф. дис. докт. техн. наук. - Тарту, 1969, с. 15.

54. Грачев И.И. Рефлекторная регуляция лактации. - Л.: Колос, 1964, с.

182.

55. Бабкин В.П. и др. Система пневматических элементов для автоматического и дистанционного управления вакуумными и исполнительными органами. // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. - Ростов на Дону, 1972, с. 35-41.

56. Петухов H.A. и др. Стимуляция рефлекса молокоотдачи микроколебаниями сосковой резины с частотой мышц. /'/ Тезисы докладов на V Всесоюзном симпозиуме по машинному доению сельскохозяйственных животных. -М., 1979, с. 82-86.

57. Грачева Л.И. Механизация работ на животноводческих фермах и комплексах. - М.: Урожай, 1987, с. 205.

58. Морозов Н.М. Эффективность комплексной механизации животноводческих ферм. - М.: Колос, 1972, с. 327.

59. Аверкиев A.A. Механизация стимуляции рефлекса молокоотдачи у коров. Автореф. дис. на соискание степени док. с.-х. наук. - М., 1992, с. 29.

60. Грачев И. И. Роль нервной системы в регуляции секреторной функции молочной железы. // Вестник ЛГУ, 1972, № 4, с. 27-28.

61. Марченко Г.М. Вопросы физиологии и биологии лактации. // Труды Кишиневского сельскохозяйственного института, 1972, с. 83-87.

62. Петухов H.A. Совершенствование технологической системы машинного доения коров. Дис. в виде науч. доклада док. техн. наук, 1996.

63. Карташов Л.П. Учебник мастера машинного доения. - М.: Колос, 1994, с. 367.

64. Админ Е.А., Совран В.П. Вакуумный режим под сосками коров при машинном доении. //Животноводство, 1971, № 1, с. 42-44.

65. Антроповский Н.М. К вопросу о регулировке тактов и частоты пульсаций мембранных пульсаторов доильных машин. // Доклады МИИСПа им. В.П. Горячкина, 1971, с. 85.

66. Атаев Ч. Исследование и разработка аппарата и установка для доения каракульских овец в условиях Туркменской ССР. Автореф. канд. техн. наук. -Ашхабад, 1974, с. 21.

67. Бабкин М.К. Исследование доильного аппарата ДАП-2. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1965, № 1, с. 28-31.

68. Базаров М.К. Автоматическое регулирование процесса машинного доения коров. /У Механизация и элекгрификация социалистического сельского хозяйства, 1969, № 1, с. 29-33.

69. Белянчиков H.H. Автоматическое регулирование процесса доения. // Механизация и элекгрификация социалистического сельского хозяйства, 1965, № 1, с. 25-27.

70. Званяцковский В.Г. Анализ современных доильных установок. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1972, №3, с. 29-32.

71. Андреев П.В. К вопросу об эксплуатации сосковой резины доильного аппарата. // Записки Ленинградского СХИ, 1970, с. 17-19.

72. Вепретский A.C. Об автоматическом регулировании процесса доения. /У Долговечность и надежность сельскохозяйственных машин. - М., 1966, с. 3854.

73. Бетин С.И. Современные доильные аппараты. /У Молочное и мясное скотоводство, 1980, № 8, с. 44-51.

74. Радомовский В.М. Схема и принцип работы двухрежимного доильного аппарата. // Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. - М.: Отдел внедрения и информации ВИЭСХ, 1968.

75. Королев В.Ф. Исследование основных параметров трехтактной доильной машины. // Труды Всесоюзного научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства. - М.: Сельхозгиз, 1952, т. 16.

76. Архангельский И.И. и др. О влиянии различных доильных установок на заболеваемость коров маститом. //Животноводство, 1964, № 5, с. 57-59.

77. Горм С.Я. Автоматическое регулирование соотношения тактов доильного аппарата. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1966, № 6, с. 7174.

78. Келнис Э.А. Некоторые возможности улучшения методики сравнительных испытаний доильных аппаратов. // Сб. трудов. - Рига: Звайгзне, 1963, с. 73-78.

79. Петухов H.A., Литман Г.Е., Петухова P.C. К вопросу о выборе механического способа стимуляции рефлекса молокоотдачи у лактирующих животных. // Сиб. весч. с.-х. науки, 1978, № 5, с. 54-59.

80. Базаров М.К., Ломакин В.И. Исследование доильного аппарата с автоматическим регулированием вакуума под соском. // Сб. науч. работ Саратовского сельскохозяйственного института, 1975, с. 34-38.

81. Каранаев Ю.С. Теоретические основы выведения молока исполнительными механизмами доильной машины. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1966, № 3, с. 18-21.

82. Кокорина Э.П. Физиологические требования к машинному доению коров. Рекомендации. -М.: Россельхозиздат, 1984, с. 21-24.

83. Цой Ю.А., Кузнецова И.В. Методические рекомендации по проектированию и эксплуатации вакуумных систем для молочных ферм и комплексов. -М.: Колос, 1980, с. 45-48.

84. Мельников C.B. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. - Л.: Агропромиздат, 1985, с. 640.

85. Талалаев Г.Д. Теория и расчет доильных аппаратов. /'/ Учебное пособие. - Вологда, 1990, с. 47.

86. Гатин М.Г. Исследование и разработка доильного аппарата с усовершенствованными однокамерными стаканами. Автореф. дис. на соискание степени канд. техн. наук. - Казань, 1980, с. 21.

87. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследовании сельскохозяйственных процессов. - Л.: Колос, 1980, с. 127.

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

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

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

П Р И Л О Ж Е H И Я