УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ СОСКОВОЙ РЕЗИНЫ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, конкретно к устройству для дефектовки доильных аппаратов по жесткости сосковой резины.
/
Известно устройство для определения давления сосковой резины, в зависимости от ее перемещений в гильзе доильного стакана (а.с. СССР №782770 МПК А0 1I7/00), содержащее механический искусственный сосок, в виде подпружинной системы вертикальных нитей, впускного клапана атмосферного давления, перекрывающегося свободно перемещающейся втулкой, и механический датчик измерения разрежения, который измеряет разрежение при смыкании-размыкании сосковой резины. Разница величин разрежения характеризует продолжительность переходной фазы от такта сжатия к такту сосания и в целом соотношение тактов сосания и сжатия и частоту пульсаций доильного аппарата.
Однако, недостатками этого устройства является низкая точность замера из-за высокой инерционности пружины, невозможность точной фиксации значений разрежения по механическому прибору за короткий, в сотые доли секунды, переходного периода смены тактов; геометрия смыкания сосковой резины фиксируется без учета упругих свойств соска вымени коровы.
Известно устройство для определения жесткости сосковой резины доильного стакана (а.с. СССР, №1281218 МПК АО1I 7/00), содержащее перфорированную гильзу с расположением в ее отверстиях подвижных поршней с ограничителями их хода и съемными регулировочными кольцами, а также мерную емкость и вакуумметр. Изменяя положения подвижных поршней в вертикальной и горизонтальной плоскостях, добиваются изменения силы сжатия сосковой резиной соска вымени коровы. При этом фиксируется скорость истечения молока и его количество.
Недостатками устройства является низкая точность замера жесткости сосковой резины через качественные показатели процесса доения животных, которые обусловлены многочисленными факторами: сложностью сопоставления данных по интенсивности истечения и количеству молока при доении коров с различными по длине и толщине сосков вымени, так как для этого необходимы длительные физиологические опыты; низкая и недостоверная точность соотношения тактов сжатия и сосания по фиксации времени истечения молока из соска вымени.
Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является принятое за прототип устройство для определения жесткости сосковой резины доильного аппарата (а.с. СССР, №1029928 МПК АО1I 7/00), содержащее искусственный сосок, выполненный из гибкого материала, измерительного устройства, электромагнитного датчика перемещения сосковой резины в виде сердечника с подвижной и неподвижной электрическими катушками, последняя перемещается в вертикальной плоскости доильного стакана под действием пружинящих пластин и обеспечивает наведение электродвижущей силы в сердечнике, которая регистрируется измерительным прибором. По ее величине оценивается жесткость сосковой резины доильного аппарата и продолжительность такта сжатия.
Недостатками этого устройства является низкая точность замера жесткости сосковой резины из-за наличия инерционности пластин, трения подвижной электрической катушки по сердечнику, недостаточной технологической длины сердечника для наведения в нем устойчивой и значимой электродвижущей силы, диапазон изменений которой позволил бы четко оценить жесткость сосковой резины и длительность переходной фазы от такта сосания к такту сжатия.
Задача полезной модели - повышение точности и достоверной оценки жесткости сосковой резины доильного аппарата в динамике по длительности фаз пульсации.
Эта задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для определения жесткости сосковой резины доильного аппарата, содержащем искусственный сосок, установленный по оси в вертикальной плоскости доильного стакана, и включающем корпус с установленным под ним датчиком перемещений сосковой резины, связанным с измерительным прибором, в отличие от прототипа корпус искусственного соска усечен в нижней части и выполнен из недеформированного материала в форме натурального соска с регулируемым нагревательным элементом внутри, а датчик перемещений установлен в усеченной части корпуса и выполнен в виде подвижного и неподвижного гибких контактов в форме полусфер, частично изолированных в центре по вертикальной оси и соответствующих по форме и размерам кончику натурального соска.
Необходимость представления искусственного соска вымени в виде не сжимаемого материала объясняется экспериментальными расчетами коэффициента поперечной деформации и переменного модуля упругости натурального соска вымени (Козлов А.Н. Определение коэффициента поперечной деформации и переменного модуля упругости соска вымени коровы // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 1986. - №4. -с.55 - 56). Они позволили обосновать величину контактного давления между сосковой резиной и соском вымени. (Козлов А.Н. Определение контактного давления между сосковой резиной доильного аппарата и соском вымени коровы // Актуальные вопросы механизации животноводческих ферм. Сб.научн.тр. ВО ВАСХНИЛ; НПО «Целинсельхозмеханизация». -Алма - Ата: Изд-во). Определенное контактное давление при разрежение в вакуумной магистрали доильной установки 50...80 кПа показало, что сосковая резина не способна сжать сосок вымени и она смыкается под кончиком соска. Таким образом, истинная зона смыкания сосковой резины находится в зоне кончика соска вымени.
Необходимость нагрева сосковой резины и установки с этой целью нагревательного элемента внутри корпуса искусственного соска объясняется тем, что сосковая резина относится к полимерным материалам с резко выраженной способностью к высокоэластичной деформации при сравнительно низких напряжениях. При изменяющемся во времени значении деформации эта зависимость проявляется в постоянном спаде напряжения, так называемой релаксацией напряжения. Сосковая резина работает при постоянном напряжении, но ее деформация возрастает по времени до некоторого равновесного значения. То есть, сосковая резина обладает так называемой ползучестью, зависящей в большой степени от температуры, при которой происходит деформация. С увеличением температуры напряжение деформации уменьшается, а ее скорость увеличивается.
Поэтому жесткость сосковой резины необходимо определять в температурном диапазоне 35…40°С согласно полученным авторами экспериментальным данным (Козлов А.Н. и др. Деформация сосковой резины доильных аппаратов при различных температурах ее нагрева // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии - 2012. -Т.62.-С. 54-57).
Достоверное определение жесткости сосковой резины возможно только при такой температуре нагрева корпуса с помощью установленного нагревательного элемента, при смыкании под усеченной частью недеформируемого корпуса искусственного соска датчика перемещения с неподвижным и подвижным гибкими контактами в форме полусферы, соответствующими геометрии соска и частично изолированных в центре по вертикальной оси, что в совокупности позволяет получить один технический результат - повышение точности определения жесткости сосковой резины.
На фигуре схематично изображено устройство для определения жесткости сосковой резины доильного аппарата. Устройство содержит доильный стакан 1, внутрь которого вставлена сосковая резина 2 и в нее помещается искусственный сосок 3. Его недеформируемый корпус 4 плотно располагается в сосковой резине 2 и имеет внутри электрический нагреватель 5, соединенный с терморегулятором 6. В усеченной части корпуса 4 искусственного соска 3 по вертикальной оси доильного стакана 1 расположен датчик перемещений 7, состоящий из неподвижного 8 и подвижного 9 гибких контактов в виде полусфер и разделенных по вертикальной оси в центре изолятором 10. Неподвижный 8 и подвижный 9 контакты связаны с измерительным прибором 11и расположены в нижней части сосковой резины в ее подсосковой камере 13, в которой в рабочем режиме доильного аппарата создается постоянное разрежение,а в межстенной камере 12-переменное разрежение.
Устройство работает следующим образом. Перед началом диагностирования сосковой резины электрический нагреватель 5 искусственного соска 3 подключают к источнику питания и нагревают до температуры 35…40°С, которая поддерживается в дальнейшем с помощью терморегулятора 6. Это обеспечивает наименьшее возрастание деформации сосковой резины при постоянных усилиях за счет разности разрежения в доильном стакане. Перед подключением доильного аппарата к вакуумной установке внутрь сосковой резины 2 вставляется искусственный сосок 3 с электрическим контактным датчиком перемещения 7. При включении вакуумного насоса пульсатор доильного аппарата обеспечивает подачу переменного разрежения в доильный стакан, в результате чего сосковая резина 2 теряет устойчивость и смыкается только под усеченной частью недеформируемого корпуса 4, не теряя цилиндрической формы в его недеформируемой части. Сосковая резина периодически, согласно заданной частоте пульсации и соотношению тактов, смыкается и размыкается. При смыкании сосковой резины подвижный контакт 9 датчика перемещения 7 перемещается и в плоскости сжатия смыкается с поверхностью неподвижного контакта 8 датчика перемещения 7. Электрическая цепь замыкается и ее продолжительность фиксируется измерительным прибором 11.
Продолжительность смыкания сосковой резины сравнивают с установленной технической документацией для конкретного доильного аппарата и определяют ее допустимый срок эксплуатации.
Устройство позволило повысить точность определения жесткости сосковой резины доильного аппарата. Ожидаемая годовая экономия при внедрении данного устройства составит 530 рублей на одну голову.