Метод настройки доильных аппаратов по критерию давления сосковой резины на сосок

УДК 637.116.2:636.2

МЕТОД НАСТРОЙКИ ДОИЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПО КРИТЕРИЮ ДАВЛЕНИЯ СОСКОВОЙ РЕЗИНЫ НА СОСОК

В.И. Доровских, Д.В. Доровских, И.Н. Хохлов

Обоснован метод измерения давления сосковой резины на сосок при ее смыкании, разработано техническое средство для его осуществления. Ключевые слова: доильный аппарат, сосковая резина, давление на сосок, метод измерения.

Качество работы доильного аппарата принято оценивать по многим показателям, важнейшим из которых, по мнению большинства ученых, является величина давления сосковой резины (сверхдавление) на кончик соска во время такта сжатия [1 -3].

Установлено, что избыточное сверхдавление (более 12 кПа) ухудшает приток артериальной крови и приводит к гиперкератозу конца соска, при низком значении сверхдавления (менее 8 кПа) происходит закупорка выводного канала и, как следствие, снижение интенсивности молоковыведения. Таким образом, принято считать, что оптимальный диапазон сверхдавления на конец соска - 8.. .12 кПа.

Согласно исследованиям Майна, Рейнемана, Намана, и других ученых величина сверхдавления на конец соска зависит в основном от следующих факторов: толщины и жесткости сосковой резины, величины ее натяжения в доильном стакане, рабочего вакуума, положения соска в доильном стакане.

Существует несколько теорий воздействия сосковой резины на сосок. На рисунке 1 представлены зависимости основных параметров процесса, демонстрирующие объединенную теорию давления, воздействующего на сосок.

Эти зависимости получены в результате исследования взаимодействия соска с 18 типами сосковых резин [1]. При проведении исследований использовались сосковые резины, выпускаемые фирмами Франции, Германии, Швеции и США. Отечественные типы сосковых резин в данной совокупности не были представлены.

Вместе с тем установлено, что рецепты резин, используемых производителями, имеют существенные различия. Так фирмы США используют резину с содержанием сажи не более 14%, в то время как у других фирм это значение достигает 30%. Это в свою очередь обусловливает различия эксплуатационно -технологических свойств сосковых резин, в частности: жесткости и характера изменения твердости резины в процессе эксплуатации.

0 12 3 4

Толщина стенок сосковой резины, мм

Рисунок 1 — Кривые (регрессии давлений, полученные в результате воздействия на соски 18-го типами сосковых резин при вакууме в коллекторе 40 кПа

...л...- точка касания

сверхдавление

— -о— . ТР + ОР

— * — остаточный вакуум — I• V — ОВ

На рисунке 1 зависимости параметров процесса молоковыведения представлены в функции только одного фактора - толщина резины. При этом не учитывалось влияние натяжения сосковой резины и исследования проводились при величине рабочего вакуума 40 кПа, в то время как результаты других исследований [4] свидетельствуют о значительном влиянии указанных факторов на величину сверхдавления.

Если на представленный график изменения величины сверхдавления нанести зону его оптимальных значений (8.. .12 кПа), то получим два диапазона толщины сосковой резины удовлетворяющих этому условию, примерно, 0,5.0,9 мм и 3,0.3,4 мм. Второй диапазон, обеспечивая оптимальное значение сверхдавления явно не удовлетворяет условию остаточного вакуума, необходимого для массажа соска 16.18 кПа при минимально допустимом значении 20 кПа. Поэтому при разработке мероприятий по проектированию, изготовлению и настройке в процессе эксплуатации доильных аппаратов, направленных на обеспечение оптимальной величины сверхдавления на кончик соска целесообразно и достаточно рассматривать лишь первый диапазон.

Известные методы определения давления сосковой резины на сосок [1, 2] базируются на предположении, что давление на сосок примерно равно значению вакуума в межстенной камере доильного стакана, при котором начинается или заканчивается истечение молока из соска. Использование этого метода в условиях рядовой эксплуатации доильных аппаратов весьма затруднительно из -за сложности регистрации указанных параметров.

С целью обеспечения возможности диагностирования состояния сосковой резины по критерию давления на сосок предложен метод измерения давления сосковой резины на сосок при ее смыкании с использованием искусственного соска, выполненного в виде эластичной оболочки с геометрическими параметрами соответствующими среднестатистическому соску животного [5, 6]. Метод основан на том, что давление сосковой резины на искусственный сосок, помещенный в доильный стакан работающего доильного аппарата затрачивается на деформацию соска и создание избыточного давления в его внутренней полости.

Рсд = Рд+Рв,

где Рсд - давление сосковой резины на искусственный сосок; Рд - давление, затрачиваемое на деформацию искусственного соска; Рв - избыточное давление во внутренней полости искусственного соска. Поэтому для определения величины давления сосковой резины на сосок достаточно предварительно осуществить тарирование искусственного соска, с целью определения давления затрачиваемого на его деформацию, измерить избыточное давление во внутренней полости искусственного соска во время такта сжатия сосковой резины и просуммировать полученные значения.

Для измерения избыточного давления во внутренней полости искусственного соска разработано измерительное устройство (рис. 2), состоящее из искусственного соска 1, корпуса 2, клапана 3 и манометра 4 . При измерении устройство устанавливают в работающий доильный стакан. Во время такта сосания, когда сосковая резина разомкнута, внутреннюю полость искусственного соска 1 с помощью клапана 3 соединяют с атмосферой для обнуления показаний манометра 4, во время такта сжатия, когда сосковая резина смыкается, фиксируют показания манометра 4.

12 3 4

Рис. 2. Измерительное устройство

Для определения величины давления затрачиваемого на деформацию искусственного соска используется тарировочное устройство (рис. 3), состоящее из разъемного корпуса 1, в который помещается искусственный сосок измерительного устройства, манометра 2 и ручного насоса 3, которые через тройник 4 соединяются с полостью корпуса 1. С помощью ручного насоса 3 в полости корпуса 1 создают давление, которое регистрируют манометром 2, одновременно с помощью манометра измерительного устройства регистрируют давление во внутренней полости искусственного соска и определяют давление, затрачиваемое на деформацию искусственного соска (Рд) как разность давлений в камере тарировочного устройства (Рн) и полости соска (Рв).

Рис. 3. Тарировочное устройство

На рисунке 4 показаны тарировочные графики для искусственных сосков с толщиной стенки 2 мм выполненных из различных материалов.

Рв, кП а 20 1 6 12 08 4 0 Рис. 4. Зависимости давления во внутренней полости искусственного соска от внешнего давления: 1 - резина 6А-1; 2 - силикон Г-4; 3 - резина 6А-1 армированная тканью

3 \

2 N

1 N \

\ N

ч

4 8 12 16 20 Рн, кПа Для всех вариантов искусственных сосков характерно то, что в начальный период при увеличении давления в корпусе тарировочного устройства давление в полости соска практически не увеличивается, затем начиная с некоторого значения, увеличивается на ту же величину, что и давление в корпусе. Из графика видно, что для исследуемых сосков давление, затрачиваемое на деформацию равно: 1-й образец - 4,0 кПа; 2-й образец - 5,6 кПа и 3-й образец - 8 кПа.

Разработанный метод и технические средства позволили провести исследования и установить зависимости величины сверхдавления на конец соска (Рсд) от рабочего вакуума (Нр), натяжения чулка сосковой резины в стакане (Т) и внутривыменного давления (Рв) для различных типов сосковых резин. Для модели 41 эта зависимость имеет вид:

Рсд = 0,8774 + 0,1137Нр + 0,0330Т + 0,112Рв

Коэффициент множественной корреляции равен 0,9654, весомость первого фактора (Нр) равна 70,38%, второго (Т) 18,62% и третьего (Рв)11%.

На основе дополнительных исследований установлено, что влияние внут-ривыменного давления (давления в полости соска) незначительно и с учетом того, что основная фаза доения происходит при незначительном его колебании (5-8% от среднего значения), при практических расчетах им можно пренебрегать. Зависимости давления различных типов сосковых резин на сосок представлены в таблице 1.

Таблица 1. Зависимости давления различных типов сосковых резин на сосок

Модель сосковой резины Зависимость Коэффициент множественной корреляции Погрешность средняя, %

Модель 41 Дд=1,5501Нр+0,0321^ 0,9753 0,834

513 «Фемакс» Рсд=2,6399Нр+0,1641F 0,9746 1,246

528 «Экстрасервис» Рсд=3,8742Нр+0,0932F 0,9876 0,664

На базе полученных результатов разработана технология настройки доильных аппаратов в реальных условиях эксплуатации доильных установок по критерию сверхдавления на кончик соска. На рисунке 5 представлен усредненный график давления сосковой резины на сосок (10 доильных аппаратов).

Рис. 5. Изменение давления сосковой резины модели 513 «Фемакс» на искусственный сосок в процессе эксплуатации доильных аппаратов

При верхнем уровне давления равном 12 кПа время эксплуатации сосковой резины ограничивается 13,5 календарными месяцами или примерно 1200 часами наработки.

Литература:

1. Mem G.A. Effects of milking on teatend hyperkeratosis // 42 Annual Meeting, 26.01.2003.

2. Побединский В., Гончар А., Иойшер А. Методы и приборы для оценки работоспособности доильных аппаратов // ГАУМ. Кишинёв, 2009. С. 55-60.

3. DavisM.A., Reinemann D.J., Mein G.A. Relationships between physical characteristics and milking characteristics of the aging milking liner // аппш1 international meeting, 10-13 July.

4. Карташов Л.П. Машинное доение коров. М.: Колос, 1982. С. 98-104.

5. Доровских В.И., Доровских Д.В., Хохлов И.Н. Повышение качества доения регулированием давления сосковой резины на сосок // Техника в сельском хозяйстве. 2012. №6. С. 12-13.

6. Доровских В.И. Обоснование метода измерения давления сосковой резины на сосок при ее смыкании // Материалы 16 Международного симп. по машинному доению. Минск, 2012.

Доровских Владимир Иванович, кандидат технических наук, заведующий лабораторией Доровских Дмитрий Владимирович, кандидат техн. наук, старший научный сотрудник Хохлов Иван Николаевич, инженер

ГНУ Всероссийский НИИ использования техники и нефтепродуктов E-mail: dorovskih50@mail.ru

Grounded method for measuring the pressure on the teat liners in its closing, to develop technical tools to implement it.

Keywords: milking machine liners, pressure on the nipple, the method of measurement.