Схема доильной машины и расчет расхода воздуха

Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В доильной машине имеются исполнительный механизм, трансмиссия и двигатель. Главные ее части — вакуумный насос, вакуум-провод и доильный аппарат. Вакуумный насос служит для откачивания воздуха и создания вакуумметрического давления в доильном аппарате. Связующим звеном между вакуумным насосом и доильным аппаратам является вакуум-провод, по которому вакуумметрическое давление от вакуумного насоса распространяется в доильные аппараты.

Главной исполнительной частью доильной машины является доильный аппарат, который непосредственно контактирует с животным, отсасывая молоко из вымени коровы.

Доильные машины, выпускаемые промышленностью, в основном удовлетворяют зоотехническим требованиям. При выполнении оператором машинного доения технологической дисциплины они обеспечивают полное выдаивание и совершенно безопасны для коровы.

В состав доильной машины (рис. 2.1) входит: вакуумная установка, включающая вакуумный насос 1 с электродвигателем, глушителем и предохранителем 2; вакуум-балон 8; вакуум-провод с вакуумметром 3 и вакуум-регулятором 7; доильные аппараты 5, подключаемые к вакуумной линии через вакуумные краны 4.

Рис. 2.1 Схема доильной машины

Технологический процесс работы доильной машины происходит следующим образом. Создаваемое вакуум-насосом разрежение распространяется через вакуум-баллон по вакуум-проводу через открытые вакуумные краны в доильные аппараты, обеспечивающие процесс доения и сбора молока в доильном ведре 6. При работе доильных установок с молокопроводом молоко из доильного аппарата отсасывается в молокопровод, по которому воздушным потоком транспортируется в молокоприемник.

Одним из основных конструктивных звеньев доильной машины является вакуумная линия. Величина рабочего вакуума в подсосковой камере доильного стакана существенно влияет на молокоотдачу коров и на процесс машинного доения. Уменьшение этой величины приводит к изменению технических показателей доильных аппаратов, к нарушению стереотипа доения и торможения рефлекса молокоотдачи, а следовательно, к снижению продуктивности коров.

При увеличении рабочего вакуума животные испытывают неприятные ощущения. Кроме того, доильные стаканы под действием высокого вакуума наползают на соски, перекрывают молочные каналы, что приводит к заболеванию вымени.

Потребная подача вакуумного насоса включает в себя расход воздуха доильными аппаратами и системой вакуумпровода, зависящих от глубины вакуума, частоты пульсаций, типа доильного аппарата и вместимости камер и трубок, в которых действует переменное разрежение.

Примем процесс расширения воздуха при откачивании его из камер доильных стаканов изотермическим, а суммарную вместимость этих камер для одного аппарата равной V_a (м³). Объем воздуха, V_h, м³ после расширения по закону Бойля-Мариотта составит

V_h = p_бV_a/p_h ,

где p_б — барометрическое (атмосферное) давление, кПа; V_a — начальный объем воздуха в камерах при атмосферном давлении, м³; p_h — атмосферное давление в камерах при вакууме h, т.е. после откачивания воздуха, кПа.

Абсолютное давление после откачивания равно

p_h = p_б − h ,                            (5)

а соответствующий объем воздуха определяем из соотношения

V_h = p_бV_a/(p_б − h) .                (6)

Объем воздуха Vц, подлежащий откачиванию за один цикл работы аппарата, получается из равенства

V_ц.прив = V_цh/p_б.                    (7)

Подставим в выражение (7) равенства (5) и (6) и найдем объем воздуха, приведенный к атмосферному давлению, откачиваемый за один пульс

V_ц.прив = V_ah/p_б .                   (8)

Из формулы (8) следует, что при вакууме, равном 52 кПа, необходимо откачать около половины всего воздуха, находящегося в камерах стаканов и в шлангах переменного вакуума доильного аппарата.

Объем аппарата "Волга" составляет 0,7 дм³, тогда при вакууме 52 кПа расход воздуха за один цикл составит 0,35 дм³. При частоте пульсаций 1 Гц и работе 10 аппаратов расход составит 0,0035 м³/с. По результатам экспериментальных данных действительный расход воздуха превосходит теоретический на 35 % и составит 0,0047 м³/с.

Приближенно потребный расход воздуха, Q, м³/с, вакуумной системой можно определить по формуле, рекомендованной ВИЭСХом,

Q = 1,35νV_a (1 + A) ,

где 1,35 — коэффициент, учитывающий несовершенство конструкций пульсатора и коллектора, выражающееся в протечке воздуха, при переключении клапанов; ν — частота пульсаций, Гц; V_a — начальный объем воздуха при атмосферном давлении, заключенный в камерах и трубках одного доильного аппарата, м³; А — коэффициент, учитывающий протечки воздуха из вакуумной системы вследствие ее недостаточной герметичности.

Коэффициент А находится по формуле

A =(100 + ∑ α)/100 ,

где   ∑α — суммарные потери, которые составляют по экспериментальным данным: α₁ = 10 % — утечки воздуха через зазоры в соединениях труб и в кранах; α₂ = 5 % — подсосы воздуха через зазоры между сосками вымени и сосковой резиной стаканов; α₃= 20 % — подсосы воздуха через доильные стаканы при надевании их на соски; α₄ = 25 % — подсосы воздуха при случайном спадании шлангов с воздушных кранов вакуум-провода и обусловленном им спадании стаканов; α₅ = 20 % — потеря подачи из-за перегрева насоса при длительной работе.