Программное обеспечение регулирования процесса машинного доения

Одним из многочисленных мероприятий по производству молока является организация и технология доения коров. Совершенствование процесса доения коров, заключается в разработке и использовании доильного оборудования, наиболее полно отвечающего зоотехническим, ветеринарным, физиологическим и инженерным требованиям. Правильная организация машинного доения основывается на нормальной работедоильных машин и оборудования. При нарушении технологии машинного доения потери молочной продукции могут достигать 30% [1]. Наибольшая потеря производительности приходится на пульсатор. Так как пульсатор выполняет функцию регулирующей части доильного аппарата, задающей режим его работы.

Одной из наиболее распространенных конструкций выпускаемых промышленностью являются мембранные пульсаторы. Недостаток мембранных пульсаторов низкая надежность, изменение с течением времени частоты пульсаций, вследствие засорения соединительного канала, невозможность точной настройки [2].

Наряду с мембранными пульсаторами применение находят электромагнитные пульсаторы принцип работы, которых заключается в периодической подаче воздуха атмосферного давления посредством воздействия электромагнита на устройство перекрывающее отверстие, которое соединяет камеру переменного вакуума с камерой атмосферного давления.

Достоинства электромагнитных пульсаторов состоит в более высокой надежности работы, точности настройки режимов доения. В качестве управляющего устройства применяются в большинстве случаев электрические цепи, погрешность, которых колеблется от 7 до 10 % (установлено в ходе экспериментальных исследований). Более совершенными являются компьютеры.

Применение компьютера в процессе машинного доения открывает широкие перспективы. С помощью компьютера возможно регулирование не только режимов работы пульсатора, но и вакуумного давления в вакуумной линии, контроль молокоотдачи, полное контролирование технологии доения.

С учетом этого нами была предложена новая конструкция электромагнитного пульсатора. Частота пульсаций данного пульсатора регулируется за счет подачи напряжения к электромагниту. Данный пульсатор имеет не сложную конструкцию. Управление режимом работы электромагнитного пульсатора осуществляется посредством компьютера. С помощью компьютера задается импульс, сигнал которого усиливается в блоке питания и передается на электромагнит, вследствие чего происходит открытие или закрытие клапана. Для задания режимов доения (частоты пульсаций, скважности) на мониторе компьютера имеются две шкалы. Режимы водятся вручную. В процессе доения они стабильны, что способствует повышению продуктивности животных.

Электромагнитный пульсатор имеет отверстия переменного вакуума, атмосферного и постоянного вакуумного давлений. Через отверстие переменного вакуума соединенного с межстенными камерами доильных стаканов периодически происходит истечение и поступление воздуха атмосферного давления. Истечение воздуха протекает вследствие отсасывания воздуха через отверстие постоянного вакуумного давления вакуумным насосом. Ввод воздуха атмосферного давления осуществляетсячерез отверстие атмосферного давления. Для обеспечения открытия клапана отверстия атмосферного давления определили его диаметр, так как при некотором значении диаметра отверстия атмосферного давления клапан может не открыться, вследствие воздействия вакуума. По результатам теоретических расчетов установлено, что диаметра отверстия атмосферного давления должно не превышать 6 мм.

В конструкции электромагнитного пульсатора отверстие постоянного вакуумного давления при открытии отверстия атмосферного давления не закрывается. Поэтому часть воздуха поступающего через отверстие атмосферного давления теряется вследствие истечения его в вакуумопровод. С учетом потери объема воздуха определили диаметр отверстия постоянного вакуумного давления, которое по теоретическим расчетам составило не более 4 мм. Для обоснования конструктивных параметров (диаметров отверстий атмосферного и вакуумного давлений) электромагнитного пульсатора были проведены лабораторные исследования.

На первом этапе работоспособность электромагнитного пульсатора оценивали визуально, где за критерий работоспособности приняли сжатие сосковой резины доильного стакана. При диаметре отверстия атмосферного давления равного 4 мм и при диаметре отверстия вакуумного давления 1,5 мм резина сжата, не происходит разжатия в момент закрытия отверстия атмосферного давления. При диаметрах отверстия вакуумного давления 2-5,5мм наблюдается не досжимание сосковой резины доильного стакана. При 3,5-4,5мм сосковая резина сжимается и разжимается. При диаметре отверстия атмосферного давления 5мм и диаметрах отверстий вакуумного давления 1,5- 4,5мм наблюдается полное сжатие и разжимание сосковой резины, при диаметрах 5 и 5,5 происходит недостаточное сжимание сосковой резины. При диаметре отверстия атмосферного давления равной 6мм и диаметрах отверстий вакуумного давления 2,5- 5,5мм наблюдается полное сжатие и разжатие сосковой резины, а при 1,5 и 2 мм – недостаточное разжатие сосковой резины.

На втором этапе провели исследование по выбору оптимального диаметра отверстия вакуумного давления для диаметров отверстий атмосферного давления 4-6 мм по перемещению сосковой резины доильного стакана. Для этого в корпусе доильного стакана в зоне максимального сжатия сосковой резины просверлили отверстие. В отверстие корпуса стакана вставили иглу, которую закрепили к сосковой резине. Иглу поместили в прозрачную пластмассовую трубку, которую герметично закрепили к корпусу доильного стакана. По результатам исследования установлено, что оптимальным для диаметров отверстий атмосферного давления 4-6мм является диаметр отверстия вакуумного давления 3,5мм.

Для определения оптимальных режимных параметров работы электромагнитного пульсатора, таких как частота пульсаций и скважность,были проведены эксперименты на летней доильной площадке в ОПХ «Заречное» Костанайского НИИСХ. Дойное стадо состояло из 250 голов. Из них были подобраны по критерию аналогов опытная и контрольная группы численностью по 20 коров. Доение производили при различных значениях частоты пульсаций и скважности. Значения частоты пульсаций изменяли в пределах 60 - 78 мин-1, скважность - 30 - 40 %. При проведении исследования регистрировали выход молока с опытной группы коров и полное время доения. В качестве критерия оптимизации приняли производительность доения коров, кг/мин.

На основе анализа полученных результатов установили, что наиболее производительное доение - 2,82 кг/мин достигается при частоте пульсаций 66 мин-1 и скважности 35%. Конструкция пульсатора защищена изобретением.

Применение электромагнитного пульсатора с компьютерным управлением дает возможность создать систему, при которой компьютер будет осуществлять автоматическое регулирование режимов доения в зависимости от интенсивности молоковыведения, вакуумного режима в подсосковой камере доильного стакана, измерение и регистрирование выхода молока от каждой коровы, анализ качества молока. Нами создан макетный образец и в настоящее время проводится его проверка. Конструкция пульсатора защищена инновационным патентом Казахстана [3].

 

Литература

  1. Технология производства молока//Авт.-сост. С.Н. Александров. - М.: ООО «Издательство АСТ»; Донецк «Сталкер», 2004. -238, с
  2. Краснов И.Н. Доильные аппараты. Ростов: Ростовский университет, 1974. - 226с
  3. Инновационный патент РК №64641, заявка № 2009/0782.1 от 15.06.2009 «Электромагнитный пульсатор доильного аппарата». Авторы Атыханов А.К., Исинтаев Т.И., Шаяхметов А.Б.
Год: 2011
Город: Костанай