Исследование сосковой резины доильных аппаратов в динамическом режиме

Введение. На молочных фермах и комплексах широко внедряются современные зарубежные и отечественные доильные установки, узлы и детали к доильному оборудованию.

Работоспособность доильного оборудования должна быть особенно высокой и ее отказы не должны оказывать влияние на технологический процесс доения и качество молочной продукции. Ввиду этого молочные фермы и комплексы должны обеспечиваться современными нормативными документами по техническому сервису оборудования, способам диагностики и контрольно-измерительным средствам (приборам).

При пневмомеханическом способе доения животных сосковая резина доильного аппарата имеет широкое физиологическое, техническое и технологическое многофункциональное назначение. Исследователями [1,2,3] разработаны неоднозначные теоретические модели взаимодействия сосковой резины в совокупности с гильзой доильного стакана с соском вымени коровы. Даны противоречивые практические рекомендации по оценочным показателям и срокам замены сосковой резины.

Цель исследований . Изучить закономерности деформации цилиндрической оболочки сосковой резины в гильзе доильного стакана при доении в производственных условиях.

Задачи исследований . Сопоставить экспериментальные характеристики жесткости сосковой резины, полученные рекомендуемыми способами, с оценочными требованиями ее пригодности к эксплуатации; определить влияние частоты пульсаций пульсатора и натяжения сосковой резины в гильзе доильного стакана на длительность потери деформации оболочки сосковой резины.

Объекты и методы исследований . Место проведения опытов – молочный комплекс отделения Ба-ландино ООО «Заря». Опыты проводились в обычных условиях доения, коровы уральской черно-пестрой породы 2–3 месяцев лактации с удоем 5000–5500 л в год.

Для изменения натяжения сосковой резины в пределах 0-30-60-90 Н было изготовлено четыре стакана с прозрачной плоской стенкой, в каждом из которых сосковая резина предварительно устанавливалась на соответствующую величину натяжения. Установка и контроль частоты пульсаций в пульсаторе L90 осуществлялись в пределах 60-80-100-120 1/с с помощью электронного прибора Vacuscope.

Киносъемка работы сосковой резины марки Interplus 1800001 (Италия) производилась в следующей последовательности. В процессе машинного доения молоковыведение одного из сосков вымени осуществлялось последовательно четырьмя экспериментальными доильными стаканами. Смена доильных стаканов производилась в одну дойку без остановки молоковыведения из других сосков вымени. Установка и фиксирование доильного стакана с электрическим секундомером (рис. 2) в плоскости параллельно плоскости объектива камеры в процессе съемки осуществлялись экспериментатором.

Деформацию оболочки сосковой резины в режимах сосание–сжатие оценивали по кадровым просмотрам зафиксированного на кинопленку процесса работы сосковой резины в доильном стакане при различных режимах, а продолжительность – по электрическому секундомеру (рис. 2).

Результаты исследований и их обсуждение . Выявлено, что согласно существующим способам де-фектовки по относительному удлинению и смыкаемости противоположных стенок сосковая резина марки Interplus 1800001 (Италия) имеет различные и противоречивые оценочные показатели. Гистограммы распределения случайной величины относительного удлинения и величины смыкания противоположных стенок оболочки сосковой резины (рис. 1) марки Interplus 1800001 после 12 месяцев эксплуатации имеют большой разброс. Случайные величины относительного удлинения сосковой резины имеют вероятность 0,18 того, что примут значения рекомендуемых пределов (1,4–2,0 см) работоспособности [4]. Случайные величины смыкания противоположных стенок сосковой резины имеют вероятность 0,92 того, что примут значения рекомендуемых пределов (60–100 мм) работоспособности [5]. Эти противоречивые данные вероятности оценки работоспособности сосковой резины требуют изучения характера деформации оболочки сосковой резины от режимов работы доильного аппарата.

Рис. 1. Гистограммы распределения относительного удлинения и величины смыкания противоположных стенок сосковой резины

Работа сосковой резины в гильзе доильного стакана в динамическом режиме четко фиксируется и просматривается на полученных фотоснимках (рис. 2). Такт сосания осуществляется при нахождении оболочки сосковой резины в недеформированном состоянии (рис. 2, кадр 1) по всей длине. В начальный период сомкнутости сосковой резины (рис. 2, кадр 2) происходит деформация ее цилиндрической оболочки. Деформация осуществляется в вертикальной и горизонтальной плоскостях моментально в течение сотых долей секунды (рис. 2, кадр 3, 4). После данного промежутка времени оболочка сосковой резины смыкается под соском вымени (рис. 2, кадр 5). В дальнейшем видно на фотоснимках (рис. 2, кадр 6, 7, 8, 9), что осуществляется такт сжатия. Истечение молока при этом не отмечено. Таким образом, в такте сжатия оболочка сосковой резины не деформируется в верхней части гильзы доильного стакана в зоне нахождения соска вымени. Она имеет цилиндрическую первоначальную форму.

В нижней части гильзы стакана отмечаем деформацию оболочки сосковой резины, нарастающую к ее средней части. На фотоснимках (рис. 2, кадр 10, 11) видно, что осуществляется моментальный переход от сомкнутого состояния в средней части оболочки сосковой резины в разомкнутое ее состояние в течение сотых долей секунды при общей длительности пульсации около 1 с.

Рис. 2. Фрагмент киносъемки деформации оболочки сосковой резины в гильзе доильного стакана при натяжении 60 Н в течение одной пульсации

Деформация оболочки сосковой резины при выдаивании коров с различной длиной сосков вымени (рис. 3, а, б ) имеет общие закономерности. Оболочка сосковой резины (рис. 3) не деформируется в зоне нахождения соска вымени независимо от его длины, а деформируется под соском вымени, приобретая плоскую форму.

Рис. 3. Фрагменты киносъемки деформации оболочки сосковой резины в гильзе доильного стакана с длинным (а) и коротким (б) сосками вымени коров: 1 – гильза; 2 – сосковая резина;

3 – секундомер электрический; А – зона нахождения соска вымени коровы в доильном стакане

Величина натяжения сосковой резины в гильзе доильного стакана в пределах от 0 до 90 Н приводит к изменению длительности потери деформации оболочки сосковой резины в узком диапазоне времени 0,05–

0,06 с (рис. 4). Их взаимосвязь определяется полиномиальной зависимостью y = -0,0003x2 + 0,0035x + 0,0505 с высоким коэффициентом регрессии (R² = 0,9333). Линейная зависимость данных факторов имеет невысокий коэффициент регрессии R² = 0,6.

Рис. 4. Зависимость длительности потери деформации оболочки сосковой резины от величины ее натяжения в гильзе доильного стакана

Изменение частоты пульсаций (рис. 5) в диапазоне от 60 до 120 1/с также не приводит к существенным изменениям длительности потери деформации оболочки сосковой резины. Через коэффициент регрессии R² = 0,9333 было выявлено, что их взаимосвязь в большей степени описывается полиномиальной зависимостью y = -0,0006x2 + 0,0128x - 0,0035, чем линейной (R² = 0,6).

Рис. 5. Зависимость длительности потери деформации оболочки сосковой резины от частоты пульсации

Таким образом, параметры натяжения сосковой резины и частоты пульсаций в рассматриваемых диапазонах не влияют на длительность деформации оболочки сосковой резины в динамическом режиме ее работы.

Выводы

• 1.    Существующие способы дефектовки сосковой резины неоднозначно оценивают ее жесткость. Вероятность рекомендуемых пределов работоспособности по относительному способу удлинению составляет 0,18, по смыканию противоположных стенок – 0,92.

• 2.    В такте сжатия оболочка сосковой резины не изменяет цилиндрической формы в зоне нахождения соска вымени коровы.

• 3.    При частоте пульсаций в диапазоне от 60 до 120 и натяжения сосковой резины в диапазоне от 0 до 90 Н длительность потери деформации оболочки сосковой резины непродолжительная и составляет всего 0,05–0,06 с.