Тема 1.13 Машинное доение

5

Тема 1.13 Машинное доение

Занятие № 25

Литература:

Основная: ОИ1 А.И. Купреенко, Х.М. Исаев, Технологи механизированных работ в животноводстве М.: «Академия», 2018. – 240 с.

Дополнительная: ДИ1 Н.Н. Белянчиков, А.И. Смирнов «Механизация животноводства и кормопроизводства» М.1990 г. – 432с.

Самостоятельная работа (вопросы для изучения): 1. Подготовка к работе вакуумной установки

План занятия:

1. Физиологическое обоснование машинного доения

2. Назначение, устройство, рабочий процесс доильной машины и подготовка ее к работе

3. Назначение, устройство, рабочий процесс вакуумной установки и подготовка ее к работе

1. Физиологическое обоснование машинного доения

Образование молока происходит в альвеолах молочной железы в результате протекания сложнейших биохимических процессов за счет компонентов, поступающих в вымя с током крови. Непосредственно в молочной железе синтезируются молочный сахар (лактоза), молочный жир, молочные белки и некоторые витамины. Минеральные вещества и часть витаминов поступают в молоко прямо из коровы.

Молоко образуется в вымени между доениями. Только незначительная часть его образуется в процессе доения. Обычно доение проводят 2...3 раза в сутки.

Перед началом машинного доения необходимо вызвать у коровы рефлекс молокоотдачи. Для этого производят подготовку вымени, заключающуюся в его санитарной обработке (подмывании), массаже и сдаивании первых струек молока в отдельную посуду, по которым судят о готовности коровы к молокоотдаче, состоянию вымени.

Действие гормона окситоцина в крови ограничено и составляет 5...7 мин. Именно за этот период корова должна быть выдоена, поскольку затем молокоотдача прекращается. На реализацию рефлекса молокоотдачи влияют наряду с безусловными рефлексами возникающие в процессе обслуживания животных условные рефлексы, связанные с приходом дояра, шумом работающего доильного аппарата, раздачей корма, которые формируют устойчивый стереотип доения, нарушение которого, в свою очередь, негативно влияет на процесс доения коровы. Поэтому все операции, связанные с обслуживанием животных, должны строго выполняться в определенной последовательности в одно и то же время, предусмотренное распорядком дня.

Технология машинного доения включает выполнение следующих операций:

• подготовка вымени (подмывание теплой водой и массаж) – 30...40 с;

• сдаивание первых струек в отдельную посуду — 5 с;

• вытирание вымени сухой салфеткой;

• подключение доильного аппарата — 1...10 с;

• автоматическая работа доильного аппарата (без участия дояра) – 5...7 мин;

• машинное додаивание при снижении потока молока менее 400 г/мин —20...40 с;

• снятие доильного аппарата по окончании доения — 5...10 с.

В зависимости от степени автоматизации доильного аппарата последние две операции также могут осуществляться автоматически.

По окончании доения соски рекомендуется смазывать защитным гелем и обработать дезинфицирующими растворами.

В процессе машинного доения животного происходит объединение отдельных звеньев в единую биотехническую систему «человек—машина—животное», поэтому доильная машина должна соответствовать разнообразным физиологическим, техническим, эргономическим и экономическим требованиям.

Физиологические требования:

• доильный аппарат должен обеспечивать быстрое и чистое выдаивание всех долей вымени коровы за 5...7 мин.

• доильный аппарат не должен оказывать патологического действия на молочную железу и вызывать заболевание коров маститом;

• контактирующие с молоком и соском коровы детали должны быть изготовлены из материалов, разрешенных к применению Минздравом РФ;

• основные параметры работы доильного аппарата (вакуум, частота пульсации, соотношение тактов) должны регулироваться в зависимости от скорости молокоотдачи и индивидуальных особенностей животных;

• исполнительные механизмы доильного аппарата (доильный стакан, коллектор, молочные шланги) должны быть рассчитаны на максимальный поток молока 5...7 л/мин.

Технические требования:

• постоянство вакуумметрического давления в линии;

• доильные аппараты и установки должны обеспечивать по возможности автоматическое выполнение операций индивидуального и группового учета молока, машинного додаивания и снятия доильных стаканов, кратчайший путь отвода и транспортировки молока от животного до молокосборника;

• молокопроводящие пути доильных аппаратов и установок должны хорошо очищаться при циркуляционной промывке и соответствовать надлежащим санитарно-гигиеническим требованиям;

• составные части доильных аппаратов и установок должны выдерживать воздействие агрессивных сред (воздушная среда коровника, моющие растворы) и быть изготовленными из соответствующих материалов.

2. Назначение, устройство, рабочий процесс доильной машины и подготовка ее к работе

Для извлечения молока из вымени животных используют три способа: естественный (сосание теленком), ручной и машинный.

С начала прошлого века доильная техника прошла эволюцию от доильных трубочек — катетеров и механических выжимающих устройств до современного доильного аппарата.

Д оильный аппарат состоит из доильных стаканов, коллектора, пульсатора, шлангов и патрубков их объединяющих

Рис. Схема работы доильного двухкамерного станка в двухтактном (а) и трехтактном (б) аппаратах:1 — межстенная камера; 2 — подсосковая камера; 3 — патрубок; 4 — смотровой конус; 5 — соединительное кольцо; 6— рабочий вакуум; 7— сосковая резина; 8— тело стакана; 9— рези­новая манжета; 10 — атмосферное давление

Когда в подсосковой 2 и межстенной 1 камерах стакана рабо­чий вакуум, сосковая резина не препятствует истечению молока из вымени, и под действием разности давлений молоко вытека­ет, преодолевая сопротивление сфинктера соска. За тактом со­сания следует впуск воздуха в межстенное пространство стакана, при этом тело соска сжимается сосковой резиной. Такт сжатия прерывает выведение молока и массирует сосок, предотвращаются застой крови в теле соска и связанные с этим заболевания.

За всю более чем столетнюю историю развития доильной техники были созданы различные конструкции доильных аппаратов, которые можно классифицировать следующим образом:

• по числу рабочих тактов (двух-, трехтактные и непрерывного отсоса);

• по принципу действия (выжимающие и отсасывающие вакуум­ного типа);

• по синхронности привода доильных стаканов (круговой поочередной смены тактов в доильных стаканах, одновременной смены тактов во всех доильных стаканах, попарной смены тактов передних—задних, левого—правого вымени);

• по степени мобильности (передвижные, переносные, стацио­нарные);

• по сбору молока (для доения в ведро, для доения в молокопровод);

• по степени автоматизации (с постоянным режимом работы, с управляемым режимом работы по скорости молокоотдачи, с автоматической стимуляцией рефлекса молокоотдачи и без нее, с автоматическим манипулятором или с ручным снятием стаканов, полностью автоматические системы без участия в технологическом процессе человека — доильные роботы).

И з всего многообразия предложенных конструкций наибольшее распространение в России и за рубежом получили вакуумные двухтактные аппараты с попарным или синхронным приводом доильных стаканов и различной степенью автоматизации.
Рис. 15.2. Схема доильной установки: 1 — электродвигатель; 2 — ограждение; 3 — вакуум-насос; 4 — вакуум-магистраль; 5 — масло­сборник выхлопной трубы; 6 — диэлектрическая вставка; 7— вакуум-баллон; 8 - вакуум-регу­лятор; 9 — воздушный кран; 10 — вакуумметр; 11 — доильный стакан; 12 — коллектор; 13 — молочный шланг; 14 — вакуумный шланг; 15 — магистральный шланг; 16 — пульсатор; 17 — доильное ведро

Доильный аппарат входит составной частью в конструкцию до­ильной установки (рис. 15.2), которая имеет вакуум-насос 3 с электродвигателем 1 и приводом, трансмиссию — вакуум-магист­раль 4, рабочий орган — доильный аппарат с исполнительным ме­ханизмом (доильными стаканами II). Доильный аппарат подклю­чают к вакуум-магистрали воздушным краном. Величина вакуума контролируется вакуумметром 10 и поддерживается на заданном уровне вакуум-регулятором 8. Вакуум-баллон 7 сглаживает коле­бания вакуума при работе вакуум-насоса 3.

3. Назначение, устройство, рабочий процесс вакуумной установки и подготовка ее к работе

Вакуумная система доильной машины включает в себя источник и регулятор вакуума, выравниватель пульсаций и вакуумную трубопроводную сеть с вакуумметрами, воздушными кранами и другой арматурой.

Источником вакуума служат различные по конструкции вакуум-насосы, приводимые в действие от электродвигателей или двигателей внутреннего сгорания, входящих в комплекты некоторых типов доильных установок. Такие установки обычно применяют в пастбищных условиях или в хозяйствах с ненадежной подачей электроэнергии.

Р отационный вакуумный насос состоит из корпуса с цилиндрической камерой 4, имеющей гладкошлифованные стенки, по которым скользят лопатки 3 ротора 2. В камере сделаны отверстия, соединенные с всасывающим 5 и выхлопным 6 патруб­ками. Ротор имеет радиальные пазы, в которых свободно пере­мещаются рабочие лопатки 3.

Ось ротора установлена в подшипниках боковых крышек эксцентрично по отношению к оси камеры корпуса. Благодаря такому расположению ротора при вращении образуются переменные объемы, ограниченные лопатками. За лопатками возникает вакуум, и воздух из патрубка 5, находящегося по ходу вращения ротора, отсасывается, а воздух перед лопатками сжимается и выбрасывается через патрубок 6 в атмосферу.

В акуумные водокольцевые насосы используют на крупных молочных фермах. Ячеистый ротор 3 водокольцевого насоса размещен в рабочей камере эксцентрично. При вращении ротора в камере, заполненной водой, образуется водяной кольцевой объем. Между ротором и водной кольцевой поверхностью возникает серповидное пространство с переменным объемом камер, образуемых лопастями ротора. Действие этих пространств аналогично действию переменных объемов ротационного вакуумного насоса. При подходе камеры переменного объема к всасывающему окну вакуум-провода происходит всасывание воздуха из системы с его последующим сжатием при вращении ротора и выхлоп в окно трубы I. Для снижения расхода воды установка оборудована зам­кнутой системой водоподпитки.

1 - выхлопная груба; 2- воздухопровод;

3- ротор; 4- статор; 5- водяное кольцо;

6- паз.

Установка вакуумная ротационная УВУ-60/45.

Р ис. 9. Схема установки вакуумной ротационной УВУ-65/45

1-электропривод; 2- вакуум-насос; 3-станина; 4- глушитель. концентратов, открытия и

В качестве источника разрежения на животноводческих фермах используют ротационные вакуумные насосы, реже - водокольцевые. От надежности работы вакуум-насосов зависит своевременность и качество выполнения многих работ при доении коров.

В комплект унифицированной установки УВУ-60/45 (рис. 9) входят: вакуумный насос 2 с электродвигателем 1, рама, глушитель, предохранитель.

Вакуумный насос 2 имеет сменные шкивы, при перестановке которых частота вращения ротора насоса составляет 20,3 и 23,0 с^-1, что обеспечивает подачу насоса, соответственно, 45 и 60 м³/ч воздуха при разрежении в системе до 60 кПа. Мощность электродвигателя для привода насоса 4 кВт. Ротационный вакуумный насос состоит (рис. 9) из цилиндрического корпуса, на наружной поверхности которого имеются охлаждающие "ребра", а внутри - цилиндрическая камера с гладкошлифованными стенками; в корпусе имеются всасывающие и выхлопные окна. С торцов камера закрыта крышками с подшипниками. Внутри цилиндрической камеры корпуса эксцентрично установлен ротор, в котором под углом 90° расположены 4 паза. В них свободно перемещаются лопатки-пластины с вкладышами, образующие четыре замкнутые камеры. Пластины в пазах могут свободно перемещаться в радиальном положении.

При вращении ротора объем камеры изменяется. При прохождении камеры против всасывающего окна ее объем увеличивается, а при нахождении против выхлопного -уменьшается. При вращении ротора за лопатками по ходу вращение через всасывающее окно воздуха засасывается из вакуум-баллона и вакуум-провода, а перед лопатками воздух сжимается и выталкивается через выхлопное окно в атмосферу.

Необходимые условия нормальной работы вакуум-насоса -плотное прилегание вращающихся деталей насоса. В процессе эксплуатации насоса минимальные зазоры между трущимися частями обеспечивают своевременным техническим обслуживанием насоса и смазкой трущихся частей. Несвоевременная или недостаточная смазка приводит к быстрому износу частей насоса, увеличению зазоров, подсосу воздуха и снижению производительности.

При помощи ротационных насосов пластинчатого типа можно получить разрежение порядка 93,3-95,9 кПа. Ротационные вакуумные насосы работают плавно, мало вибрируют, не требуют массивных фундаментов, равномерно откачивают воздух, быстроходны. Их недостатком являются повышенная чувствительность к нарушению нормальных зазоров.

Для предохранения насоса от попадания жидкости, а также для выравнивания контроля разрежения в вакуумной системе между вакуумной магистралью и насосом вмонтированы вакуум-баллон, вакуум-регулятор и вакуумметр, поставляемые в комплекте с доильной машиной. Чтобы предотвратить обратное вращение ротора при выключении насоса, на вертикальном участке вакуум-провода, перед вакуум-баллоном, при помощи резиновых муфт устанавливают предохранитель.

Вакуум-баллон сглаживает пульсацию вакуума, неизбежно возникающую при работе насоса, собирает влагу и молоко, попавшие в вакуум-провод, а также используется как сливная емкость при промывке трубопроводов. Чтобы жидкость не попала в насос, во входной патрубок устанавливают шариковый клапан, соединенный с насосом. При работе насоса крышка вакуумного баллона должна быть плотно закрыта.

Вакуум-регулятор поддерживает стабильный уровень разрежения в вакуум-проводе. В отечественных серийных доильных агрегатах и установках применяются регуляторы с грузом из набора пластин, навешиваемых на стержень клапана.

После запуска насоса в работу с помощью этих пластин устанавливают в вакуум-проводе разрежение, равное 52 кПа. В дальнейшем контроль за работой вакуум-регулятора осуществляют с помощью специального индикатора, установленного на вакуум-проводе рядом с вакуум-регулятором.

Величину вакуума по всей системе при выполнении лабораторной работы контролируют по вакуумметру.

Вакуум-проводы доильных агрегатов имеют различные схемы и подразделяются на несколько участков: основной участок

- от вакуумного насоса до вакуум-баллон, магистральный участок

- от вакуум-баллона до рабочих участков вакуум-провода, на которых расположены краны для подключения доильных аппаратов или пульсаторов. Кроме того, имеются специальные участки вакуум-провода для питания вспомогательного оборудования. В самых низких участках вакуум-провода устанавливают клапаны для спуска конденсата.

Засасываемый во время работы доильных аппаратов и других вакуумных систем воздух поступает к вакуумному насосу. При этом из-за засорения вакуум-провода и подсосов воздуха через неплотности происходит падение величины разрежения, что отрицательно сказывается на работе доильных аппаратов. В агрегатах с доением коров в переносные ведра снижение величины расхода воздуха в вакуум-проводе не должно превышать 5%, а на установках с молокопроводом - не более 10% от подачи насоса. После запуска насоса в работу следует убедиться в нормальной работе вакуум-регулятора, индикатора разрежения и отсутствия подсосов воздуха через неплотности вакуум-провода.

В одокольцевой воздушный насос (ВВН) с жидкостным поршнем, (рис. 10) во время работы не требует смазки. Основным его преимуществом является то, что при вращении ротор 3 не касается стенок статора 4. Уплотнение между вращающимся ротором и неподвижным статором обеспечивается водой, которая, будучи отброшенной лопатками ротора к стенкам статора, образует внутри его вращающееся водяное кольцо 5. Каждый паз 6 между лопатками ротора делит серповидное воздушное пространство между эксцентрично поставленным ротором и водяным кольцом на несколько ячеек. Каждая из них, проходя мимо всасывающего отверстия, увеличивается в объеме и создает этим отсос воздуха из воздухопровода 2. При подходе ячейки к выпускному отверстию ее объем уменьшается, что вызывает сжатие воздуха в ячейке, который затем выпускается в выхлопную трубу вакуумного насоса. Таким образом, водяное кольцо в насосе выполняет роль поршня. При вращении ротора происходит повышение температуры воды в статоре насоса, что снижает его подачу. Для повышения устойчивой работы насоса в ВВН предусмотрена установка специального охладителя воды. На молочных комплексах вместо большего числа радиально-лопастных ротационных насосов рекомендуется устанавливать водокольцевые вакуумные насосы типа ВВН-6 и ВВН-12. Техническая характеристика насосов ВВН приведена в таблице 3.

Вне зависимости от типа насоса воздушный баллон размещают между насосом и магистральным воздухопроводом. Ее наличие позволяет уменьшить пульсацию давления в системе и обеспечить защиту насоса от попадания в него воды и грязи.

Контрольные вопросы:

1. Назовите способы машинного доения коров, отметив их преимущества.

2. Что такое доильная установка?

3. Как выполняют машинное додаивание коров?

4. Правила эксплуатации доильного оборудования.