ОТ-31. Тест 3. Механізація тваринництва

Тема 2.3.1.Будова і принцип дії доїльних апаратів

План заняття:

1. Значення машинного доїння, способи доїння.
2. Загальна будова доїльної машини і схема її роботи.
3. Принцип дії і режим роботи доїльних стаканів, типи й оцінювання доїльних апаратів.
4. Будова і робочий процес доїльних апаратів.

1. Значення машинного доїння, способи доїння.

Способи і принципи доїння є такі:

•    природний – ссання вимені телям;
• ручний - витискання молока із вимені руками дояра;
• машинний - відсмоктування або витискання молока доїльним апаратом.

Природне доїння вимагає найменших матеріальних і трудових затрат, але не може бути застосоване на молочнотоварних фермах і фермах по вирощуванню молодняку.

Ручне доїння пов’язане зі значними затратами праці і призводить до надмірної собівартості молока, зниження його якості і має небажані соціальні наслідки

Машинне доїння збільшує продуктивність праці оператора у кілька разів, дозволяє одержати молоко високої якості з мінімальною собівартістю, та забезпечує транспортування молока із вимені до місць первинної обробки і зберігання. (1л молока при ручному доїнні - 100 стискань дійок руками, за 1 год. – 3-4 корови; машинне доїння – за 1 год. - 16-18 корів, у молокопровід – 24-26 корів)

2. Загальна будова доїльної машини і схема її роботи.

Доїльні апарати (виконавчі елементи доїльної машини) призначені для виведення молока з вимені через дійки за допомогою вакууму (рис.1).

Незалежно від типу, марки та конструктивних особливостей, основні елементи доїльних апаратів мають чітко визначені функції:

• доїльні стакани – видоюють молоко;
• колектор – розподіляє вакуум у міжстінкові камери доїльних стаканів, збирає від них молоко і спрямовує його в молочний шланг. Крім того, у випадку тритактного доїння забезпечує періодичну подачу атмосферного повітря в піддійковій камері доїльних стаканів і цим самим створює такт відпочинку;
• пульсатор – перетворює постійний вакуум у пульсуючий, тобто такий, що чергується з атмосферним тиском;
• молочні та повітряні шланги і трубки (комплект) – сполучають перелічені вузли в єдину систему (доїльний апарат) і одночасно є магістралями для проходження повітря і молока.

 Пульсатори бувають: пневмомембранні, пневмогравітаційні і електромагнітні. Збудження коливань у пневмомембранних пульсаторах і пневмогравітаційних здійснюється за рахунок потенціальної енергії розрідженого повітря, тому інші види енергії не потрібно підводити до пульсатора. Це є їх основною перевагою. Недоліком таких пульсаторів є нестабільність частоти пульсацій. Електромагнітні пульсатори забезпечують стабільну частоту пульсацій, але потребують електричного живлення, це ускладнює конструкцію та підвищує небезпечність обладнання.

Рис. 1. Доїльні апарати

а – “Волга”: 1 – доїльне відро, 2 – кришка відра, 3 – пульсатор, 4 – затиск

 включення апарата, 5 – доїльні стакани, 6 – колектор, 7 – молочний шланг,

8 – повітряний шланг, 9 – молочні трубки, 10 – повітряні трубки,   

  б – уніфікований АДУ-1: 1 – доїльні стакани, 2 – гумова (повітряна) трубка,

3 – колектор, 4 – пульсатор; 

в – ДА-2М (обладнаний для доїння в відра в системі молокопроводу):

 1 – ручка для підключення до магістральної лінії розрідження,

2 – пульсатор, 3 – шланг системи розрідження, 4 – повітряний шланг,

 5 – доїльний стакан,  6 – колектор, 7 – молочний шланг, 8 – кришка відра,

 9 – доїльне відро.

Колектори бувають дво-, три- і чотирикамерні. Перші два варіанти забезпечують двотактне доїння відповідно з одночасною та попарною роботою доїльних стаканів; чотирикамерний використовується в тритактних та низьковакуумних доїльних апаратах, а також з однокамерними доїльними стаканами.

Виконавчим елементом доїльної машини є доїльний апарат, який через доїльні стакани взаємодіє з твариною і здійснює видоювання молока. Але для його нормальної роботи необхідно забезпечити вакууметричний тиск повітря з відповідними параметрами, можливість їх регулювання, контроль і підтримання незмінними за часом. Тому до складу доїльної машини входять (рис.2): доїльний апарат, енергетична установка (електродвигун), вакуумний насос, балон, вакуум-провід, регулятор, крани; вакуумметр, діелектрична вставка.

Електродвигун 1 приводить в рух вакуумний насос 2, який створює необхідний для роботи доїльного апарата вакуум. Вакуумні насоси поділяються на поршневі, ротаційні, шестеренні, воднокільцеві, діафрагмові, ежекторні. Вакуумний насос, який об’єднано із енергетичною установкою (електродвигуном чи двигуном внутрішнього згорання), називають вакуумною станцією або установкою.

Рис. 2. Структурна схема доїльної машини:

1 – двигун, 2 – вакуум-насос, 3 – діелектрична вставка, 4 – вакуум-регулятор,

5 – вакуумметр, 6 – вакуум-балон, 7 – доїльний апарат, 8 – вакуум-провід.

У розрив вакуум-приводу між вакуум-насосом 2 і балоном 6 вмонтовується діелектрична вставка 3, яка запобігає ураженню електричним струмом тварин і обслуговуючого персоналу у випадку пошкодження ізоляції в електродвигуні чи електричній мережі.

Для забезпечення у вакуумній системі вакууметричного тиску певної величини, незалежно від зміни витрати повітря у процесі доїння, зміни технічного стану вакуум-насосу, вакуум-проводу і арматури, використовують вакуумні регулятори 4. За типом пристроїв, що задають величину вакууму, вони поділяються на гравітаційні і пружинні (рис. 3).

Рис. 3. Схеми гравітаційного (а) і пружинного (б) регуляторів вакууму:

1 – корпус, 2 – клапан, 3 – тягар,

 4 – пружина.

Гравітаційні мають стабільніші за часом характеристики і тому більш поширені. У них для зменшення ударних зусиль між сідлом і клапаном вантаж занурюють у в’язку рідину(масло). Для покращення динамічних якостей вакуумних регуляторів клапанні механізми замінюють дроселями. Переміщення клапана чи дроселя здійснюється під дією сили, що виникає за рахунок різниці тисків (атмосферного і вакууметричного) над і під клапаном. Це змінює прохідний переріз регулятора (дроселя) і цим впливає на кількість повітря, що впускається ззовні у магістраль. Кількість повітря, що надходить у магістраль, у свою чергу визначає величину  в ній вакууметричного тиску.

Для контролю вакууму призначено вакуумметри 5, які встановлюють  у машинному відділенні так, щоб їх видно було з робочого місця оператора.

За рахунок того, що більшість типів вакуумних насосів відкачують із вакуумної системи повітря порціями, вакууметричний тиск, який установлюється в системі, має постійну і змінну складові (пульсації). Для згладжування пульсацій вакууму у систему включають додаткову місткість – вакуумний балон 6 з відкидним шарнірно закріпленим дном. Він виконує також функцію відстійника, де збираються волога і бруд, що потрапляють у вакуум-провід з повітрям або випадково молоко внаслідок переповнення доїльного відра. У випадку відсутності такого відстійника вони потрапили б до вакуум-насосу і призвели  до його поломки внаслідок обмеженого об’ємного стискання. Через вакуумний балон видаляється також мийний розчин у разі промивання вакуум-проводу. Доїльні апарати підєднують до вакуум-проводу за допомогою вакуумних кранів.  

3. Принцип дії і режим роботи доїльних стаканів, типи й оцінювання доїльних апаратів.

Сучасне доїльне обладнання випускається в широкому асортименті на основі пневматичної і електронної автоматичної системи управління. Доїльні агрегати і установки комплектуються доїльними апаратами з різним типом роботи: двотактні і тритактні.

Під тактом розуміють період часу, протягом якого залишається фізіологічно незмінна дія доїльного апарату на тварину.

Тритактні доїльні апарати (типу «Волга») в основному використовують в стадах з низькою молочною продуктивністю (до 4,5 тис. кг молока за лактацію) і недостатньою відселекціонованістю корів до машинного доїння. Вони забезпечують більш м’яке, але тривале доїння, потребують більшої уваги в обслуговуванні.

Двотактні апарати (типу «ДА-2М», «АДУ-1», «ДАЧ-50») використовують для стад з більш високою молочною продуктивністю – до 5 тис. кг молока за лактацію. Ці апарати більш продуктивні, забезпечують високу середню інтенсивність видоювання 2,9кг/хв., максимальну до 4кг/хв.

Для стад з надоєм 5…8 і більше тис. кг молока за лактацію необхідні апарати з більш високою пропускною здатністю (середньою інтенсивністю видоювання 4кг/хв, збільшеним діаметром присоска дійкової гуми, збільшеною ємністю колектора) ці вимоги формуються виходячи з великого об’єму молока, що проходить через апарат з інтенсивністю потоку до 9 кг/хв. Вітчизняна промисловість не виробляє доїльні апарати різних типорозмірів для високопродуктивних стад, тому ринкову нішу заповнює обладнання закордонних фірм «Де Лаваль» (Швеція), «Вестфалія», «Імпульс» (Німеччина), «Клаухан» (Голландія).

Типовий трьохтактний доїльний апарат працює в три такти: смоктання, стискання і відпочинку.

Три такти разом взяті складають цикл або пульс. Нормальний режим роботи трьохтактного апарату 60% пульсу в хвилину. Розподіл паузи між тактами слідуючий: смоктання – 60%, стискання – 10%, відпочинку – 30% пульсу.

Робочий орган апарату – двокамерний доїльний стакан (рис. 4), який складається із корпусу (1) і соскової гуми (2). Між корпусом і сосковою гумою утворюється

кільцевий простір – міжстінна камера (3).

В процесі доїння в камерах доїльного стакана відбувається наступне:

В такті смоктання (а) в підсосковій і міжстінній камерах – вакуум. Внаслідок того, що в цих камерах значення вакууму однакові, соскова гума не деформується і не перешкоджає вільному витіканню молока із соска. Під дією вакууму сосок подовжується, сфінктер відкривається і молоко потрапляє в підсоскову камеру.

В такті стискання (б) в підсосковій камері зберігається вакуум, а в міжстінну камеру подається атмосферне повітря. В результаті тиску повітря соскова гума стискається, перериваючи потік молока, і захищає нижню частину соска від дії вакууму.

В такті відпочинку (в) в підсосковій і міжстінній камерах відновлюється атмосферний тиск. Соскова гума розпрямляється. Вакуум на сосок не діє. Довжина соска зменшується до натуральних розмірів і в ньому відновлюється кровообіг, порушене в тактах смоктання і стискання.

Сучасне доїльне обладнання випускається в широкому асортименті на основі пневматичної і електронної автоматичної системи управління. Доїльні агрегати і установки комплектуються доїльними апаратами з різним типом роботи: двотактні і тритактні.

Рис.4. Будова доїльного стакану і такти роботи трьохтактного доїльного апарату:

а – такт ссання; б – такт стиску; в – такт відпочинку

Двохтактні доїльні апарати не мають такту відпочинку. Відбувається такт стиску: дійкова гума масажує дійки. Внаслідок цього прискорюються кровообіг у дійках і припуск молока в молочні цистерни.

Рис.5 Будова доїльного стакану і такти роботи двохтактного доїльного апарату:

а – такт ссання; б – такт стиску

4. Будова і робочий процес доїльних апаратів.

Рис.6. Схема роботи доїльного апарата АДУ-1 двотактного виконання:

а - такт всмоктування; б - такт стиску; І_п - камера постійного вакууму пульсатора; ІІ_П – та IV_n - камери змінного вакууму пульсатора; ІІІ_П - камера постійного атмосферного тиску пульсатора; І_к - камера постійного вакууму колектора; IV_K камера змінного вакууму колектора; 1 - гайка; 2 - прокладка; 3 - кришка;

           4 - клапан; 5 - обойма; 6 - мембрана; 7 - з'єднувальний канал; 8 - доїльне відро;        9 - кришка; 10 - шланг змінного вакууму; 11 - трубка змінного вакууму; 12 - гільза стакана; 13 - вим’я; 14-міжстінкова камера доїльного стакана; 15 - піддійкова камера; 16 - дійкова гума з конусом та молочною трубкою; 17 - молочний патрубок;

18 - клапан; 19 - фіксатор клапана; 20 - молочний шланг; 21 - вакуумний шланг;

    22 - трійник; 23, 24-патрубки пульсатора; 25 – вакууммпровід

Принцип роботи доїльного апарата АДУ-1 у двотактному варіанті ілюструє рис. 6. Після під’єднання доїльного апарата до вакуумпроводу повітря відсмоктується з доїльного відра 8, молочного шланга 16, камери ІІк колектора (клапан колектора перед цим слід підняти) та піддійкових камер 13 доїльних стаканів. Водночас повітря відсмоктується з камери Іп пульсатора. У камері ІVк пульсатора в цей час тиск атмосферний. Під дією різниці тисків над і під мембраною (у камері Іп – вакуум, у камері ІVп – атмосферний тиск) вона прогинається вгору і підіймає клапан 4. При цьому камера ІІп роз’єднується з камерою ІІІп і зєднується з  камерою Іп. Вакуумуються камера ІІп пульсатора, патрубок 19, повітряний шланг 9, розподільна камера ІVк колектора, повітряні трубки 10, міжстінкові камери доїльних стаканів. Отже, у піддійкових 13 і міжстінкових камерах створюється вакуум. Дійкова гума випрямляється, за рахунок різниці тисків сфінктер дійки відкривається і розпочинається такт ссання.

Під дією вакууму молоко відсмоктується з молочних цистерн дійок, молочною трубкою надходить у камеру колектора, а потім шлангом 16 – у доїльне відро 8. Повітря крізь паз на торцевій частині стержня клапана 18 підсмоктується в камеру Ік і забезпечує інтенсивне відведення молока з колектора в доїльне відро.

Повітря поступово відсмоктується нерегульованим каналом 7 із камери керування IVп пульсатора. В результаті тиск повітря на мембрану з боку камери IVп зменшується і під дією атмосферного тиску з камери IIIп клапан 4 опускається. При цьому він роз’єднує камери змінного ІІп та постійного Іп вакууму і водночас сполучає камеру ІІп з ІІІп атмосферного тиску. Повітря з камери ІІп пульсатора шлангом через розподільну камеру IVк колектора надходить у міжстінкові камери доїльних стаканів. Оскільки в піддійкових камерах 13 підтримується вакуум, а в міжстінковій камері створюється атмосферний тиск, то під дією різниці тисків дійкова гума стискає дійку і закриває її сфінктер. Відбувається такт стиску: дійкова гума масажує дійки. Внаслідок цього прискорюються кровообіг у дійках і припуск молока в молочні цистерни.

Водночас повітря з камери ІІп пульсатора каналом 7 надходить до камери керування IVп. Площа клапана, що перебуває під дією атмосферного тиску з боку камери ІІІп значно менша за площу мембрани з боку камери IVп, тому мембрана прогинається вгору. При цьому переміщується вгору і клапан пульсатора. Він знову роз’єднує камери IIIп і IIп, а камеру ІІп з’єднує з камерою Іп. Внаслідок цього в міжстінкових камерах стаканів знову створюється такт ссання нового циклу. Процес доїння повторюється.

Доїльний апарат АДУ-1 тритактного виконання відрізняється від двотактного варіанту складнішою будовою колектору.

Рис.7. Колектор доїльного апарата АДУ-1 двотактного виконання (зліва) і тритактного виконання (справа).

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ:

1. Які є способи доїння?
2. Назвіть переваги машинного доїння над ручним.
3. Які функції виконують доїльні стакани, колектор, пульсатор?
4. З яких частин складається доїльна машина?
5. Які є типи доїльних апаратів?
6. Які такти мають тритактний та двотактний доїльні апарати?
7. Як працює двотактний доїльний апарат?