авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Машинногодоения коров путемразработки стимулирующе-адаптированныхдоильных аппаратов и манипуляторов

-- [ Страница 4 ] --

Рисунок 17Переносной доильный аппарат сманипулятором: А принципиальнаясхема,

Б общий вид

Решающим условием припроектировании механизма снятия доильныхстаканов с вымени и их выводе из-под коровыявляется исключение удара подвесной частиаппарата о пол стойла.

Рассмотрим процесс в плоскости движенияподвесной части доильного аппарата приее выводе из-под животного послеотключения вакуума (рис. 18). На подвеснуючасть действуют две силы: сила тяжестидоильного аппарата и силанатяжения нити К. Под действием этих сил Р подвесная частьдоильного аппарата движется по дуге. При этом обеспечиваетсяуменьшение длины подвеса за счет вращениябарабана пневмодвигателя. Для простотырешения задачи будем считать подвеснуючасть доильного аппарата как материальнуюточку с массой m.Рисунок 18 Траектории движения подвеснойПустьl0 начальная длина нити подвеса в

части аппарата при выводе из-подживотного в точке М. Угол отклонения подвесной

части доильного аппарата от вертикали вначальный момент времени примем равным0.

Для определениязакона движения воспользуемсяуравнением Лагранжа.

(44)

где L – функция Лагранжа,равная (Т–U),Дж; T–кинетическая энергия, Дж;U – силовая функция,Дж; – уголотклонения подвесной части доильногоаппарата от вертикали, рад.

Рассмотрим движениеподвесной части доильного аппарата вмомент t,когда она находится в некоторой точке. Скорость движения доильногоаппарата раскладывается на нормальнуюсоставляющую ,направленную по нити подвесаи перпендикулярную ей . Длина нити подвеса в точке составляет l.

Кинетическая энергия материальной точки:

(45)

Доильный аппаратдвижется под действием силы тяжести Р, а сила К –реакция связи.Значит, силовой функцией будетпотенциальная энергия. Если принять вточке подвеса потенциальная энергияU=0, тогда на высоте

(46)

Уравнение (44) с учетомвыражений (45) и (46), послесоответствующих

преобразованийпримет вид:

(47)

Решение уравнения (47) ваналитическом виде весьма затруднительно.Допустим, что при уменьшении угла длина l нити укорачивается такимобразом, что доильный аппаратдвижется параллельно полу стойла нарасстоянии b от него. Следовательно, длинанитибудет

(48)

где h– высотаустановки пневмодвигателя над поломстойла, м.

Продифференцироваввыражение (48) и подставив результат изначение l вуравнение (53), имеем:

(49)

Будем решать уравнение(49) с начальными условиями: , при этом введяобозначение .



Оно приводится квиду

(50)

Откуда законизменения угла поворота гибкой нитиподвеса доильного аппарата в функциивремени:

(51)

Гибкая нить суменьшением угла укорачивается из-за наматывания наба-

рабанпневмодвигателя. Формула для минимальнойугловой скорости барабана:

(52)

Время вывода подвеснойчасти доильного аппарата из-под коровы приснятии по завершению доения

(53)

Необходимая угловаяскорость вращения барабанапневмодвигателя, при которой реализуетсяпроцесс безударного о пол стойла снятия свымени и вывода из-под коровы подвеснойчасти доильного аппарата определяется поформуле (52), а продолжительность этогопроцесса повыражению (53).

Отключение доильногоаппарата от вакуума при его снятии с вымениживотного осуществляется либо черезпружинно-рычажный механизм (рис. 19), либочерез клапан впуска воздуха коллектора(рис. 20).

По первому вариантудля закрытия клапана 1 необходимопреодолеть усилие пружины 3. При этом соединениерычага со стержнем клапана скользящее.Конец рычага 4 взаимодействует с клапаномтолько приего опускании. Подъем клапана производитсявручную вверх самостоятельно. В верхнемположении удерживается клапан за счет вакуума (сила). Усилиепружины 3 подбирается так, чтобы передзакрытием клапана выбрать свободноепровисание нити и перевести подвеснуючасть доильного аппарата при выводе из-подживотного в горизонтальное положение, исключающееее удар о пол. Дальнейшее наматывание нитина барабан пневмодвигателя приведет к преодолению усилия пружины 3 ичерез рычажный механизм 4 кзакрытию клапана 1 коллектора, и стаканыспадут с сосков.

1 - клапан отключениявакуума, 2- шайба, 1– корпусколлектора; 2 – распределитель;

3- пружина, 4- рычаги, 5-гибкаянить.3 – клапан впуска воздуха; 4 – клапан отклю-

Рисунок 19 Схема красчету рычажнойчения вакуума; 5 – пружина; 6 – нить

системыколлектораРисунок 20 Схема к расчету клапанного

механизма коллектора

Если рассматриватьподвесную часть доильного аппарата какматериальную

точку, то сила Т, необходимая дляначала ее подъема найдется как:

(54)

где Ту–вертикальная составляющаясилы Т, Н; m – масса подвеснойчасти доильного аппарата, кг; – уголпервоначального отклонения нити отвертикали.

Активные силы,действующие на систему (рис. 19): сила отвакуума на клапане ; силатяжести клапана (–масса клапана); сила упругости пружины; движущая силапневмодвигателя . Принявреакции связей за идеальные и применив длянахождения необходимой силы упругостипружины коллектора принцип возможныхперемещений находим

(55)

где r1,r2 – длиныплеч рычага относительно оси вращения,м.

Присоздании предварительного натяженияпружины коэффициент жесткости определяется повыражению

(56)

где , – соответственно начальное и конечноеусилие пружины, Н;

ход пружины, м.

Другая модификация коллектора наиболеепроста и предусматриваетбезрычажное выключениеклапана (рис.20). При выводеподвесной части аппарата из-под животного усилие от нити 6пневмодвигателя передается на стерженьклапана 3, дальнейшееперемещение нити 6 вызывает сжатие пружины5. Клапан 3 отрывается от верхнего торца коллектора,соединяя молочную камеру с атмосферой.Струя воздуха попадает в молочную камеру, чтоприводит к закрытию клапана 4 и к спаданиюстаканов с сосков, иподвесная часть аппарата выводится из-подкоровы.

На клапан 3 коллекторадействуют сила от перепада давлений Fк1; сила упругостипружины ; суммарная силатяжести клапана и коллектора Gк исила ре-

акции опоры клапана.

Рассмотрев равновесиясистемы и составив уравнение на ось Y,получаем:

(57)

Сила должна быть меньше движущей силы . Ход клапана h принимается поконструктивным соображениям. Геометрическиепараметры пружины определяются постандартным расчетам для цилиндрическихпружин сжатия.

Расход воздуха , необходимый напривод пневмодвигателя определяется позависимости для ротационныхпневматических машин:

(58)

где – поправочныйкоэффициент учитывающий утечкивоздуха; p1–безразмерная величина, характеризующаяперепад давлений действующих на лопатку,;l – длина ротора,м; S –площадь сечения между соседнимилопатками в момент отсечки, м;z – число лопатокпневмодвигателя; n– частота вращения

ротора, об/с;pб– барометрическоедавление окружающей среды, Па.

Площадь, заключеннаямежду криволинейными лопатками в моментотсечки

воздуха (при перекрытиивпускного и выпускного окон), обозначенабуквами ACDEFB (рис. 21).

А.Б.

, – углы,определяющие положение лопаток и ротора вмомент отсечки воздуха;

r – радиус ротора;R – внутренний радиусроторной камеры; е –эксцентриситет

Рисунок 21 – Расчетнаясхема пневмодвигателя: А – общий вид сечения;Б – расчетнаясхема (повернуто)

Площадь фигуры АВFEDC составит:

(59)

где ,,–соответственноплощадифигур ABC, DFE и BCDF.

Площадь криволинейнойфигуры:

(60)

Определения угла отсечки подачи воздуха в роторнуюкамеру осуществляют из формул:

, (61)

Площадь фигуры S2определяется повыражению:

(62)

Определение угла начала выпускавоздуха из роторной камеры осуществляют изформул:

;(63)

Площадь фигурыS3 определяемпо формуле:

(64)

Потребная мощность набарабане пневмодвигателя зависит от массыподвесной части доильного аппарата искорости ее подъема, для обеспеченияусловия безударного о пол стойласнятия:

(65)

В четвертомразделе «Методика экспериментальныхисследований»представлены общие типовые ичастные методики, применяемые вэкспериментальных исследованиях,приведены описания лабораторныхустановок.

В пятом разделе «Результатылабораторных исследований»представлены результатыисследований. Обработка полученных данныхпроизводилась с помощью ПЭВМ. Экспериментальныеисследования проводились в лабораториикафедры «Механизация животноводства» ив виварии ФГОУ ВПО«Рязанская государственная сельскохозяйственная академияимени профессора П. А. Костычева».

Установлено, чтозначения модуля упругости Е и коэффициентапоперечной деформации µ изменяются вшироком диапазоне. Для сосков вымени спервоначальным диаметром 24…26 мм и длиной55…65 мм значения модуля упругости Е находятся впределах (18,5…51,0) · 10-3 МПа, а коэффициента поперечнойдеформации µ соответственно впределах 0,17…0,50. Коэффициенты тренияf не зависят отусилия прижатия (в биологически допустимомпределе) сосковой резины к телу соска, инаходятся для сухих поверхностей сосоквымени –сосковая резина в пределах 0,19…0,23, а длямокрых –соответственно 0,21…0,24.

Экспериментальныеисследования доильного аппарата суправляемой

стимуляцией

Впрограмму исследований входилоопределение отсасывающих способностей аппаратовДАУС и АДУ-1-04, времени работыстимулирующего пульсатора ивыявление оптимальныхконструкторско-режимных параметровотключающего устройства длятребуемой продолжительности стимуляциирефлекса молокоотдачи.

Из рисунка22видно, что при работе ДАУС свключеннымстимулирующим пульсатором его отсасывающаяспособностьпрактическитакая же, чтои у аппарата АДУ-1-04.При отключении стимулирующегопульсатораДАУС отсасывающая способность на 10…12% выше. Это объясняется тем,что переходный режим у пульсатора короче.Кроме того, сосковая резина при тактесосания у АДУ-1-04 полусжата, чтооказывает дополнительное сопротивлениепрохождению жидкости приинтенсивной молокоотдаче, а уэкспериментального аппарата притакте





сосания резинаполностью раскры-та. Для выявлениязависимости времени работы стимулирующегопульсатора от интен­сивности отса-сывающейспособности и диаметражиклера в ковше отключающегоустройства был проведендвух-факторный эксперимент.

В результате проведенного ста-

тистического анализа эксперимен-

тальных данных c использованием

А – работа ДАУС состимулирующим пульсатором;программы на языкеБейсик была

Б – ДАУС с отключеннымстимулирующим пульсатором; получена адекватнаяматемати-

Рисунок 22 – Графическаязависимость отсасывающей ческая модель зависимостивре-

способности Q от диаметраd отверстий вимитаторах сосковмени работы стимулирующего

пульсатора (t,c) ототсасывающей спо­собности (Q,кг/мин) идиаметра отверстия жиклера(d, мм) в ковше:

(66)

Графическаяинтерпретация выражения (69)представлена на рисунке 23.Анализполученных результатовпоказывает, что при отсасывающей спо­собности ДАУС вдиапазоне от 0,26 до 0,90кг/мин и диаметрах отверстий жик­лера ковша 7, 8 и 9 ммстимулирующий пульсатор будетработать соответственно21...26; 25...30и 33...42 с. При уменьшениидиаметраот­верстия жиклера в ковше и увеличении отсасывающей способности до-ильного аппарата времяработы стимули- рующего пульсатора уменьшается. Исходя

Рисунок 23 – Зависимостивремени работы из того, чтолатентный период у коровы стимулирующегопульсаторадлится около 60 с, а на ручные подготови-

тельные операции затрачивается всреднем 30…35 с, тостимули­рующий пульсатордолжен работать в течение 25...30 с в начале доения.Тогдадля работы ДАУС в производственныхусловиях следует устанавливатьв ковш жиклер с диаметром отверстия 8 мм.

Экспериментальные исследования доильногоаппарата с изменяющейся нагрузкой начетверти вымени

В ходе лабораторныхисследований были получены графическиезависимости времени движения поршня впределахрабочей длины цилиндра (l=0,14м) (рис. 24) и угла отклонения подвесной частидоильного аппарата от вертикали (рис.25).

Анализполученных результатов показал, что времядвижения поршня в цилиндре коллектора впределах рабочей длины зависит от величинывакуума и массы поршня. С уменьшением массыпоршня и увеличением вакуума, времядвижения уменьшается. Угол отклоненияподвесной части от вертикали припостоянной массе корпуса коллекторазависит от массы поршня, величины вакуума идлины молочных патрубков стаканов. Привакууме 42…54 кПа и массе поршня

0,5…1,0 кг угол отклоненияподвесной части изменяется от 2,2 до12,7 град.

Рисунок 24 – ГрафическаязависимостьРисунок 25 – Графическаязависимость

временидвижения поршня в цилиндре tугла отклонения отвеличины вакуума Рв

отвакуумметрического давленияРв.

Для определениясовместного влияния вакуума Рв,массы поршня mи массы стакана (с учетом постоянной массыкорпуса коллектора, приходящейся настакан) Мс доильного аппаратас изменяющейся нагрузкой на четвертивымени на величину наползания был проведен3-х факторный эксперимент. Врезультате обработки экспериментальныхданных,произведенной на ПЭВМ в компьютернойпрограмме«Mathematika4.2» была получена адекватная математическая модель зависимости величинынаползания Нот принятых факторов.

(67)

Иззависимости следует, к уменьшениюнаползания доильного аппарата на вымякоровы приводит увеличение масс поршня(m) коллектора идоильного стакана (Mc ) с учетом постоянноймассы корпуса коллектора, приходящейся настакан и снижение вакуумметрическогодавления (P).

Врезультате пошаговой обработки данныхустановлено, что оптимально-рациональными значениямипара-метров доильного аппарата с из-меняющейсянагрузкой на четвер-

ти при вакууме 48 кПа: масса поршня 850 г,масса стакана с учетом постоянной массыколлектора, приходящейся на стакан 480 г.

По результатам проведения сравнительных испытаний (рис. 26) доильных аппаратов АДУ-1-01,

Рисунок 26 – Результатысравнительных «Дояр»и экспериментального вид- испытаний доильныхаппаратовно, что доильный аппарат с изменя-

ющейся нагрузкой на четверти коровыпредотвращает наползание доильных стаканов намного эффективнее, чем серийновыпускаемые. Так, например,наползание стаканов при вакууме 48 кПа составилоАДУ-1 – 32 мм, «Дояр»– 29мм, лабораторный – 7 мм.

Для проверки сходимости результатов исследований вдиссертации представлены теоретические иэкспериментальные зависимости, расхождение которых в среднем не превышает 5 %.

Результатыисследований доильного аппарата сманипулятором

В программуисследований входило определение влиянияконструктивно-технологических параметровпневмодвигателя на мощность на барабане и расходвоздуха; определениескорости перемещения нити и жесткостипружины коллектора для обеспечениябезударного снятия подвесной частидоильного аппарата; определениеоптимальных параметров доильногоаппарата. Экспериментыпроводились на лабораторной установке“искусственное вымя”.Испытывалось нескольколабораторных образцов пневмодвигателяманипулятора. В итоге был принятпневмодвигатель с внутренним диаметромроторной камеры 58 мм и длиной60 мм и диаметром

ротора 45 мм. Барабан соединен с валомпневмодвигателя через редуктор спереда-

точным отношением 1:8.

Зависимости расходавоздуха и развиваемой мощности N на барабанепневмодвигателя от величины вакуума приподъеме подвесной части доильногоаппа-



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.