Суббота, 03.12.2016, 22:39
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКРО- И МИКРОКОЛЕБАНИЙ ВАКУУМА В СИСТЕМАХ ДОИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКРО- И МИКРОКОЛЕБАНИЙ ВАКУУМА В СИСТЕМАХ ДОИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В.А.Борознин, А.В.Борознин, Л.В.Борознин
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agricultural University

На основании анализа представленной схемы взаимосвязи основных рабочих параметров доильного аппарата с рабочими параметрами вакуумной системы и уравнения баланса расхода воздуха выявлены основные причины нестабильной работы всех элементов ДМО, которыми являются макро- и микроколебания вакуумметрического давления в основной магистрали и под соском, возникающие в результате: потерь производительности вакуумного насоса из-за негерметичности и засоренности различных элементов, составляющих ДМО; случайных прососов при нарушении технологического процесса доения; конструктивных особенностей доильного агрегата, - и представлены методы определения величин этих колебаний. Приведены исследования, показывающие, что значительные потери вакуума наблюдаются при подъеме молоко-воздушной смеси на высоту молокопровода, поступлении в него смеси из молочного шланга (поворот потока), транспортировке по нему (шероховатость поверхности), крутоизогнутых поворотах и различных уклонах (несоблюдение правил монтажа), подсосе воздуха через дроссель коллектора (засорение) в молочную линию. Показано, что введение в конструкцию вакуумной установки устройства для стабилизации вакуума позволит повысить производительность вакуумного насоса, сократить макроколебания вакуумметрического давления и увеличить срок эксплуатации вакуумной системы. Экспериментальные данные, полученные в ходе расчетов зависимости вакуумметрического давления от производительности вакуумного насоса, позволили построить график.

Ключевые слова: колебания, потери, давление, молокопровод, вакуум.


Введение. Большое влияние на работу доильно-молочного оборудования (ДМО) имеет влияние макро- и микроколебания вакуума в вакуумной системе.

Материалы и методы. Для определения причин возникновения макро- и микроколебаний вакуума в системах ДМО составим уравнение (1) баланса расхода воздуха через элементы ДМО и построим схему взаимосвязи основных рабочих параметров доильного аппарата с рабочими параметрами вакуумной системы (рисунок 1)

Qф> - Qв - 0м - Qp - Qвб - Qсу = 0,    (1)
где Qф - фактическая производительность вакуумной установки; Qв, - расход воздуха через вакуумную систему; Qм - расход воздуха через молочную систему; Qр - регулируемая подача воздуха через вакуумрегулятор; Qвб - потери подачи в вакуумном баллоне; Qсу - расход воздуха на собственные нужды установки.

Результаты. Проведя анализа схемы (рисунок 1) и уравнения баланса расхода воздуха, можно заметить, что основной причиной нестабильной работы всех элементов ДМО являются макро- и микроколебания вакуумметрического давления в основной магистрали и под соском, которые возникают в результате потерь производительности вакуумного насоса из-за негерметичности и засоренности различных элементов, составляющих ДМО, или в результате случайных прососов при нарушении технологического процесса доения.

Для определения зависимости колебаний вакуумметрического давления как основного фактора, влияющего на режим работы остальных элементов от производительности вакуумной установки, воспользуемся формулой Бойля-Мариотта - Гей-Люссака:

выразим диаметр вакуумпровода d2Bn из формулы (4) и подставим в формулу (3), проведем математические вычисления и получим зависимость давления от производительности вакуумной установки:
 

Рисунок 1 - Схема взаимосвязи основных рабочих параметров доильного аппарата с рабочими параметрами вакуумной системы: Q - расход воздуха, индексы: Т- на технологические нужды; Г - из-за негерметичности и З - засоренности i-ых элементов таких, как: мвк, мп, пр, Да, сч, мс, П, К, Дс, Ш - молочно-вакуумный кран, молокопровод, переключатель режимов работы, доильный аппарат, групповой счетчик молока, молокосборник, пульсатор, коллектор, доильные стаканы, шлангиу-ых систем таких, как: м - молочная и в - вакуумная; сл - случайные потери подачи; hmax,hф,h0,hd,Ah,Ah - вакууметрическое давление: максимальное, фактическое, рабочее, под соском; колебания рабочего давления и под соском; поб,Аиз,Нм,тдА,Жср - число оборотов ротора и износ в сопряжениях вакуумного насоса, высота установки молокопровода, масса доильного аппарата, жесткость сосковой резины; тсос,тсж,п - продолжительность тактов сосания и сжатия,
частота пульсаций.

Полученные экспериментальные [1, 2, 3] данные в ходе расчетов зависимости вакуумметрического давления от производительности вакуумного насоса позволили построить график (рисунок 2).
 


Рисунок 2 - Изменение вакуумметрического давления от производительности вакуумного насоса

Как видно из рисунка 2, увеличение производительности насоса позволяет повысить вакуумметрическое давление. Применительно к нашей работе, введение в конструкцию вакуумной установки устройства для стабилизации вакуума позволит повысить производительность вакуумного насоса, сократить макроколебания вакуумметрического давления (Aha) и увеличить срок эксплуатации вакуумной системы на АНД (рисунок 3).

Рисунок 3 – Изменение вакуумметрического давления в зависимости от потерь производительности:

hМАХ – максимальное вакуумметрическое давление; hРЕГ – рабочее вакуумметрическое
давление; hСРАБ – минимальное вакуумметрическое давление; НПОТ – ресурс использования вакуумной установки

Проведенные нами и другими [8] исследования показали, что значительные потери вакуума наблюдаются при подъеме молоко-воздушной смеси на высоту молоко- провода, поступлении в него смеси из молочного шланга (поворот потока), транспортировке по нему(шероховатость поверхности), крутоизогнутых поворотах и различных уклонах (несоблюдение правил монтажа), подсосе воздуха через дроссель коллектора (засорение) в молочную линию.

Обсуждение. При доении молоко под воздействием вакуума, создаваемого в подсосковых камерах доильных стаканов, поступает в коллектор, где смешивается с воздухом, поступающим через дроссель, образуя молоко-воздушную смесь, которая по молочному шлангу поступает в верхне-расположенный молокопровод и соединяется с основным потоком молока. Основными параметрами, влияющими на процесс подъема смеси, являются высота установки молокопровода, диаметр, длина и шероховатость внутренней поверхности молочного шланга, скорость движения молоко-воздушной смеси, угол входа молока в молокопровод.

При подъеме смеси от коллектора до молокопровода необходимо преодолеть гидравлическое сопротивление, возникающее при движении реальной жидкости. В гидравлике оценочным показателем является коэффициент гидравлического сопротивления [8]:

Тогда потери вакуума по длине молочного шланга при подъеме молоко- воздушной смеси на высоту H составят:

На потери вакуума при подъеме молоко-воздушной смеси по молочному шлангу в молокопровод, согласно исследованиям [8], приходится 46 %, в то время как потери от слияния потоков молока, транспортировки, преодоления поворотов и незначительных уклонов составляют в сумме 3,14 % суммарных потерь вакуума.

Чтобы определить потери молока из-за колебаний вакуума, зададимся условием, что если скорость выведения молока из вымени коровы доильным аппаратом Gм

 

Заключение. Так как и F находятся в зависимости от hб > hо, используя формулы (9...12), можно определить потери продукции П1 и П2 в зависимости от колебаний вакуума.
Потери по молочному жиру Пж, исходя из потерь молока, можно определить по формуле:
   (13)

где кж - жирность молока в %.

Для решения проблемы снижения микроколебаний вакуума под соском, нами разработан безвакуумопроводный доильный агрегат с нижним расположением промежуточного ресивера [10, 9, 7, 5].

Библиографический список

1. Борознин, В.А. Методы оценки эффективности использования доильного оборудования [Текст] /В.А. Борознин, А.В. Борознин, Ю.В. Бобылев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 1(17). - С. 123-127.
2. Борознин, В.А. Оценка эффективность использования доильного оборудования в зависимости от уровня его надежности [Текст] /В.А. Борознин, А.В. Борознин, Ю.В. Бобылев // Труды XIV Международного симпозиума по машинному доению. - Углич, 2008. - С. 254-260.
3. Борознин, В.А. Повышение функционального состояния вакуумной системы доильных установок [Текст] /В.А. Борознин, Ю.В. Бобылев//Аграрный вестник Урала. - 2009. - №12. - С. 83-85.
4. Борознин, В.А. Особенности рабочего процесса безвакуумопроводного доильного агрегата/ В.А. Борознин, Л.В. Борознин// Материалы нач.-практ. конф. - Волгоград: ВолГАУ, 2014. - Том 1. - С. 456-461.
5. Безвакуумопроводной доильный агрегат [Текст] : пат. 153232 Российская федерация A01J7/00 / Борознин В.А., Борознин А.В., Борознин Л.В., Харлашин А.В.; заявители и патентообладатели Борознин В.А., Борознин А.В., Борознин Л.В., Харлашин А.В. - № 2014152800/13; заявл. 24.12.2014; опубл. 10.07.2015, бюл. №19.
6. Карташов, Л.П. Размеры молокопроводов доильных установок [Текст]/Л.П. Кар- ташов, М.К. Базаров //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1969. - №3. - С. 22-24.
7. Кран устройства для перекачивания молока промежуточного молокосборника [Текст] : пат. 153227 Российская федерация A01J7/00 / Борознин В.А., Борознин А.В., Борознин Л.В., Харлашин А.В.; заявители и патентообладатели Борознин В.А., Борознин А.В., Борознин Л.В., Харлашин А.В.. - № 2014152802/13; заявл. 24.12.2014; опубл. 10.07., бюл.№19.
8. Малявкин, Н.П. Определение потерь вакуума в молокопроводах доильных установок [Текст] /Н.П. Малявкин//Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №1. - С. 12-14.
9. Регулятор производительности вакуумного насоса доильной установки [Текст] : пат. 79751 Российская федерация A01J7/00/ Борознин В.А., Борознин А.В., Бобылев Ю.В.; заявители и патентообладатели Борознин В.А., Борознин А.В., Бобылев Ю.В. - №2008133254; заявл. 14.09.08; опубл. 20.01.2009, бюл.№2.
10. Система автоматического регулирования производительности вакуумного насоса доильной установки [Текст] : пат. 79376 Российская федерация A01J7/00 / Борознин В.А., Борознин А.В., Бобылев Ю.В.; заявители и патентообладатели Борознин В.А., Борознин А.В., Бобылев Ю.В. - №2008133252; заявл. 14.08.08; опубл. 10.01.2009, бюл.№1.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 4 (40), 2015

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (12.02.2016)
Просмотров: 151 | Теги: доильный аппарат, молокопровод | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016