Структурно-технологическое обоснование эффективного построения и функционирования доильного оборудования
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Год издания: 2012
Кол-во страниц: 396
Дополнительно
В монографии дан: подробный анализ состояния и тенденций развития машинных технологий доения коров и обработки молока, структурно-технологическое обоснование современной концепции построения доильного и молочного оборудования с расширенными адаптивными свойствами. Исследовано и обосновано создание адаптивных схем доильных аппаратов с улучшенными пневмогидравлическими и эксплуатационными параметрами. Рассмотрено проектирование многофункциональных устройств для индивидуального, группового и общего учета молока, исследован и обоснован метод комплексной диагностики доильных установок на основе вероятностной модели импульсной модуляции потока молока в технологических линиях доильных установок. Рассмотрена современная логистика проектирования сложных поточно-технологических линий на основе принципа конвергенции био-техно-эко-инфо-ко-технологий. Предложена структурная типизация и матричные модели построения расширенного типоразмерного ряда доильных установок и его многофункциональная элементная база. Проведены широкие экспериментальные
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
В.В. Кирсанов СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДОИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК В.В. Кирсанов СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДОИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
УДК 631.113 К 43 Кирсанов В.В. Структурно-технологическое обоснование эффективного построения и функционирования доильного оборудования. - Княгинино: НГИЭИ, 2012. - 396 с. В монографии дан: подробный анализ состояния и тенденций развития машинных технологий доения коров и обработки молока, структурно-технологическое обоснование современной концепции построения доильного и молочного оборудования с расширенными адаптивными свойствами. Исследовано и обосновано создание адаптивных схем доильных аппаратов с улучшенными пневмогидравлическими и эксплуатационными параметрами. Рассмотрено проектирование многофункциональных устройств для индивидуального, группового и общего учета молока, исследован и обоснован метод комплексной диагностики доильных установок на основе вероятностной модели импульсной модуляции потока молока в технологических линиях доильных установок. Рассмотрена современная логистика проектирования сложных поточно-технологических линий на основе принципа конвергенции био-техно-эко-инфо-ко-технологий. Предложена структурная типизация и матричные модели построения расширенного типоразмерного ряда доильных установок и его многофункциональная элементная база. Проведены широкие экспериментальные исследования и госиспытания основных типов доильных установок. Предназначена для научных работников научно- исследовательских учреждений, студентов, аспирантов и преподавателей сельхозвузов, специалистов сельхозорганизаций АПК И др. Рецензенты: Чл.-корр. Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор Ю. А. Цой (ГНУ ВИЭСХ); доктор технических наук, профессор Ю Г. Иванов (РГАУ- МСХА им. К. А. Тимирязева) © Кирсанов В. В., 2012
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ...................................................................................... 8 РАЗДЕЛ 1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОЕНИЯ КОРОВ..................................11 1.1. Роль и значение технологических процессов доения и первичной обработки молока на молочных фермах.................................1 1 1.2. Особенности адаптации машинных технологий для доения коров и первичной обработки молока к биообъектам и условиям хозяйствования.............................................................................................14 1.3.Состояние и перспективы разработки и производства конкурентноспособного отечественного доильного и молочного оборудования............................................................................................... 28 РАЗДЕЛ 2. СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВРЕМЕННОЙ КОНЦЕПЦИИ ПОСТРОЕНИЯ ДОИЛЬНОГО И МОЛОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С РАСШИРЕННЫМИ АДАПТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ...................... 32 2.1. Структурная логистика построения современных поточнотехнологических линий в животноводстве............................................... 32 2.2. Функциональный анализ и синтез биотехнической системы доильной установки с повышенными адаптивными свойствам.....................................................................................................40 2 3 Функциональный анализ и синтез усовершенствованных структурных схем доильных установок ................................................ 49 2.4. Исследование и обоснование перспективных технологических схем доильных установок с молокопроводом............63 2.4.1 . Анализ и синтез новых технологических схем доильных установок с молокопроводом.................................................. 63 2.4.2. Исследование и обоснование принципиальных схем и режимов промывки молокопроводов.................................................... 84 2.4.3. Энергоэффективная интенсификация систем промывки молокопроводов доильных установок..................................................... 95 2.4.3.1. Обоснование параметров устройства с активным рабочим органом для очистки молокопроводов доильных установок.......................... .........................................................................96 2.5. Разработка типоразмерного ряда модернизированных доильных установок для доения коров в стойлах..................................104 2.5.1. Технологические схемы установок с молокопроводом на 25...50 коров........................................................................................ 104
2.5.2. Разработка усовершенствованных доильных установок с молокопроводом на 100 и 200 голов.................................................... 107 РАЗДЕЛ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ СХЕМ ДОИЛЬНЫХ АППАРАТОВ С УЛУЧШЕННЫМИ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ.......................................................................... 121 3.1. Теоретические основы создания адаптивного доильного аппарата с регулируемыми параметрами и улучшенной гидравлической характеристикой........................................................... 1 2 1 3.2. Обобщение опыта, состояние и перспективы практической модернизации современных конструкций доильных аппаратов 159 3.2.1 .Обоснование параметров универсального массажно- додаивающего устройства для манипуляторов доения коров............. 167 3.2.1.1. Силовая схема массажно-додаивающего устройства.............................................................................. 173 3.2.1.2. Обоснование линейных параметров механизма додоя...................... 176 РАЗДЕЛ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО, ГРУППОВОГО И ОБЩЕГО УЧЕТА МОЛОКА................... 180 4.1.Анали) метрологических характеристик основных типов устройств для учет*, молока.....................................................................180 4.1 1.Погрешность молокомеров объемного и весового типов, определяющих весь удой одновременно.................................... 183 4.1.2. Погрешность измерений порционных молокомеров вшовые, ротационные, поршневые и.т.д.)............ 184 4.1.3. Погрешность молокоизмерительных устройств пропорционального отбора........................................................... 185 4.1.3 .1. Прямоточные устройства без воздухоотделительной камеры (Милкоскоп, Тру-Тест) с отбором части потока от поверхности.................................................... 185 4.1.3.2. Устройства индивидуального учета молока с воздухоотделительиой камерой........................................................... 187 4.2. Исследование и обоснование универсальной структурнотехнологической схемы устройства для индивидуального учета молока........................................................................................................188 поточного типа (кс 4.2.1. Анализ функционирования ковшового датчика-счетчика потока молока........................................................................................... 2 1 1
4.2.2 Обоснование новой схемы многофункционального датчика-счетчика поплавкового типа (исп.2 ) с функцией чпотокомера.................................................................................................217 4.3. Теоретические основы измерения потока молока, поступающего от доильного аппарата.................................................... 224 4.4. Исследование и обоснование многофункционального блока для группового учета, транспортирования и вывода молока из-под вакуума........................................................................................... 236 РАЗДЕЛ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК 259 5.1. Идентификация состояния доильной установки на основе параметров импульсной модуляции потока молока............................. 259 5.2. Алгоритмы диагностики доильных установок с молокопроводом........................................................................................268 5.2.1. Исходные предпосылки для построения алгоритмов контроля работы доильных установок .................................. 268 5.2.2. Алгоритм контроля работы оператора на доильных установках АДМ-8 А, УДА-8 А «Тандем» (режим «оператор»)........... 270 5.2.3. Алгоритм контроля работы оператора на доильной установке УДА-16А «Елочка» (режим «оператор») .....................271 5.2.4. Алгоритмы контроля технических и технологических параметров работы доильных установок с молокопроводом...............276 5.2.5. Разработка алгоритма контроля манипулятора доения МД-Ф-1......................................................................................................282 5.2.6. Алгоритм контроля технического состояния линии первичной обработки молока...................................................................288 РАЗДЕЛ 6 . ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗРАБОТОК......................................................... 293 6.1. Цель и задачи исследований...............................................293 6.2. Программа и методика экспериментальных исследований.............................................................................................293 6.2.1. Программа и методика экспериментальных исследований доильного аппарата со стабилизацией вакуума и управляемым режимом работы ..................................................293 6.2.2. Программа и методика экспериментальных исследований новых технологических схем доильных установок с молокопроводом.......................................................................................296 6.2.3. Программа и методика лабораторных и хозяйственных исследований многофункционального устройства индивидуального учета молока............................................................................................... 301
6.3. Результаты лабораторных исследований экспериментальных узлов доильных установок.......................... 305 6.3.1. Результаты лабораторных исследований гидравлических характеристик экспериментальных коллекторов доильных аппаратов различной вместимости......................................................... 305 6.3.1.1. Результаты лабораторных исследований массажно- додаивающего устройства к манипуляторам доения.................. 313 6.3.1.2. Результаты исследования гидравлических характеристик молокопроводов доильных установок и дозаторов молока........................................................................................................ 316 6.4. Лабораторные исследования устройства для индивидуального учета молока.............................................................. 325 6.5. Лабораторные испытания устройства для измерения количества молока в потоке.................................................................... 328 6 .6 . Хозяйственные испытания экспериментальных образцов и базовых модификаций типоразмериого ряда доильных установок................................................................................................... 333 6 .6 .1. Методика экспериментальных исследований статистических характеристик потоков молока на доильных установках................................................................................................. 333 6.6.2. Результаты хозяйственных испытаний доильной установки с новой молочно - вакуумной линией У ДМ - 200 Н.....343 6.6.3. Результаты сравнительной оценки работы доильных аппаратов различных конструкций в условиях эксплуатации на доильных установках У ДМ-200 с узлами фирмы «Вестфалия» и АДМ-8 А на МТФ племзавода «Островецкий» (1999 г) ......... 346 6.6.3.1. Результаты производственных испытаний экспериментального доильного аппарата, оснащенного массажно- додаивающим устройством.....................................................................348 6 .6 .3 .2. Хозяйственные испытания экспериментального устройства индивидуального учета молока..........................................351 РАЗДЕЛ 7. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ..................356 7.1. Технико-экономическое обоснование разработки доильных установок с молокопроводом для фермерских хозяйств УДМ-50 и УДМ-25...................................................................................356 7.2. Технико-экономическое обоснование разработки типоразмерного ряда доильных установок для доения коров в переносные ведра на 10-20-30-50 коров................................................ 359
7.3. Технико-экономическая эффективность внедрения универсального устройства для индивидуального учета молока.........................................................................................................362 7.4.Технико-экономическая эффективность результатов исследований в условиях эксплуатации.................................................. 364 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................... 366 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................... 369
ВВЕДЕНИЕ Современное состояние сельскохозяйственного производства, характеризуемое его многоукладностью, требует расширение спектра применяемых технологий и технических средств для полноценной механизации и автоматизации производственных процессов. Проводимая в 2006-2007 гт. в рамках национального проекта и Госпрограммы по развитию сельского хозяйства на 2008-2012 гг. технологическая модернизация животноводства предполагает создание семейных ферм, реконструкцию существующих и строительство новых животноводческих комплексов на основе новейших технологий с беспривязным содержанием животных. При этом основным звеном модернизации являются технологические линии доения и первичной обработки молока, которые базируются на внедрении современных доильных установок типа «Елочка», «Параллель» и «Карусель» различной вместимости, оснащенных компьютерными системами управления молочным стадом, а в ряде хозяйств Вологодской, Ленинградской и Тульской областей уже внедрены и работают пилотные фермы| с доильными роботами. Для эффективной технологической j модернизации молочного животноводства, необходимо принять срочные меры господдержки отечественного сельхозмашиностроения и науки, сформировать в отрасли институт инновационного | развития и современного технологического проектирования объектов животноводства «под ключ». Организовать высокосерийное производство современной элементной базы (комплектующие узлы и детали) для доильных установок и другого животноводческого оборудования. Обобщить опыт и предложения по проектированию расширенного типоразмерного ряда современного технологического оборудования для молочных ферм различной мощности (в том числе и малых), его монтажу и сервисному обслуживанию, а также уделить особое внимание вопросам подготовки высококвалифицированных инженерных кадров и кадров массовых профессий. Система машин для животноводства должна включать «федеральный» компонент для производства высокотехнологичной элементной базы и региональные «адаптеры», соединяющие эти элементы в местах их применения. «Федеральная база» должна создаваться на заводах специализированного профиля, а региональные структуры входить в общую инженерно-техническую систему материально-технического обслуживания сельхозпроизводства. При этом корректировка параметров техники, а также проведение
сервисного обслуживания остается за регионами в местах использования этой техники. Такой подход избавит федеральный центр от «головной боли» обслуживания техники, переместит центр тяжести на внедрение инноваций, повышение наукоемкости машинных технологий и.др. Учитывая вышеизложенное, необходимо создать новую концепцию построения технологического оборудования для молочных ферм нового поколения, учитывая, что объекты проектирования - это сложноорганизованные биотехнические системы «Человек - Машина - Животное - Продукция - Окружающая среда», имеющие различные размеры, специализацию и материально-технические ресурсы. Реализация этой концепции возможна с применением таких научных методов, как системный анализ и типология объектов, многопараметрический синтез и многоуровневая организация сложных биотехнических систем, блочно-модульный принцип их построения. Объектами исследования в работе являются структурные и функциональные схемы доильных установок, представляющие целостные поточные линии доения, транспортирования и первичной обработки молока с системами автоматической диагностики и их элементная база. Научная проблема состоит в обосновании методологии построения расширенного гипоразмерного ряда доильного оборудования на блочно-модульной основе с новой элементноагрегатной базой, обладающей повышенными адаптивными свойствами к биологическим объектам. В работе проведены анализ состояния исследований и разработок в области машинного доения коров, обследование работы доильных установок лучших зарубежных фирм. Сформулированы единые требования по системному совершенствованию отечественных доильных установок для доения коров в стойлах и доильных залах, включающие целевые функции многопараметрического синтеза функциональных подструктур и отдельных блоков (молокопровод, вакуумпровод, доильный аппарат, универсальный счетчик-датчик потока молока и др.), основанные на методологии функционального анализа и синтеза сложных биотехнических систем в животноводстве. На этой основе разработана уточненная классификация доильных установок, разработаны новые режимы работы молокопроводов, в том числе с раздельным транспортированием молока и воздуха, обоснованы их параметры и различные конструктивно-технологические схемы. Разработаны высокоэффективные счетчики индивидуального и группового учета молока,