0 <30
где h - расстояние между барабаном и поверхность вымени, мм.
А для определения угла поворота барабана ц фиксировалось положение конца ворса относительно перпендикуляра из центра барабана на плоскость соска (для случая R =10 мм, l =30 мм, =10), 1°<25° (рис.14). Теоретическая модель для данного случая имеет вид:
Y = 0,9018X + 1,8019, (29)
Уравнение регрессии для экспериментальных данных имеет вид:
Y = 0,898X + 1,7396. (30)
где Y - положение конца ворса хi ,мм; Х - угол поворота цi,град.
Доказано, что теоретические и экспериментальные модели адекватны. При табличном значении F05 - критерия Фишера равном 1,85 фактическое значение для всех измерений не превышало 1,61. Это свидетельствует о достоверности представления функции зависимости положения конца ворса от угла поворота барабана теоретической моделью в виде линейного уравнения.
Ї результаты исследований потребной мощности привода устройства для санитарной обработки вымени коров перед доением. В результате обработки данных исследований установлено, что зависимость потребной мощности привода устройства от деформации ворса (h) и частоты вращения щеток (рис. 15) достаточно точно описывается выражением вида:
Y=11,08 + 47222449Х1-732,659Х2, (31)
где Y - потребная мощность привода, Вт; X1 - частота вращения; n, с-1; X2 - деформация ворса, м.
Рисунок 15. Потребная мощность привода устройства для санитарной обработки вымени коров в зависимости от деформации ворса
Доказано, что теоретическая и экспериментальная модели адекватны. При табличном значении F05 - критерия Фишера равном 1,4885 фактическое значение для всех измерений не превышало 1,0028. Эти данные подтверждают правильность нашего теоретического положения, характеризующего зависимость потребной мощности привода устройства от величины деформации ворса и частоты вращения барабана. Так, при отсутствии контакта между щеткой и упорной пластиной при (h = 0) мм. и частоте вращения (2,5 с-1) потребная мощность привода равная (N = 4,6 Вт), а при величине деформации ворса (h = 25 мм) и той же частоте вращения потребная мощность привода возрастает до (N = 16,8 Вт).
Ї результаты исследований по оптимизации параметров устройства для санитарной обработки вымени коров. В результате проведенного факторного эксперимента получены уравнения регрессии для четырех факторов по двум параметрам оптимизации: интенсивность доения и бактериальная обсемененность. В окончательном виде, после исключения несущественных коэффициентов регрессии, уравнения имеют следующий вид:
Y1= 2,31208 + 0,0383X1 + 0,0429X2 + 0,0579X3 + 0,0692X4 + 0,0275X1 X2 - 0,0337 X1 X4 - 0,0308 X2 X4 - 0,0333X3 X4 - 0,0483 X1 X2 X3 + 0,0321 X1 X3 X4 + 0,0304 X1 X2 X3 X4, (32)
Y2= 11,18542 + 0,0404X1 + 0,0738X2 - 0,1867X3 + 0,2950X4 +0,0533 X1 X3 - 0,0392 X1 X4 + 0,0458 X2 X3 - 0,0350 X2 X4 - 0,1846 X3 X4 - 0,1323 X2 X3 X4, (33)
где Y1 - интенсивность доения, кг / мин.; Y2 - бактериальная обсемененность, тыс. колон.
При проверке коэффициентов уравнения регрессии по критерию Кохрена установлена их однородность. Адекватность уравнений регрессии проверяли по критерию Фишера. Анализ данных показывает, что гипотеза об адекватности принимается. Уравнения регрессии исследовалось на оптимум. В результате получены оптимальные значения факторов: диаметр ворса X1= 0,63·10-3м; усилие воздействия X2 = 3,38Н; частота вращения X3 = 4,866 с-1; продолжительность X4 = 40 с.
В пятой главе «Производственные испытания устройства для санитарной обработки вымени коров и оценка экономической эффективности» приведены результаты сравнительных испытаний экспериментального устройства для санитарной обработки вымени коров и пистолета УД 380.040 для обмыва вымени.
Оценка качества обработки вымени пистолетом производилась по бактериальной обсемененности поверхности вымени и параметрам доения, с помощью тензометрического оборудования выполненного на базе доильного оборудования АДУ - 1.
Общие выводы
1. Анализ результатов исследований, а также анализ и систематизация известных технических решений свидетельствуют о том, что одно из перспективных направлений в создании устройства для санитарной обработки вымени перед доением - создание устройств в виде цилиндрических щеток (патент № 2444417).
2.Экспериментальными исследованиями установлено, что для площади контакта S = 19,63 см2 при увеличении толщины навоза от 1 до 3 мм, усилие разрушения связи на отрыв уменьшается с 13,27 до 4,22 Н., а так же и на сдвиг - от 4,83 до 2,02 Н при влажности 75 ± 5%.
3. Результаты исследований по определению болевого порога сосков вымени коровы свидетельствуют, что при нагружения сосков контактной частью стержня давлением Р = 0,207 Н/мм2, животные не проявляли беспокойство, а превышение установленного давления на сосок приводило животных в беспокойное состояние.
4. Анализ результатов исследований упругих свойств ворса показал, что потеря устойчивости ворса наблюдается при более высоком значении осевой сжимающей нагрузки и для случая фиксации точки приложения сжимающей силы, чем для случая, когда сохранялось только направление силы. Так для ворса диаметром 1 мм и длиной 30 мм при фиксации точки приложения сил это усилие составляет 0,318 Н, а при отсутствии фиксации 0,0409 Н.
5. Установлено, что сопротивление изгибу ворса зависит от величины деформации, а также от его диаметра и длины. С уменьшением длины ворса при одновременном увеличении его диаметра и деформации, сопротивление изгибу возрастает. Так, при прогибе ворса 8 мм выполненного из полиэтилена (Е= 300 МПа) диаметром 1 мм и длиной 30 мм сопротивление изгибу будет равно 0,01353 Н, а ворса диаметром 2 мм и длиной 10 мм и прогибом 8 мм сопротивление будет равно 5, 652 Н.
6. Получена: математическая модель, позволяющая определить абсциссу конца ворса в зависимости от угла поворота барабана, а также регрессионная зависимость, учитывающая относительное интегральное воздействия ворса щетки на поверхность вымени.
На основе интегральной оценки усилия воздействия ворса на поверхность вымени, получен поправочный коэффициент, позволяющий оценивать мощность на привод в зависимости от расстояния щетки до вымени.
7. Теоретически установлено, что очистка поверхности вымени будет достигаться лишь тогда, когда ворс щетки перекрывает любой участок очищаемой поверхности. Для получения требуемого качества очистки вымени число ворса в пучке должно быть в пределах 71 -74 шт. на площади 8 мм2.
8. Результаты исследований показывают, что при увеличении деформации h = 25 мм ворса, выполненного из полиэтилена (Е= 300 МПа) диаметром 1 мм, длинной 30 мм и частоте вращения 2,5 с-1 потребная мощность привода составляет N = 16,8 Вт.
9. Для вызова интенсивного рефлекса молокоотдачи и обеспечения максимальной очистки вымени, оптимальными параметрами для экспериментального устройства необходимо считать: диаметр прутка 0,63 10-3 м, усилие воздействия 3,38 Н, частота вращения 4,866 с-1., продолжительность санитарной обработки вымени экспериментальным устройством 40 сек.
10. Для экспериментального устройства характерна более высокая пиковая интенсивность молоковыведения по вымени, равная 2,91 кг/мин, против 2,29 кг/мин при обмыве вымени. Помимо этого отмечено более короткое - 35,12 с. против 50,28 с. время до пиковой интенсивности молокоотдачи у экспериментального устройства. Вследствие этого, у экспериментального устройства более полная выдоенность за 1 и 3 минуты. Выше и средняя интенсивность молоковыведения. Она составляет при использовании экспериментального устройства 1,63 кг/мин, а для обмыва из пистолета - 1,37 кг/мин. Полнота выдаивания при использовании экспериментальным устройство составляет 97,88% , а при использовании пистолета 96,02%. Показатели бактериальной обсемененности при обмыве экспериментальным устройством составляют 10,43 тыс. колоний, а из пистолета - 11,63 тыс. колоний. Годовой эффект по приведенным затратам на 140 голов составляет 20000,7 рублей. В расчете на одну корову эта сумма составляет 142,8 рубля.
Годовой экономический эффект экспериментального устройства с учетом приведенных затрат и роста молочной продуктивности животных, в расчете на 140 голов, составляет 205500,7 рублей, а на одну корову - 1467,8 рублей. Таким образом, внедряемое устройство, обладает высокими эксплуатационными и экономическими показателями. Внедрение экспериментальных устройств в ряде хозяйств Белгородской области позволило получить экономический эффект свыше 35 тысяч рублей в год.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Клименко, Д.Б. Определение мощности привода устройства для обработки вымени коров перед доением / Д.Б. Клименко // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007. - № 6. - с. 9-10.
2. Клименко, Д.Б. Подготовительные операции перед доением. / В.Ф Ужик, Д.Б. Клименко // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения / Материалы VI международной научно - производственной конференции. - Ч. II: Механизация. Экономика. Блок социальных наук. - Белгород, 2002. - Издательство Белгородской ГСХА. с. 28-29.
3. Клименко, Д.Б. К обоснованию разработки устройства для санитарной обработки вымени коров. / В.Ф Ужик, Д.Б. Клименко // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения / Материалы VII международной научно - производственной конференции. - Ч. II: Механизация. Экономика. Блок социальных наук. - Белгород, 2003. - Издательство Белгородской ГСХА. с. 27-28.
4. Клименко, Д.Б. Устройство для санитарной обработки вымени коров. / В.Ф. Ужик, Д.Б. Клименко // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения / Материалы VIII международной научно-технической конференции. - Ч. II: Механизация, экономика, Блок социальных наук. - Белгород, 2004. - Издательство Белгородской ГСХА. - с. 128-129.
5. Клименко, Д.Б. Создание автоматизированных систем доения / В.Ф. Ужик, Д.Б. Клименко // Научно-технический прогресс в животноводстве: перспективная система машин - основа реализации стратегии машинно-технологического обеспечения животноводства на период до 2010 г.: сб. науч. трудов. Том 13. Часть 2. ВНИИМЖ. - Подольск, 2004. С. 203-209.
6. Клименко, Д.Б. Устройство для санитарной обработки вымени коров / В.Ф. Ужик, Д.Б. Клименко // Вдосконалення технологiй та обладнання виробництва продукцiї тваринництва / Вiсник Харкiвського нацiонального технiчного унiверситету сiльского господарства iм. Петра Василенка Випуск 48. - Харкiв, 2006. С. 39-40.
7. Пат. № 2244417 Российская Федерация, МКИ A 01 J 5/00. Автоматизированная доильная установка / Ужик В.Ф., Слободюк А.П., Свиридов А.Г., Клименко Д.Б.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия». - № 2003110504; заявл. 11.04.2003; опубл. 20.01.2005, Бюл. № 2. - 17 с.