3. Аналіз режимних характеристик доїльних апаратів

1. Параметри і режими роботи генератора імпульсів тиску

Режим роботи біотехнічного механізму “тварина – машина” визначають:

• необхідний і достатній тиск в піддійковому просторі виконавчого механізму - стакана;

• необхідна і достатня частота пульсації;

• необхідна і достатня тривалість такту ссання;

• співвідношення тактів, тривалість такту стиснення.

На характер взаємодії біотехнічного механізму “тварина – машина” та процесу доїння в цілому впливають відсмоктуюча здатність доїльного апарата, яка визначає швидкість доїння відповідно до рефлексу молоковіддачі, що гарантує “тварина”, а реалізує “машина”, впливають режими та конструктивні параметри апарата, які обумовлюють режим роботи виконавчих механізмів – стаканів.

Параметри та режими роботи існуючих апаратів змінюються в значних межах. Технічна характеристика найбільш відомих доїльних апаратів представлена в таблиці 1.1

Величина тиску в піддійкових просторах і режим роботи дійкової гуми, обумовлений пульсуючою зміною тиску в міжстінному просторі доїльних стаканів - головні параметри машинного доїння. Для найбільш поширених конструкцій апаратів величина вакуумметричного тиску становить 46-52 кПа [45]. Існують відомості, що підвищення тиску в такті ссання з 50 до 58 кПа призводить до зниження інтенсивності молоковиведення на 17–32% [61]. Зниження тиску до 48-46 кПа збільшує швидкість молоковиведення та на 15-30% скорочує час доїння [4, 107], але такий крок одночасно є причиною збільшення випадків наповзання доїльних стаканів на дійки вимені та зростання кількості маститів до 35% [10, 38].

З метою зниження кількості захворювання корів на мастит, створені доїльні апарати, що працюють на підвищеному тискові [38, 55]. Але є відомості, що підвищення тиску під дійкою від 47,3 до 64,7 кПа погіршує стимулюючу дію апарата [67].

Аналіз праць [16, 61, 109, 113] та характеристик закордонних і вітчизняних доїльних апаратів і установок [19, 28, 48, 91, 108, 114] (див. табл. 1.1 ) показує, що прийнятне значення тиску в піддійковому просторі доїльного стакана під час такту ссання має величину від 47,0 до 51,0 кПа.

Таблиця 1.1 Технічна характеристика доїльних апаратів, які використовуються на фермах з виробництва молока

Тип, марка, фірма	П о к а з н и к и
	Принцип роботи	Вакууммет-ричний тиск, кПа	Співвідношення тактів, %			Частота пульсації, 1/хв	Розміри дійкової гуми, мм		Місткість молочної камери колектора, мл	Маса підвісної частини, кг
			ссання	стиск	відпо- чинок
							довжина	діаметр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
„Волга”	Тритактннй	50-51	60-65	10	25-30	60±5	155	22	60	1,85
ДА-2М	Двотактний	49	66	34	-	80±5	156	22	70	2,85
АДУ-1	Двотактний	47	66	34	-	67±5	155	22	100	2,70
ДА-Ф-50	Двотактний	48	60-65	40-35	-	60±6	155	22	100	2,00
ДА-Ф-70	Двотактний	48	70	30	-	60±1	155	22	175	2,10
„Вестфалія” Німеччина	Двотактний	48	60	40	-	60±5 з мікроколи-ванням 600 1/хв	155 (силікон)	н.д.	300	2,80
Ауто-пульс С” з електронним управлінням. „Вестфалія” Німеччина	Двотактний	48	60	40	-	60±1	155 (силікон)	н.д.	300	2,80
„Дуовак НОО-150 „Де-Лаваль” Швеція	Двотактний (попарний)	38 46 38	60	40	-	60±1	160	22	150	2,80
„Моновак” „Де-Лаваль” Швеція	Двотактний (попарний)	38 46 38	60	40	-	60±1 з мікроколи-ванням 600 1/хв	160	22	150	2,80
IS-100 „Імпульса” Німеччина	Двотактний (попарний)	50	П 50 60 60	50 40 40	-	60±1	160	23,24	95 140 160	2,65

Ця величина обумовлюється середніми показниками між тиском безпечним та достатнім для відсмоктування молока з вимені.

Коливання тиску в процесі доїння знижує повноту видоювання корів, призводить до збільшення затрат часу на доїння. Коли система “людина – машина – тварина” функціонує в оптимальному режимі, відхилення тиску від заданої норми в установці не повинно перевищувати 2,7кПа [104]. Дослідженнями [38] встановлено, що коливання тиску в піддійковому просторі доїльного стакана протягом тактів ссання в межах 9,7-19,8 кПа знижує продуктивність корів на 1,9-2,5% та викликає захворювання на мастит [38].

Величину коливань тиску регламентує витрата повітря доїльним апаратом, кількість апаратів, технологічно-конструктивна схема повітро - провідної лінії доїльної установки, продуктивність вакуумної установки, яка повинна забезпечити необхідний тиск в системі при повному навантаженні з врахуванням виникнення додаткового натікання повітря при переключенні та спаданні апаратів з вимені, або коли одночасно відключаються декілька доїльних апаратів, та при випадковій розгерметизації системи. У випадках недостатньої продуктивності вакуумної установки не виключене порушення режиму доїння [7]. Для забезпечення стабілізації тиску використовуються вакуумні установки з підвищеним запасом продуктивності [57, 68, 108], але це значно збільшує енерговитрати, тим більше, що пропускна спроможність трубопроводів при допустимих втратах тиску не відповідає підвищеному натіканню повітря [68].

При машинному доїнні головним подразником рецепторів дійки вимені, що підтримує рефлекс молоковіддачі, є такт стиснення дійкової гуми та тривалість одного пульсу. Частота пульсації тиску в доїльних апаратах з двокамерними доїльними стаканами має широкі межі – 0,5-2,0 Гц [45].

При частоті пульсації більш як 1,66 Гц середня швидкість доїння знижується, повнота видоювання зменшується, відбувається гальмування рефлексу молоковіддачі [72]. При більшій частоті має місце режим роботи, коли в процесі відсмоктування і заповнення повітрям міжстінкових просторів доїльних стаканів дійкова гума знаходиться в напівстиснутому або напіврозкритому стані. Збільшення частоти пульсації підвищує витрату повітря доїльним апаратом, що призводить до додаткових енерговитрат, негативно впливає на інтенсивність молоковиведення.

Саме з цих міркувань вибирають частоту пульсації 1 Гц [87, 88]. При збільшенні частоти пульсації з 0,8 до 1,6 Гц час доїння зменшується на 4,6%, а кількість молока, що видоюється на протязі однієї хвилини збільшується на 5,6%. Частота пульсації в межах 1,5-2,0 Гц не має суттєвого впливу на тривалість молоковиведення, а зменшення її з 1,0 до 0,5 Гц збільшує час молоковиведення на 15% [107]. Встановлено, що при частоті пульсації 0,5 Гц виведення молока з дійки здійснюється тільки в такті ссання, тому що при такті стиснення дійковий канал закривається. При збільшенні частоти пульсації до 1,6 Гц дійковий канал залишається відкритим і під час такту стиснення, тому що мускулатура дійкового сфінктера не встигає скоротитися і стиснути дійковий канал, і через нього виділяється додаткова кількість молока, що сприяє гальмуванню рефлексу молоковіддачі [10]. Існує багато інших факторів, які тим чи іншим чином впливають на частоту пульсації. (Рис.1.2).

Найбільш прийнятний режим виведення молока має місце, коли частота пульсації становить 1,0 Гц [87, 88, 91]. При частоті пульсації 0,4 Гц і менше апарат викликає больову реакцію, патологічні зміни у вимені корови та різке зниження швидкості молоковиведення [93, 99].

На основі досліджень [35] найбільш прийнятна частота пульсації 1,0–1,16 Гц. Але за даними досліджень [47, 104] для різних конструкцій доїльних апаратів найбільш доцільна частота в межах 0.66–1,0 Гц.

Огляд досліджень [4, 26, 35, 53, 92, 99] показує, що частота пульсації для сучасних доїльних апаратів, при якій молоковиведення здійснюється найбільш повно, повинна бути в межах 0,8–1,1 Гц. Ця величина може бути прийнята при проведенні теоретичних та експериментальних досліджень. Дотримання частоти пульсації в заданих межах можливе при обумовленій величині вакуумметричного тиску. Величина тиску впливає на зміну частоти пульсації ( Рис.1.3) [51].