Введение к работе
Актуальность исследований.
В условиях тяжелого состояния животноводства России, наличия на внутреннем рынке относительно дешевой животноводческой продукции зарубежных производителей и незащищенности отечественного производителя, можно утверждать, что один из выходов из создавшегося положения - это повышение качества зоотехнической, селекционно-племенной работы и улучшение процесса машинного доения коров.
При этом актуальным является улучшение систем контроля доения, с выдачей информации о количестве надоенного молока.
При решении этой задачи возможно создание устройств, учитывающих раздельно удой от одного животного и ог группы. По этому пути пошли, в свое время, создатели доильной установки АДМ-8. В настоящее время зарубежные фирмы предлагают различные типы доильного оборудования, снабженного компьютерными системами контроля технологического процесса доения. Однако это оборудование весьма дорого и превышает по цене, близкие по уровню отечественные аналоги, в 2...3 раза. При этом принцип действия исполнительного рабочего органа систем контроля надоя остается, в основном, тем же.
Учет молока, полученного на ферме и реализуемого на рынке, сегодня становится еще более важным, поскольку в целом ряде случаев, производство и реализация молока является основой экономики ряда с.-х. предприятий.
Одновременно учет надоя становится базовым, основополагающим звеном технологии, так как выходной показатель системы — продуктивность животных, является параметром, определяющим тесно взаимосвязанную систему кормления животных и получения молока.
Точность оценки продуктивности и ее прогнозирование - непременное условие применения экономико-математических методов оптимального управления молочным комплексом.
Конструктивная сложность, высока погрешность при эксплуатации в реальных условиях, недостаточная надежность используемых устройств учета надоя, не позволяют эффективно решать поставленные задачи.
В связи с этим остается очень актуальной задача оценки влияния различных конструктивных и технологических факторов при работе измерительного устройства (дозатора) и создания, на этой основе, более точных и надежных устройств для учета надоя молока.
Цель работы.
Повышение эффективности учета молока на фермах при машинном доении коров путем совершенствования конструктивно-технологической схемы поплавкового дозатора и обоснование его конструктивных и режимных параметров.
Задачи исследования.
В соответствии с целью исследования поставлены следующие задачи:
выполнить анализ существующих методов и технических средств группового учета надоя молока на молочных фермах и обосновать принципиальную схему дозатора молока;
провести теоретический анализ рабочего процесса дозатора группового учета надоя молока, в том числе поплавкового типа;
исследование и оценка влияния основных факторов, определяющих погрешность измерения надоя, с обоснованием способов ее минимизации;
обоснование основных технологических и гидравлических характеристик, режимов и параметров устройства;
" получение математических моделей, определяющих рабочий процесс и основные параметры конструктивно-технологической схемы дозатора;
проведение многофакторного эксперимента для изучения комплексного влияния основных факторов на пропускную способность дозатора и величину его погрешности при учете надоя;
технико-экономическая оценка применения предлагаемого устройства.
Методы исследования и достоверность результатов
Решение конкретных задач для реализации поставленной цели осуществлялось: обобщением и анализом ранее выполненных работ; теоретическим анализом параметров и режимов рабочего процесса устройств для измерения расхода жидкостей; теоретическим моделированием процессов в дозаторе молока; проведением стендовых исследований устройства для учета надоя с использованием апробированных методик и применением ПЭВМ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается проведением стендовых исследований на основе опытного образца дозатора, учета основных факторов, определяющих протекание рабочего процесса дозирования молока в реальных условиях, результатами экспериментальных исследований; использованием разработок автора в учебном процессе на инженерных факультетах СПбГАУ.
Научную новизну работы составляют:
метод, базирующийся на анализе размерностей, позволяющий оценить влияние основных факторов на погрешность измерений надоя молока и определяющий пути совершенствования конструкции дозатора;
теоретический анализ рабочего процесса дозатора в целом и математические модели, отражающие процесс работы дозатора, при движении жидкости в отдельных его элементах;
оценка влияния адгезии молочного осадка с рабочими поверхностями дозатора на величину погрешности в его работе;
" математические модели влияния основных факторов на величину погрешности дозатора и его пропускную способность.
Практическую значимость работы определяют:
конструктивная схема дозатора поплавкового типа с минимальной погрешностью и повышенной надежностью в эксплуатации;
рекомендации по обоснованию основных конструктивных параметров предлагаемого дозатора, и выбору конструктивных материалов с лучшими адгезионными характеристиками;
основы инженерного расчета поплавкового дозатора молока.
На защиту выносятся:
конструктивная схема дозатора учета надоя молока;
метод оценки влияния конструктивно-технологических факторов на величину погрешности дозатора;
математические модели, определяющие влияние массы поплавкового узла, величины адгезии и колебаний давления в системе на погрешность измерения надоя молока;
" результаты аналитических и экспериментальных исследований по обоснованию технологического режима работы дозатора и выбору его рациональных технико-эксплуатационных параметров;
Апробация.
Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на научных конференциях Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (1998...2000 гг.)
Публикации.
Результаты исследований отражены в 3 опубликованных работах.
Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 142 страницах, том числе 139 страниц машинописного текста, 24 таблицы, 2 страницы приложений, 29 рисунков и состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 108 наименований.
