Главная / Шпаклевка

Вакуумный насос на стационарную доильную установку. Доильные установки для коров: типы, устройство, характеристики. Технология машинного доения

Машинное доение применяется на молочно-товарных фермах и комплексах. Оно выгодно даже в небольших хозяйствах, где содержится 5-10 животных.

Эта технология значительно увеличивает производительность труда, улучшает качество молока, облегчает труд человека. Основным механизмом, которое в ней используется, является доильная установка .

Доильные установки

Установка представляет собой комплект доильного оборудования, в который входят вакуумный насос с электроприводом, вакуумный баллон (ресивер), регулятор, трубопроводы и доильный аппарат, в количестве один, два или больше. Также имеются системы промывки и агрегаты первичной обработки полученного сырья. Работа всех промышленных и бытовых установок основана на использовании вакуума. Вакуум создается при помощи насоса мембранного, роторного, центробежного или поршневого типа. Пульсатор служит для того, чтобы направлять вакуум в нужное время в соответствующие камеры стаканов, обеспечивая тем самым чередование тактов.

Доильные аппараты

Доильный аппарат - это устройство для получения молока из вымени коровы или другого животного. Доильный аппарат для коров состоит из пульсатора, коллектора, ведра (16 - 40 л), шлангов и доильных стаканов (4 шт.), которые являются главными рабочими узлами. Каждый стакан состоит из двух трубок: наружной металлической и расположенной внутри нее резиновой (более современный вариант - металлический корпус и две сосковые резиновые трубки, внешняя и внутренняя). Пространство между этими трубками называется межстенной камерой, а между резиновой (внутренней) трубкой и соском животного - подсосковой камерой.

Доильный аппарат для коз устроен аналогично, с учетом биологических особенностей животного (в нем только 2 стакана).

По способу выдаивания аппараты делятся на трех- и двухтактные.

Трехтактные доильные аппараты

Устройства первой группы работают по следующей схеме. Во время первого такта (сосание) вакуум создается в обеих камерах, межстенной и подсосковой. Сосок втягивается в стакан и молоко выдаивается. При втором такте (сжатие) вакуум дается только в подсосковую камеру, а в межстенной - давление атмосферное. Сосок сжимается. На третьем такте (отдых) в обеих камерах вакуума нет, сосок отдыхает в естественном положении, кровообращение в нем восстанавливается. По времени такты распределяются следующим образом: 1-й - 60%, 2-й - 10%, 3-й - 30%. За 1 минуту совершается 60 пульсаций.

Двухтактные доильные аппараты

В двухтактном аппарате отдых не предусмотрен, есть только сосание и сжатие. Здесь за минуту проводится 80 пульсаций. Двухтактные устройства более производительны.

Однако у них выше вероятность заболевания коровы маститом при несвоевременном снятии стаканов. Трехтактные лучше соответствуют естественному процессу сосания вымени теленком. Они интенсивнее стимулируют молокоотдачу, способствуют раздою и повышению продуктивности животных.

Доильные установки могут быть передвижными или стационарными. Сбор молока - в бидоны (ведра) или молокопровод. При первом варианте 1 оператор обслуживает 16 - 20 особей, при втором - до 50 и более. Коровы во время доения располагаются в стойлах или станках. В последнем случае процесс происходит в специальных залах или на площадках, возможно, с использованием роботов. По числу коров в станке установка может быть индивидуальной или групповой. Станки делятся на подвижные (конвейеры) и неподвижные, могут располагаться по разным схемам: параллельной, радиальной, последовательной или под углом. На отечественные установки ставятся одинаковые доильные аппараты, с выбором наиболее подходящего из нескольких стандартных типов и разной степенью механизации.

Время доения одной коровы составляет от 4 до 6 минут. Интервал между доениями должен быть не меньше 5 ч. и не больше 12 ч.

Передвижные доильные установки

Передвижные доильные установки со сбором молока в бидоны монтируются на опорной раме, которая для удобства перемещения имеет одну-две ручки и два колеса. Они рассчитаны на одновременное доение одной или двух особей. Предназначены для индивидуальных и небольших фермерских хозяйств с оптимальным размером стада в 5 - 6 животных. Некоторые модели, например, Арго, оборудованные поршневыми двигателями, работают по упрощенной схеме. В них вакуум создается за счет движения поршня, а пульсацию в системе обеспечивает шариковый клапан.

Стационарные установки

Стационарные установки для доения в стойлах используются в случаях привязного, стойлово-лагерного или стойлово-пастбищного содержания животных. Молоко собирается в ведра или молокопровод, после чего отправляется на первичную обработку (очистка, охлаждение) и временное хранение. Преимущества: животных не надо перемещать к местам доения, к ним обеспечен более удобный подход.

При доении в ведра набор технических средств минимальный и недорогой. Недостатки:

Большие затраты труда (на 1 доярку приходится максимум 30 голов).
Повышается плотность соматических клеток и бактериальная обсемененность, снижается сортность и качество, падает стоимость молока.
При переносе и переливании в танки, сырье контактирует с воздухом (часто зараженным), нарушаются санитарные требования.
При технологии доения в ведра обычно применяются устаревшие доильные аппараты (Майга, Волга).
Тяжело проконтролировать продуктивность каждой коровы.

При сборе молока в линейный молокопровод сырье не контактирует с воздухом, за счет чего улучшаются санитарно-гигиенические условия. Производительность труда повышается. Одна доярка может обслужить до 50 голов на системе с пневматическими пульсаторами и до 100 - при использовании современных доильных аппаратов, которые автоматически отключают и снимают стаканы.

Недостатки:

В процессе транспортировки до танка-охладителя молоко теряет от 0,1 до 0,3% жирности.
Повышенные требования к персоналу.

В хозяйствах с беспривязной системой содержания коров применяются доильные залы. За рубежом их доля среди установок разных типов доходит до 90%. Самые распространенные виды: Тандем, Елочка, Параллель и Карусель.

Тандем

Коровы стоят параллельно доильной яме. Доильный аппарат подключается сбоку. Количество обслуживаемых животных - 50-250 голов. В России применяется редко.

Достоинства:

Хороший обзор корпуса, легкое чтение ушной бирки.
Удобно автоматически раздавать концкорма.
Каждое животное заходит и выходит индивидуально, группа не обязана ждать, пока обслужат самую тугодойную корову.

Недостатки:

Фронт доения очень большой, 260 см на 1 особь, из-за этого снижается интенсивность работы дояра.
Длинная доильная яма и, соответственно, помещение, требуют больших расходов на строительство.
Дорогое оборудование (в расчете на 1 пост).

Елочка

Универсальная и недорогая технология. Животные ставятся к доильной яме под углом 30 или 60 градусов. В первом случае фронт доения составляет 110 см, во втором - 80 см. Аппарат подключается, соответственно, сбоку или сзади. Животные выходят по одному или группой. Молочная линия располагается снизу, при этом на каждый пост ставится «свой» доильный аппарат. Или сверху (Топ Свинг), тогда один аппарат работает на 2 поста. Количество обслуживаемых животных: от 150 до 600 (Топ Свинг - до 1000) голов. На сегодняшний день это самый распространенный тип доильного зала, как в России, так и за границей.

Преимущества:

Малый фронт доения.
Недорогое оборудование.
Широкий размерный ряд.
Большое число вариантов организации процесса дает возможность учесть производственные условия.

Недостатки:

Максимальное число обслуживаемых животных ограничено.
Оператор работает недостаточно интенсивно.

Параллель

По сравнению с Елочкой, это более индустриальная технология. Фронт доения - 70 см. Оператор максимально защищен. Требуется обязательная организация быстрого выхода. Число обслуживаемых животных - от 500 до 1200 голов. Поэтому, в связи с укрупнением хозяйств, данная модель становится все более популярной.

Достоинства:

Малый фронт доения.
Интенсивная работа оператора.
Стоимость оборудования (на единицу производительности) того же порядка, что и у Елочки.
Широкий размерный ряд.
Рамная конструкция более прочная, так как рассчитана на интенсивную работу.

Недостатки:

Помещение должно быть широким.
Высокие требования к форме вымени животного.

Карусель

Это доильный зал конвейерного типа. Животные располагаются на вращающейся платформе, в постах по кругу, головами к центру. Оператор может быть в центре платформы («вращающаяся елочка») или снаружи («вращающаяся параллель»). Фронт доения сокращается до нуля, так как корова сама подъезжает к оператору, который подключает аппараты, оставаясь на месте. Вращающаяся параллель лучше подходит для интенсивной работы с большим поголовьем. У вращающейся елочки - классическое боковое подключение аппаратов и лучшая визуализация. Она применяется для конвейерного производства на небольшом поголовье.

Достоинства:

Поточная технология с высокой интенсивностью работы.
Максимальная производительность в единицу времени.

Недостатки:

Повышенные требования к подготовительному этапу строительства, а также к уравниванию показателей животных по строению вымени, молокоотдаче и продуктивности.
Сравнительно большие затраты на 1 пост.

Доильный робот

Самый современный тип доильного оборудования, который только начинает завоевывать популярность - роботы. Первая промышленная модель появилась в Голландии в 1992 году (Lely NV). Доильный робот - это рука, способная совершать движения в трех измерениях в доильном боксе.

В комплект также входят:

Система очистки вымени и сосков.
Весы.
Механизм для надевания и снятия стаканов.
Контрольные сенсорные приборы.
Идентификационное устройство.
Компьютер с соответствующим ПО.

Человек непосредственно в процессе дойки не участвует. Корова сама определяет, когда ей надо зайти в доильный бокс. С помощью специальной камеры удается распознать любую форму вымени и найти местоположение сосков даже у беспокойных особей. Один робот обслуживает 60 - 70 коров, надаивает в день около 2,5 тн молока.

Виды роботизированных систем:

Один бокс с одним роботом-рукой.
Несколько боксов с одним роботом для обслуживания всех.
Несколько боксов с таким же количеством роботов, объединенных в одну систему.

По прогнозам специалистов, к 2025 году фермы с количеством животных 50-250 голов перейдут на использование доильных роботов.

При выборе доильного оборудования надо обращать внимание на следующие условия:

Скорость доения и пропускная способность (производительность).
Цена не только доильной установки, но также ее обслуживания.
Унификация агрегата и его ремонтопригодность. Возможность замены узлов и расходных материалов.
Интенсивность работы оператора - сколько времени уходит на обслуживание 1 особи.
Наличие сервиса и персонала достаточной квалификации.
Особенности установки: режим доения, скорость молокоотдачи, возможности по учету молока, автоматическое снятие стаканов и другие.
Соответствие агрегата типу содержания животных - привязное, беспривязное.

Доильное оборудование - это не прихоть, а необходимость. Без него невозможно организовать эффективную работу молочно-товарной фермы. При покупке агрегата, в каждом конкретном случае, надо руководствоваться правилом, которое гласит: нет хороших или плохих доильных установок (они все хорошие), есть правильный или неправильный выбор.

Игорь Николаев

Время на чтение: 3 минуты

А А

Аппараты значительно облегчают ручной труд при доении крупного и мелкого рогатого скота. Конструкция у оборудования простая, использовать его несложно. Каких-либо особых навыков не требуется. Принцип работы все доильных установок – вакуумный. При выборе аппарата всегда учитывают количество поголовья, скорость выдаивания, технические характеристики. Если фермер имеет мини-завод по переработке молока, то доильные установки приобретают с молочной магистралью, по которой сырьё идёт к месту переработки.

Чертеж доильного аппарата для коров

Доильная установка для коров состоит из стационарной и навесной части. Для доения в домашних условиях используют мобильное оборудование. Для его передвижения предусмотрена опорная рама на колёсах. Их два, с широкими или узкими шинами. Для устойчивости предусмотрены ножки.

Предпочтительнее выбирать колёса с широкими шинами, чтобы проходимость установки была выше.

В комплект доильного аппарата входят следующие модули:

мотор электрический: работает от напряжения 220 В; в некоторых установках предусмотрен бензиновый двигатель: оборудование не зависит от сети; его используют для доения на пастбищах;
насос;
шланги вакуумной магистрали;
вакуумметр;
регулятор вакуума;
ёмкость для сбора молока с крышкой; на крышке находится обратный клапан, к ней крепится пульсатор и ресивер;
пульсатор;
ресивер;
коллектор;
вакуумные и молочные патрубки;
доильные стаканы.

Производители укомплектовывают оборудование дополнительными запасными частями: сосковой резиной, патрубками молочными и вакуумными, средством для мытья оборудования, ёршиками для очищения шлангов, стаканов и патрубков. При ответе на вопрос, как выбрать обращают внимание на тип насоса, наличие или отсутствие определённых составляющих в установке, качество выдаивания молока.

Выбор по типу насоса

Доильное оборудование работает от электромотора. Он требует напряжения 220 В. Мощность от 550 Вт до 750 Вт. Насос используют вакуумного сухого типа или масляный. Для оператора удобнее вакуумный насос сухого типа. За ним не требуется ухода, обслуживание сводится к ежегодному профилактическому осмотру.

Масляный насос необходимо проверять каждые 3 месяца: смазывать детали, определять состояние прокладки или кожаной манжеты. Для коров удобнее масляная помпа. Она работает не так шумно, как помпа сухого типа. Животные к нему привыкают быстрее.

Если выбирать между масляным или сухим оборудованием, то склоняются к вакуумному насосу сухого типа, но с глушителем.

В системе создаётся вакуумное давление. Оно измеряется вакуумметром. Оптимальное давление 50 кПа. Чтобы отрегулировать, уменьшить или увеличить давление предусмотрен регулятор. Данные составляющие должны быть обязательно в доильной установке. При малом давлении дойка будет неэффективной. При высоком давлении оборудование может прийти в негодность.

Насос для доильного аппарата

Наличие пульсатора

Обращают внимание на наличие в установке пульсатора. Процесс забора молока проходит в определённом режиме. Для того чтобы он был комфортным для животного, доение технологически приближают к естественному кормлению теленка. Он захватывает сосок, высасывает молоко. Пока телёнок глотает молоко, сосок остаётся в состоянии покоя. В минуту телёнок делает 64 сосательных движений и даёт корове отдохнуть.

Похожий режим доения создаёт пульсатор. Он порциями подаёт вакуум в доильные стаканы. Количество импульсов регулируется. В некоторых моделях пульсатора нет. Его заменяет насос. Количество пульсаций зависит от частоты работы поршня или других движущихся элементов. Отрегулировать импульсы невозможно.

Для фермера предпочтительнее оборудование без пульсатора. Оно стоит дешевле. Для коровы доение пройдёт комфортнее с пульсатором.

Выбор доильных стаканов

Навесное оборудование для дойки состоит из коллектора, молочных и вакуумных патрубков, доильных стаканов. Оборудование укрепляют на соски вымени коровы. Для того чтобы животному было комфортнее, выбирают аппараты со специальными приспособлениями, которые помогают удерживать его на вымени.

Доильные стаканы состоят из металлического корпуса и сосковой резины. Между ними находится полость. В неё поступает или выходит вакуум. Пульсатор подаёт воздух в полость, резина сжимается, захватывает сосок – это 1 так доения. Пульсатор забирает воздух, резиновая манжета отходит к стенкам стакана, постепенно отпуская сосок. В это время происходит сцеживание молока – это 2 такт доения. Если давление в вымени, в стакане и молочной трубке одинаковое, то сосок коровы находится в состоянии покоя – это 3 такт доения. Для животного такой режим забора молока более привычен, но оборудование стоит дороже.

Стаканы производят из нержавеющей стали или алюминия. Устройство из алюминия легче, но из стали прочнее. Сосковая манжета выполняется из пищевой резины или силикона. Силикон для коровы комфортнее, он мягче. Обязательно предусматриваются накладки на стаканы, чтобы металл не поранил вымя корове. В некоторых стаканы предусмотрены прозрачные пластиковые вставки. Через них определяют количество молока, которое даёт корова. Если молоко в стаканы не поступает, то доение закончилось.

Производители предлагают доильные аппараты для коров, нетелей, коз. Это разные модели. Размер стаканов у них неодинаковый. Высокие стаканы предназначаются для молочных коров с хорошо разработанным выменем и длинными сосками. Их не рекомендуют использовать для нетелей или для коз, у которых соски короче, чем у коров. В процессе доения стаканы поднимаются. Они могут соприкасаться с выменем и натирать кожу.

Синхронное или асинхронное доение?

Коллектор – это устройство, через которое подаётся вакуум и проходит молоко. В нём находится клапан. При его нажатии, включается доильный аппарат, вакуум начинает поступать в стаканы. Их надевают поочерёдно на вымя и начинают дойку.

При ручной дойке молоко сцеживается сначала с задних двух долей вымени, затем с передних двух долей. Для коровы этот метод доения привычен. Чтобы сохранить методику ручного доения при аппаратном заборе молока используют асинхронную работу стаканов. При этом из коллектора вакуум поступает сначала к 2 задним долям вымени, а затем к передним. Задние доли более развиты у коровы, поэтому процесс доения начинают с них.

При синхронном доении работают одновременно все 4 стакана. Для животного это неестественно, но скорость доения увеличивается. При этом корова может отдавать не всё молоко, требуется дополнительно её додаивать руками. Фермер решает самостоятельно, как проводить дойку, выбирает синхронный или асинхронный доильный аппарат для коров, но при этом необходимо иметь в виду, что для животного удобнее методика «ручной дойки».

Для одной или для двух коров?

В доильном оборудовании может быть один или два доильных аппарата. Процесс забора молока у 1 коровы составляет 6-8 мин. Если в хозяйстве не более 5 голов, то приобретают оборудование с 1 комплектом: 4 стакана, 1 коллектор. Дойка закончится уже через 30-40 мин.

Для поголовья до 30 коров приобретают доильные установки с 2 комплектами для доения. Они позволяют забирать молоко одновременно у 2 коров. Дойка закончится через полтора часа. При этом молоко собирается в 1 или 2 бидона.

Чтобы ускорить процесс, приобретают стационарные установки, которые работают от пульта. Коровы заходят в боксы. В них укреплены доильные аппараты. Оператор надевает стаканы на соски вымени, молоко идёт по магистрали на переработку или в холодильник. На крупных фермах оборудуют доильные залы. В них предусмотрен определённый порядок захода и выхода животных из зала, чтобы они не сталкивались, и оператор не перепутал коров с полным и пустым выменем.

Для создания разрежения при работе доильной машины используют воздушные установки, состоящие из вакуумного насоса, вакуумного балона-ресивера, вакуум-регулятора, вакууметра, системы трубопроводов с арматурой и двигателя, которые делятся на ротационные, поршневые и эжекторные. В свою очередь ротационные вакуумные насосы подразделяются на лопастные, водокольцевые, типа Рутс и другие. Наибольшее распространение на фермах получили ротационные лопастные вакуумные установки марки УВУ-60/45 и водокольцевые воздушные насосы ВВН-3, ВВН-6, ВВН-12.

Принцип действия эжекторных (струйных) насосов следующий. Когда жидкость (или газ) протекает по трубе, имеющей сужение, давление в сужении оказывается ниже, чем в остальных частях трубы (если при этом скорость потока в сужении не достигает скорости звука). Впервые это было установлено итальянским физиком Дж. Вентури (1746-1822), по имени которого была названа трубка, основанная на данном явлении. Если откачиваемый объем присоединить к трубе в месте ее сужения, то газ из него будет переходить в область пониженного давления и уноситься струей жидкости. Эжекторные (струйные) установки крепятся на выхлопной трубе трактора и разрежение создается за счет скоростного потока выхлопных газов.

Ротационная лопастная вакуумная установка типа УВУ включает в себя (рис. 2.2) электродвигатель 1, вакуумный баллон 3, регулятор вакуума 4, вакууметр 6, вакуумпровод 5, вакуумный насос 2. При частом отключении электроэнергии может комплектоваться резервным двигателем 7 внутреннего сгорания. Унифицированный насос УВУ-60/45 работает при вакууме 53 кПа с воздухопроизводительностью 60 и 40 м 3 /ч. Для получения требуемого расхода изменяют частоту вращения ротора постановкой шкивов разного диаметра на вал электродвигателя.

Рис. 2.2 Общий вид вакуумной установки УВУ 60/45

Насос вакуумный пластинчато-роторный предназначен для эксплуатации в районах с умеренным климатом на открытом воздухе в диапазоне от минус 10 до плюс 40 0С и высоте над уровнем моря не более 1000 м, выпускается в четырех исполнениях.

Внутри чугунного цилиндрического корпуса 22 (рис. 2.3) с ребристой поверхностью для лучшей теплоизоляции вращается ротор 17. Ротор имеет четыре паза, в которых свободно перемещаются текстолитовые лопатки 16. Ротор вращается в шарикоподшипниках 14, установленных в посадочных отверстиях крышек 12 и 19, расположенных эксцентрично относительно оси корпуса. Подшипники со стороны внутренней полости насоса закрыты шайбами 15. Для ориентации крышек относительно корпуса при сборке насоса установлены штифты 5. Направление вращения ротора указано стрелкой на корпусе насоса. В зависимости от исполнения насос имеет один или два выходных конца ротора.

В средней части цилиндрического корпуса имеются выхлопные окна, которые соединяются с выхлопной трубой рамы. На конец выхлопной трубы насаживают глушитель, корпус которого заполнен стекловатой для задержки отработавшей смазки.

Технологический процесс работы вакуумной установки происходит следующим образом. При вращении ротора 17 (рис. 2.3) лопатки 16, под действием центробежных сил прижимаются к корпусу 22, и образуют замкнутые пространства, ограниченные ротором 17, корпусом 22 и торцевыми стенками 12 и 21, объем которых за один оборот сначала увеличивается, создавая разрежение между лопатками на стороне всасывания, а затем уменьшается. При этом воздух сжимается и вытесняется в атмосферу через выпускное отверстие.

Для смазки подшипников и трущихся поверхностей насос снабжен масленкой фитильного типа, которая обеспечивает равномерную и непрерывную подачу масла в насос.

Масленка состоит из двух основных составных частей: стакана 5 (рис. 2.4) вместимостью 0,6 л и чашки 2. Масло заливается в стакан, который закрывается крышкой 7 и фиксируется на чашке дугой 6. Из стакана масло вытекает в чашку до тех пор, пока его уровень не достигнет верхней части клинообразного выреза трубки крышки. Уровень масла в чашке масленки исполнения УВД.10.020 не регулируется. Уровень масла в чашке масленки УВА 12.000 зависит от длины выступающего конца трубки и должен находиться в пределах 13.18 мм. При снижении уровня масла воздух поступает в стакан через вырез в трубке и масло вытекает до тех пор, пока не достигнет установленного уровня.

Процесс смазки происходит следующим образом. Из чашки масло по фитилям 3 поступает в маслопроводящие каналы и под действием разности давлений в масленке и насосе по шлангам 9, отверстиям в крышках 12, 21 (рис. 2.3) насоса поступает в шарикоподшипники 14, через каналы шайб 15 в пазы ротора 17, смазывая поверхности лопаток 16, корпуса и крышек насоса. Далее масло потоком воздуха выбрасывается через выпускное отверстие насоса.

Масленка обеспечивает подачу масла в насос с расходом 0,25.0,4 г/м 3 воздуха, что соответствует истечению масла из стакана при работе установки на величину одного деления в среднем за 1,5 часа работы вакуумной установки производительностью 0,75 м 3 /мин, и в среднем за 1,1 часа для вакуумной установки производительностью 1 м 3 /мин.

Контроль за поступлением масла в подшипники производится визуально через пластмассовые шланги, а общий расход - по делениям на стакане.

Рис. 2.3 Вакуумный насос:
1,20 - болты; 2, 15 - шайбы; 3 - стопорное кольцо; 4 - шкив; 5 - штифт; 6 - шпонка; 7 - винт; 8, 22 - крышки; 9 - пробка; 10,11 - прокладки; 12 - правая крышка; 13 - манжета; 14 - шарикоподшипник; 16 - лопатка; 17 - ротор; 18 - корпус; 19 - левая крышка; 21 - втулка; 22 - корпус

Обеспечение требуемого расхода масла в процессе эксплуатации производится периодической прочисткой маслопроводящих каналов в чашке 2 (рис. 2.4) и пробках 4, промывкой фитилей в дизельном топливе или изменением количества нитей в фитиле, а для масленки УВА 12.000 также изменением длины выступающей части трубки.

Для исключения возможного обратного вращения ротора и поломок лопаток при выключении электродвигателя соединение впускного отверстия насоса с вакуумпроводом осуществляется через предохранительный клапан.

Рис. 2.4 Масленка УВД.10.020:
1 - кронштейн; 2 - чашка; 3 - фитиль; 4 - пробка; 5 - стакан; 6 - дуга; 7 - крышка; 8 - прокладка; 9 - шланг

Рис. 2.5 Вакуум-регулятор

Вакуум-баллон 3 (рис. 2.2) сглаживает пульсацию вакуума, неизбежно возникающую при работе насоса, собирает влагу и молоко, попавшие в вакуум-провод, а также используется как сливная емкость при промывке трубопроводов. При работе насоса крышка вакуумного баллона должна быть плотно закрыта.

Вакуум-регулятор 4 (рис. 2.2) поддерживает стабильный вакуум в вакуум-проводе. Он состоит из клапана 1 (рис. 2.5), пружины 3, набора грузов 4, демпферирующих пластин 5 и индикатора 2.

Вакуум-регулятор работает следующим образом. Сила, действующая на клапан 1 снизу из-за разницы между атмосферным и вакуумметрическим давлением в вакуум-проводе поднимает клапан вверх, преодолевая вес груза 4. В результате этого через индикатор 2 в вакуум-провод начинает поступать атмосферный воздух. Величина разрежения, при котором поднимается клапан 1, устанавливается весом груза 4. Величина расхода воздуха через вакуум-регулятор контролируется по показаниям индикатора 2. При нормальном расходе стрелка индикатора 2 должна находиться в среднем положении. Для смягчения вибрации груза 4, они подвешиваются на пружине 3, а снизу демпферирующие пластины 5 находятся в слое масла.

Водокольцевые машины типа ВВН предназначены для создания вакуума в закрытых аппаратах и системах. Изготавливаются в двух исполнениях: ВВН1 - с номинальным давлением всасывания 0,04 МПа; ВВН2 - с номинальным давлением всасывания 0,02 МПа.

Машины типа ВВН - жидкостно-кольцевые с непосредственным приводом от электродвигателя через упругую муфту.

Водокольцевая установка ВВН-12 состоит из водокольцевой машины 4 (рис. 2.6), имеющей привод от электродвигателя 1 через муфту 2. Все это размещено на фундаментной плите 3.

Водокольцевая машина состоит из корпуса-цилиндра 2 (рис. 2.7), закрытого с торцов крышками-лобовинами. В цилиндре эксцентрично расположено лопастное колесо 1, закрепленное на валу. Выход вала из лобовин уплотняется сальниками с мягкой набивкой. Подаваемая в машину вода питает водяное кольцо 7 и создает гидравлический затвор в сальниках. Вал вращается в подшипниках, расположенных в прикрепленных к лобовинам корпусах.

Перед пуском в работу через всасывающий патрубок 5 машину заполняют примерно до оси вала водой. При пуске жидкость центробежной силой отбрасывается от втулки ротора к корпусу. При этом образуется жидкостное кольцо и серповидной пространство, которое является рабочей полостью. Рабочая полость разделена на отдельные ячейки, ограниченные лопатками, втулкой колеса, лобовинами и внутренней поверхностью жидкостного кольца. При вращении колеса объем ячеек увеличивается (на рис. 2.7 вращение по часовой стрелке) и через всасывающее окно 6 происходит всасывание газа. Затем объем ячеек уменьшается, происходит сжатие и выталкивание газа через нагнетательное окно 3. Через нагнетательный патрубок 4 вместе с газом выбрасывается вода. Для отделения воды от газов и ее сбора непосредственно на нагнетательном патрубке в вакуумных насосах устанавливают водоотделитель с открытой переливной трубой. Для отделения воды от газа в вакуумных насосах ВВН-12 применяется прямоточный сепаратор 5 (рис. 2.6). Прямоточный сепаратор представляет собой неразборный сосуд объемом около 24 литров со встроенной внутри многолопастной решеткой, посредством которой и происходит разделение газо-жидкостной смеси, выбрасываемой из насоса. Он обеспечивает практически полное отделение воды от газа при всех возможных режимах работы.

При использовании машины в качестве компрессора к сливному патрубку сепаратора присоединяется водоотводчик, обеспечивающий слив воды без утечки газа.

Преимуществом водокольцевых вакуумных машин перед лопастными вакуумными насосами является то, что при вращении ротор не касается стенок статора. Однако при вращении ротора происходит повышение температуры воды в статоре насоса, что снижает его подачу. Для повышения устойчивости работы насоса ВВН предусмотрена установка специального охладителя воды.

Рис. 2.6 Общий вид вакуумного насоса ВВН-12

Рис. 2.7 Схема водокольцевой машины

Основные параметры применимости водокольцевых машин представлены в таблице 2.1.

2.1. Показатели водокольцевых вакуумных машин
Показатель	Типоразмер
Показатель	ВВН-3	ВВН-6	ВВН-12	ВВН-25
Производительность при номинальном давлении всасывания, м 3 /мин	3 (2,7)	6(5,4)	12 (10,8)	25 (22,5)
Номинальное вакуумерическое давление от барометрического давления, %	60 (80)
Максимальный вакуум от барометрического давления, %	90		96
Удельный расход воды на номинальном режиме, дм 3 /с	0,13 (0,2)	0,3 (0,47)	0,5 (0,75)	1,0 (1,5)
Мощность, кВт	13	22	30	75
Масса, кг	125	215	455	980
Примечание : в скобках даны значения для вакуумных насосов исполнения 2

Рис. 2.8 Общий вид водокольцевой вакуумной установки УВВ-Ф-60Д:
1 - вакуумпровод; 2 - предохранитель; 3 - насос; 4 - емкость для воды; 5 - электродвигатель; 6 - выхлопная труба; 7 - нагнетательный патрубок

Установка вакуумная водокольцевая УВВ-Ф-60Д предназначена для создания вакуума, используется для комплектации доильных установок всех типов. Установка не предназначена для откачки агрессивных газов и паров.

Состоит из водокольцевого вакуумного насоса 3 (рис. 2.8) с приводом от электродвигалея 5 (мощностью 6 кВт), установленного над емкостью для воды 4. Вакуумный насос соединен с вауумпроводом 1 через предохранитель 2. Остаточный воздух вместе с водой по трубопроводу 6 выбрасывается из помещения.

Основные технические характеристики водокольцевой вакуумной установки УВВ-Ф-60Д представлены в табл. 2.2.

2.2 Основные технические характеристики установки УВВ-Ф-60Д
Наименование параметра и единицы измерения	Значение параметра
Производительность при h=50кПа, м 3 /ч	60±6
Мощность, потребляемая при номинальном режиме, кВт	4±0,4
Предельное остаточное давление, кПа	15±5
Габаритные размеры, м	0,65х0,36х0,75
Масса без воды, кг	110
Объем жидкости, заливаемой в водоотделитель, дм 3	50
Условный проход патрубком, мм	40

Для некоторых процессов требуется очень большая быстрота откачки, хотя бы и не при очень низких давлениях. Этим требованиям удовлетворяют двухроторные объемные насосы типа воздуходувки Рутса. Схема такого насоса представлена на рис. 2.9.

Рис. 2.9 Схема двухроторного насоса типа Рутса

Два длинных ротора с поперечным сечением, напоминающим восьмерку, вращаются в противоположных направлениях, не соприкасаясь ни с друг другом, ни со стенками корпуса, так что насос может работать без смазки. Необходимости в масляном уплотнении тоже нет, поскольку очень малы зазоры между подогнанными деталями конструкции.

Ротор вращается с частотой до 50 с -1 , и высокая быстрота откачки поддерживается до давлений порядка одной миллионной атмосферного. Каждый ротор может иметь два или три кулачка.

Хотя такие насосы способны работать с прямым выхлопом в атмосферу, на их выходе обычно устанавливают вспомогательный вращательный масляный насос, который не только понижает их предельное давление, но и повышает КПД, снижая потребляемую мощность, что позволяет обходиться менее сложной системой охлаждения. Вспомогательный насос, пропускающий ту же массу газа, но при более высоких давлениях, может быть сравнительно небольшим.

Мишуков Станислав Вадимович

Электроэнергетический факультет Ставропольский государственный аграрный университет г. Ставрополь, Россия

Аннотация: В статье описаны вакуумные насосы, применяемые в доильных установках. Их преимущества и недостатки, а так же приведены наиболее актуальные модели насосов отечественного и зарубежного производства. Материалы статьи могут быть полезными для преподавателей и студентов, интересующихся работой доильных установок, в частности вакуумных насосов.

Ключевые слова: доильная установка, ротационный вакуумный насоса вакуумный насос, водокольцевой вакуумный насос

Vacuum pumps in milking machines

Mishukov Stanislav Vadimovich

student, StGAU Stavropol, Russia

Abstract: In article the vacuum pumps used in milking machines are described. Their advantages and shortcomings, and are also given the most actual models of pumps of domestic and foreign production. Materials of article can be useful to the teachers and students who are interested in operation of milking machines, in particular vacuum pumps.

Keywords: milking machine, rotational vacuum pump vacuum pump, water ring vacuum pump

Современную молочную ферму невозможно представить без машинного доения. Машинное доение коров - процесс, при осуществлении которого доильный аппарат работает во взаимодействии с организмом животного. Доение происходит 2 – 4 раза в день по 4 – 5 мин на протяжении жизни животного. За сравнительно короткое время доения, рецепторы вымени и соска животного сильно раздражаются, что оказывает большое влияние на продуктивность коровы. Поэтому для эффективного доения требуется возбуждение полноценного рефлекса молокоотдачи у лактирующих коров перед доением и ликвидация причин, ведущих к преждевременному торможению рефлекса.

Помимо этого, эффективность доения во многом зависит от обслуживающего персонала, который должен знать не только основы физиологии, образования молока и молокоотдачи, но и принцип работы машин и оборудования для доения коров. В настоящее время для доения коров применяют самые различные доильные установки. Выбор типа доильной установки зависит от размера фермы, продуктивности животных, способа их содержания и климатических условий.

Современная доильная установка работает на переменном вакууме, который создается вакуумным насосом. Основная задача вакуумного насоса заключается в создании разрежения (вакуума) в системе взаимосвязанных трубопроводов и устройств для создания, измерения и регулирования работы доильной установки. Классифицируются вакуумные насосы следующим образом:

1. По конструкции – поршневые; инжекторные; кулачковые; ротационные.

2. По величине создаваемого разряжения – насосы низкого вакуума; насосы среднего вакуума; насосы высокого вакуума.

3. По назначению – «сухие» (для отсасывания газов); «мокрые» (для отсасывания газа вместе с жидкостью).

4. По характеру использования – стационарные; передвижные.

Первые доильные установки комплектовались поршневыми вакуумными насосами. Они были большими и металлоемкими, имели быстроизнашивающиеся механизмы. Позже на доильных установках стали устанавливать ротационные лопастные насосы марок РВН–40/350; УВУ–60/45; ВЦ–40/130 и др. (рис. 1).

Производительность РВН–40/350 при вакууме 50 кПа составляет 11,1 дм 3 /с (40 м 3 /ч), механический к.п.д. составляет 0,8 – 0,9. Унифицированная вакуумная установка УВУ – 60/45 может работать в 2-х режимах: при вакууме 53 кПа обеспечивать производительность 60 или 45 м3/ч (достигается изменением частоты вращения ротора путем замены шкива клиноременной передачи на валу электрического двигателя).

Такие насосы имеют ряд недостатков:

Повышенная чувствительность к нарушению нормальных зазоров;
Наличие трущихся рабочих органов;
Низкая производительность;

Эти недостатки были исключены применением в доильных установках водокольцевых вакуумных насосов (ВВН) (рис. 2).

В этих насосах уплотнение между статором и ротором достигается слоем воды. Однако они обладают невысоким КПД (0,48–0,52), сложны в эксплуатации и могут работать только при положительных температурах.

Современные производители предоставляют огромный выбор вакуумных насосов. Отечественная компания ООО "СЛАСНАБ" поставляет:

НВМ-70/75 насосы вакуумные водокольцевые для доильных установок;
НВА-75-1 агрегаты вакуумные водокольцевые (на 100 коров);
НВУ-75-2 установки вакуумные водокольцевые (на 200 коров).

Компания ООО "Агро-Сервис-1" производит роторно-пластинчатый вакуумный насос УВД 10000 (рис. 3).

Зарубежная компания «POMPETRAVAINI» является одним из мировых лидеров в производстве водокольцевых вакуумных насосов (рис. 4). Компанией производятся:

Одноступенчатые вакуумные насосы серии TRM;
Одноступенчатые вакуумные насосы серии TRVX/TRMX;
Двухступенчатые вакуумные насосы серии TRH.

Компания «Elmo Rietschle» предлагает покупателю водокольцевые насосы серии L, выполненные из высококачественной нержавеющей стали и обеспечивающие стабильные технические характеристики в течение долгих лет работы (рис. 5).

Таким образом, основой любой доильной установки является вакуумный насос, создающий необходимое разряжение в вакуумной системе. От вакуумного насоса зависит производительность доильной установки, ее надежность и уровень шума. В настоящее время на рынке представлено огромное количество самых различных вакуумных насосов, что позволяет совершенствовать старые и разрабатывать новые доильные установки на их основе.

Список литературы:

1. Гринченко В. А. Обоснование базовой конструкции линейного электродвигателя // Theoretical & Applied Science. - 2013. - Т. 1. - №11 (7). - С. 58-60.

2. Гринченко В. А., Мишуков С. В. Расчет статической силы тяги линейного электродвигателя новой конструкции // Новые задачи технических наук и пути их решения. - Уфа: Аэтерна, 2014. - С. 18-20.

3. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Линейный двигатель возвратно-поступательного движения с регулированием амплитуды колебаний якоря // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2009. - С. 407-410.

4. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Результаты исследования линейного двигателя для вакуумного пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2010. - С. 268-272.

5. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Статика электромеханических процессов в линейном электродвигателе для привода пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. - Ставрополь: Агрус, 2011. - С. 199-202.

6. Пат. 2357143 Российская Федерация, МПК8 F 16 К 31/06. Электромагнитный клапан / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. - № 2007141983/06; заявл. 12.11.07; опубл. 27.05.09.

7. Пат. 2370874 Российская Федерация, МПК8 H 02 K 33/12. Линейный двигатель / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. - № 2008112342/09; заявл. 31.03.08; опубл. 20.10.09.

8. Пат. 82990 Российская Федерация, МПК8 А 01 J 7/00. Регулятор вакуума / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. - № 2008150545/22; заявл. 19.12.08; опубл. 20.05.09.

Без вакуумного насоса для доильного аппарата ни одна система работать не будет. Его смело можно назвать сердцем всего агрегата. Начинающие фермеры часто сталкиваются с проблемой выбора этого оборудования. Предложений масса и каждый продавец расхваливает свое. Поэтому мы решили разъяснить в доступной форме, от чего зависит выбор той или иной модели, и что может ломаться в таком оборудовании. Также данная информация будет полезна тем, кто решил собрать аппарат своими руками.

Составляющие и виды устройств, создающих давление

Вакуумная система, используемая в доильном аппарате, независимо от производителя, состоит из одних и тех же узлов. Сюда входит баллон, на основе которого создается вакуум, собственно, сам вакуумный насос, аппаратура контроля (вакуумметр), пульсатор и регулятор вакуума для доильного аппарата. Кстати, последний узел является одним из самых важных.

Для нормальной молокоотдачи в доильных стаканах должно быть создано оптимальное давление, и оно составляет 0,48 бар.

Вакуумный насос должен создавать переменный вакуум именно с таким показателем. Если будет больше, значит, у коров будут травмироваться соски, а при падении показателя ниже допустимой нормы отпадают стаканы. Периодичность создает пульсатор, она колеблется в пределах 45-65 тактов за минуту. Пульсатор — это небольшой клапан, который довольно просто регулируется и редко ломается.

И здесь мы подходим к самому важному моменту, определяющему нормальную работу, а именно виды насосов:

вакуумный доильный агрегат с сухим ротором;
масляные аппараты для создания вакуума;
водокольцевые вакуумные аппараты.

Сразу предупредим самоделкиных – своими руками вы можете только собрать готовые узлы, сделать сами узлы с нуля у вас не получится.

Сухой ротор

Здесь мы сталкиваемся с первой уловкой продавцов. Помимо создания оптимального давления есть такой показатель, как производительность. Для индивидуального доильного аппарата, то есть, доим одну корову, одним аппаратом, он составляет 110 л/мин. Если вы собираетесь одним аппаратом доить две коровы одновременно, то производительность должна быть 220 л/мин. И так по нарастающей.

Лопатки в таких агрегатах графитовые. Эта смазка действительно имеет очень высокий коэффициент скольжения, что является причиной бесшумной работы. Но при длительной эксплуатации лопатки перегреваются и могут деформироваться. Проще говоря, насос довольно быстро клинит. А при обращении в сервисный центр вас могут обвинить в нарушении условий эксплуатации и отказать в гарантийном обслуживании.

Делаем вывод – вакуумные приборы с графитовым сухим ротором — штука хорошая, но при условии, если у вас не более 2-3 коров в хозяйстве.

Мифы и правда о масляных системах

Если сравнивать принцип работы масляных и сухих агрегатов, то конструктивно они мало чем отличаются. Просто в этих насосах вместо графитовой установлена текстолитовая лопатка, проваренная в масле.

Плюс там предусмотрена постоянная циркуляция масла. В результате такой новации оно выступает не только по своему прямому назначению, то есть, смазка, а еще обеспечивает отвод тепла и препятствует перегреву.

Самыми распространенными мифами, касающимися подобных масляных систем, являются слухи о якобы сложной настройке и большом расходе смазочного материала. Мы можем вас заверить, что регулировка в таких системах ничуть не сложнее, чем в сухих. А басни по поводу расточительного использования, скорее всего, придуманы конкурентами.

Поэтому для небольших фермерских хозяйств, где предусмотрено индивидуальное доение коров одним аппаратом, лучше брать именно масляную систему. Как показывает практика, такой вакуумный насос может работать без перерыва на охлаждение до 3-4 часов.

Работает вода

Водокольцевые насосы устанавливают на доильные залы с одновременным обслуживанием более 6-8 коров. Как можно понять из названия, рабочим телом в них выступает вода, и поддержание ее заданной температуры требует установки дополнительной аппаратуры и датчиков слежения.

В водокольцевых насосах регуляторы вакуума для доильных аппаратов представляют собой сложные многокомпонентные устройства, и настройка здесь требует определенной подготовки. Мы не рекомендуем брать такое оборудование для фермерских хозяйств, в которых менее 50 голов скота. А на индивидуальных аппаратах подобные насосы вообще не ставятся.

Выбор вакуумного оборудования для доильных систем КРС дело тонкое, но при большом желании в этом вопросе разобраться можно. Главное для вас определиться с количеством голов, временем работы насосов и очередностью доения.

Расскажите в комментариях, приходилось ли вам пользоваться подобными системами.