Модернизация автомата додаивания доильной установки Westfalia (конструкторская часть дипломного проекта)

СОДЕРЖАНИЕ

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ДОЕНИЯ КОРОВ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА...
4.1 Краткий анализ существующих схем доения коров......
4.2 Разработка технологической схемы доения и первичная обработка молока...
4.3 Расчёт количества операторов машинного доения...
4.4 Определение часовой производительности поточной линии.........


5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Устройство и работа системы автоматического додаивания......
5.2 Расчет элементов системы автоматического додаивания и снятия



5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Устройство и работа системы автоматического додаивания
Как уже было сказано ранее одним из ключевых этапов в производстве молока является процесс доения животных. Особенность данного процееса заключается в том, что при нормальной работе доильного аппарата сфинктер соска открыт и молоко свободно вытекает из цистерны вымени через сосок в аппарат. К концу доения вымя становится более мягким, соски глубже засасываются в доильные стаканы, канал между цистерной вымени и полостью соска сужается или перекрывается совсем, препятствуя извлечению из долей вымени значительного количества молока. В связи с этим проводится машинное додаивание животных путем ручного оттягивания доильного аппарата вниз и вперед.
Учитывая, что применение машинного додаивания позволяет увеличить надои в среднем на 5–10% (полнота выдаивания стимулирует корову наращивать продуктивность) и общую жирность получаемого молочного сырья (жирность последних струек молока (50–100 г), которые обычно не сдаиваются, может достигать 16 %) необходимость его применения обоснована. На осуществление операции машинного додаивания затрачивается ручной труд, поэтому предлагается использовать автоматический манипулятор, основной частью которого является поворотное водило с креплением для подвесной части доильного аппарата, соединенное шнуром с пневмоцилиндром снятия (рис. 5.1). Модернизация автомата додаивания доильной установки путем изменения воздействия (алгоритма работы) манипулятора позволит не только исключить операции связанные с ручным трудом – подвод и удержание доильного аппарата перед доением, но и позволит более качественно выполнять процесс машинного додаивания. По мнению авторов / , / машинное додаивание позволяет дополнительно получить до 10-15% качественного молочного сырья, при одновременном снижение заболеваемости маститом до 30%. Однако это при соблюдении всех требований машинного доения, одним из которых является массаж вымени, обеспечивающий встряхивание молочной цистерны, т.е. актива-цию процесса молокоотдачи / /. Предлагается изменить технологию процесса автоматического додаивания и конструкцию автомата додаивания таким образом, что бы оттягивание подвесной части доильного аппарата вниз чередовалось с обратным движением доильных стаканов вверх для встряхи-вания вымени.
Кроме того, предлагается изменить конструкцию водила манипулятора. При оснащении его съемным карабином в комплектации доильного аппарата возможно использование отечественных коллекторов, что в свою очередь снизит себестоимость обслуживания и текущих ремонтов доильной установки.

Рис. 5.1 – Конструкция автомата додаивания:
1 - устройство управления; 2 – пневмоцилиндр автомата додаивания; 3 - водило;
4 - доильный аппарат; 5 - пневмоцилиндр снятия; 6 - шнур.


5.2 Расчет элементов системы автоматического додаивания и снятия доильного аппарата
Рассчитаем усилие, необходимое для приспукания доильного аппарата с вымени животного. Для снятия доильного аппарата необходимо перемещение поршня пневмоцилиндра связанного с шнуром с подвесной частью доильного аппаратта, находящегося на поворотном водиле манипулятора. Для этого в верхнюю часть пневмоцилиндра для перемещения поршня поступает вакуум от пневмораспеределителя, подключенного к вакуумной линии доильной установки (48 кПа). За счет разницы давлений оказываемых по разные стороны поршня происходит его перемещение.
Создаваемое усилие определится как разность давления умноженная на площадь поверхности поршня, т.е.
 (5.1)
где F – усилие создаваемое при перемещении поршня, кН;
- перепад давлений, кПа;
S – площадь поверхности поршня, принимаем равной 103,8 см2.
Площадь поверхности поршня определится как:
см2
Усилием сопротивления материала манжеты поршня пренебрежем. Тогда:

Рассчитаем пружину сжатия для обратного действия (рис. 5.2). Исходные данные: рабочий ход пружины равен перемещению водила h = 15 мм, сила пружины при предварительной деформации F1 = 12 Н, при рабочей деформации 100 Н.
С учетом диаметра штока d = 12 мм предварительно принимаем внутренний диаметр пружины Dв = 23 мм. Материал изготовления пружины – 60С2А-Н-ХН-2,0.
Предварительно по таблице 11.1 / / принимаем пружину I класса разряда 1 ГОСТ 13766-68 с τ = 0,3•σв = 0,3•2200 = 660 МПа. Учитывая, что средний диаметр пружины D > 20 мм, и ориентируясь на d = 2,5 мм, принимаем с = 7, k = 1,21. По формуле (11.9, /8/):

По формуле (11.6, /8/) рассчитаем ориентировочный диаметр проволки пружины:

Принимаем d = 2 мм.
По формулам 11.7 и 11.8 /8/ определяем наружний, средний и внутрениий диаметры пружины:



По формуле 11.10 /8/ определяем жесткость пружины, Н/мм

где F1 = 12 Н - сила пружины при предварительной деформации;
F2 = 100 Н – сила при рабочей деформации;
h =15 мм – рабочий ход.

По формуле 11.11 /8/ определяем предварительную деформацию

Рабочая деформация:

Максимальня деформация:

Жесткость одного витка определяется по формуле 11.16 /8/




Рис. 5.2 – Конструкция пневмоцилиндра додаивания:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – крышка; 4 – поршень; 5 – манжета; 6 – шайба;
7 – штуцер, 8 – шток; 9 – скоба; 10 – шайба; 11 – кольцо; 12 – кольцо;
13 – пружина; 14, 15 - уплотнительные элементы

 (5.2)
где G – модуль сдвига материала проволки (для стали G = 8•104 МПа).

По таблице 11.4 /8/ принимаем пружину No 318 с силой при максимальной деформации (до соприкосновения витков) Fmax = 167 Н, d = 2 мм, Dн = 26 мм, D = 24 мм, z1 = 11,57 Н/мм, наибольший прогиб одного витка =5,79 мм. Расчет окончен. Выбранная пружина удолетворяет условиям работы.