Разработка механизированной технологии машинного доения и первичной обработки молока

 

Таблица 2. Группировка коров по продуктивности

№ группы	Суточный удой по месяцам, кг
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10
1	24,4	23
2			21,6	20,2	14,4	13
3							11,6	10,2	8,8	7,4
4

Между доением коров должны быть по равные промежутки времени.

Примерный распорядок дня для машинного доения представлен в таблице 3.

 

Таблица 3. Примерный распорядок дня для машинного доения коров

Период между дойками			Время доения, часы суток
Вечер-утро	утро-день	день-вечер	утро	день	Вечер
11	6,5	6,5	4.30-9.30	12.00-15.00	18.00-22.00

 

Определяем разовый удой коровы по формуле:

 

              Gp =

                          (3)

                                                      

где, G₀ – суточный максимальный удой коровы, на период определения разового удоя, кг;

Т_п – продолжительность времени между дойками, час;                                                                        24 –  количество часов в сутках.

 

Gp =

= 11,2 кг

 

Время доения  вычисляется по формуле:

 

                      t

=                       (4)  

 

где, t_m – время доения коровы, мин;

V₀ – оптимальная скорость доения, кг/ мин.

 

t

= = 5,6 мин

 

Количество аппаратов, с которыми  может  работать один  оператор, определяется по формуле:

 

               Z_a =

, шт                      (5)

 

где, t_м – продолжительность чистого машинного времени доения одной коровы, мин;

t_p – затраты времени на ручные операции при обслуживании одной коровы, мин.

Время t_p определяется по формуле:

 

   t_p = t_п + t_в + t_с +t_мас + t_подкл. + t_зм      (6)

 

Затраты времени на технологические операции машинного доения коров представлены в таблице 4.

    Таблица 4. Затраты времени на технологические операции

    машинного доения коров

Наименование операций	Продолжительность операции, мин
Подмывание вымени, tп	0,05
Вытирание вымени, tв	0,05
Сдаивание первых струек молока, tс	0,15
Массаж, tмас	0,13
Подключение аппарата, tпод	0,02
Машинное доение, tм	6-8
Переход доярки от коровы к корове, tх	0,05

 

t_p = 0,05+0,05+0,15+0,13+0,02+0,05 = 0,45 мин.

 

Z_a =

= 13 шт

 

Необходимое число операторов машинного доения коров определяется по формуле:

 

                Z_оп =

, чел               (7)      

 

где, T_З – среднее время доения коров (принимается 4,5 – 5,5 ч);

k – коэффициент, учитывающий потери времени при смене групп животных.

 

Z_оп =

= 1

 

Принимаем количество операторов – 2 человека.

Необходимая производительность линии машинного доения коров определяется по формуле:

 

                    Q_Л.Д. =

                      (8)         

 

Q_Л.Д. =

  = 64 гол/ч

 

Число доильных установок  определяется по формуле:

 

               К_д.у. = Q_{л. д.}/Q_у                     (9)

 

где, Q_у – производительность выбранной доильной установки.

К_д.у. = 64/ 150= 0,4

 

Принимаем число доильных установок  равным 1штука.

Средняя производительность установки «Параллель» определяется с учетом времени, необходимого для смены групп животных на установке:

 

                    Q_T =

                          (10)

 

где, n – количество станков установки, шт;

  t_ц – продолжительность цикла доения группы коров, мин.

 

Q_T =

= 60 гол/час

 

 

Необходимое количество станков установки  определяется по формуле:

 

                   n =                         (11)

 

n =

= 16 шт

 

Количество доильных аппаратов, обслуживаемых  одним оператором, определяется по формуле:

 

                   А =

+ 1                     (12)

 

где, К_з – коэффициент допустимой занятости оператора;

t – продолжительность доения коровы, сек;

t₀ – операционное время на 1 животное, сек.

 

 

A =

+ 1 = 15,4 шт

 

Принимаем равным 16 аппаратов.

Производительную линию первичной  обработки молока составляют машины и аппараты, обеспечивающие поточность выполнения технологического процесса.

Производится первичная обработка  с целью сохранения свойств молока до доставки его потребителю или на предприятие молочной промышленности. Максимальная часовая производительность линии подсчитывается по формуле:

 

                                      Q_л.о. =          (13)

где, Д – число дней в году;

Д_л – число суток лактации коровы в году;

Д_мн – число дней максимального по надою месяца, Д_м.н = 30 дней;

Д_м – число месяцев в году;

m – поголовье коров на ферме, гол.;

У_г – среднегодовой надой на корову, кг;

= 1,2…1,5 коэффициент неравномерности, (сезонности) поступления молока;

Ж – часть суточного надоя, приходящегося на максимальный разовый надой, при двукратном доении  Ж=0,6;

            К_с – коэффициент сухостойных коров, в месяц максимальной продуктивности    коров на ферме,  К_с = 0,18;

Т_з – зоотехническое время доения (4-5 часа).

 

Q

= = 671 л/час

 

Определить количество холода, необходимого для охлаждения молока, можно по формуле:

 

   Q = Q_{сут. м.} · С · (t_н-t_к) · К_п                 (14)           

 

где,  Q_{сут. м.} – суточный надой молока;

t_н и t_к – начальная и конечная температура молока,ºС;

С – удельная теплоемкость молока, кДж/кг К⁰;

  К_п – коэффициент, учитывающий потери холода во внешнюю среду (1,1-1,4).

 

Q _хл = 3480 ∙ 4,19 · 31 · 1,4 = 632824 кДж

 

Важнейшим элементом правильной организации  технологического процесса является составление и соблюдение графика машинного доения. На основании результатов расчеёта строится график (рис. 2)работы операторов машинного доения на доильной установке Westfalia «Ёлочка»  в автоматическом режиме додаивания.

 

Рис. 5. График процесса машинного доения коров в автоматическом режиме додаивания.

 

    Перевод коров на новые комплексы повсеместно приводит к падению продуктивности коров в течение достаточно длительного периода. При этом наблюдается тенденция к сокращению сроков производственного использования животных. Ограниченные возможности собственного воспроизводства не позволяют проводить эффективную селекционную работу. В результате, на большинстве новых и реконструированных комплексов сформировалось стадо, в целом не пригодное к машинному доению, как по геометрии вымени, так и по скорости молокоотдачи. Извлечь

большое количество молока из вымени такой коровы не удается за время действия гормона окситоцина, действие которого продолжается не более 5 минут. В данной ситуации крайне важно провести правильное машинное додаивание, которое на современных доильных машинах реализуются несколькими способами, наиболее распространенным из которых является стягивание доильных стаканов с сосков за счет вертикального усилия, прилагаемого к коллектору аппарата.

   Реализация такого додаивания вручную на линейных доильных установках позволяет оператору регулировать положение коллектора, а также направление и величину усилия в зависимости от формы вымени и расположения сосков. На автоматизированных дойках в специальных доильных залах такой подход осуществить крайне сложно, поскольку переход на ручной режим отключения и снятия аппаратов приводит к высокой утомляемости и снижению производительности труда оператора. Поэтому переходить с автоматического на ручной режим доения не рекомендуется.

  Для тугодойных коров и коров с неправильной формой вымени допускается осуществлять оперативное вмешательство в процесс автоматического доения для корректировки работы манипулятора и положения аппарата. 

Важным фактором в работе автоматизированных доек является порог включения функции  машинного додаивания и порог  отключения доильного аппарата. В европейской и мировой практике сегодня наметились тенденции увеличения порога включения функции машинного додаивания до уровня более 700 мл/мин, а порога отключения аппарата более чем на 300 мл/мин. Такой подход не всегда приемлем для отечественных ферм по причине того, что значительная часть коров имеет невысокую скорость молокоотдачи. Для стада с невысокой продуктивностью и низкой средней скоростью мокоотдачи (1 - 1,5 кг/мин) целесообразно применять, порог срабатывания автоматики додаиванияв пределах 600-700 мл/мин, а порог отключения аппарата не должен превышать 200-250 мл/мин.

    Современные доильные установки позволяют регулировать порог включения, а также усилие при стягивании доильных аппаратов на продуктивность и здоровье дойных коров. Достигается это изменением базовых настроек программы Dairy Plan (доильной установки Westfalia) или их аналогов при использовании других марок доильных установок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ  ПРОИЗВОДСТВЕНОЙ ЛИНИИ

 

5.1. Выбор и расчет  параметров электродвигателя

Действительный номинальный ток  электродвигателя:

 

; А             (15)

где P_дв – требуемая мощность двигателя, Вт (выбирается по техническим характеристикам машины);

 U_н – номинальное напряжение в сети,

  cosj - коэффициент мощности;

 h_дв – КПД двигателя.

 

А.

Принимаем Электродвигатель 4А250S8УЗ

 Расчетная сила тока сравнивается с паспортным значением.

Из рассчитанной силы тока определяется пусковой ток двигателя

      

                                  (16)

где - кратность пускового тока

                               А

 

5.2. Расчет и выбор  элементов электрической схемы

 

В соответствии с разработанной  схемой, по справочным данным, производится расчет и выбор элементов схемы.

Предохранители. Ток плавкой вставки определяется по формуле

             

                     

, А                       (17)

А

Выбираем предохранитель ПРС-6× 2УЗ-П с плавкой вставкой на 225 А.(4)