Способ определения параметров и конфигурации конструктивных элементов стенда для испытания доильных аппаратов

 

Изобретение используется для определения конструктивных параметров стенда для испытания доильных аппаратов. Техническим результатом является оптимизация конструктивных элементов и расширение функциональных возможностей испытательного стенда. При реализации способа проводят рентгеноскопию соска вымени животного для определения его конфигурации при взаимодействии его с сосковой резиной доильного стакана в соответствии с различными фазами процесса машинного доения. В результате аппроксимации полученных кривых контуров сосков и математической обработки можно получить величину заглубления имитатора соска в сосковую резину, величину поперечного смещения контура имитатора соска, объем и площадь поверхности соприкосновения имитатора соска с сосковой резиной. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения параметров и конфигурации конструктивных элементов стенда для испытания доильных аппаратов.

Известен способ определения параметров соска вымени животного при воздействии на него сосковой резины и рабочего вакуума и регистрация этих контуров с помощью рентгеноскопии. (Вальдман Э.К. Физиология машинного доения коров. Л.: Колос, Ленинградское отделение, 1977, с.122 - 152).

Однако данный способ не позволяет определить параметры имитатора соска для дальнейшего использования при испытании доильных аппаратов.

Целью предложенного способа является оптимизация конструктивных элементов и расширение функциональных возможностей испытательного стенда доильных аппаратов, для обеспечения наиболее полной имитации анатомических и физиологических параметров соска вымени животных.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют рентгеноскопию сосков животных-аналогов при воздействии на них сосковой резины и рабочего вакуума. На основе полученных контуров реальных сосков, методом аппроксимации определяют усредненную кривую профиля соска вымени конкретного животного (группы животных аналогов) (см. на чертеже).

Исследуя математическое выражение (функцию) усредненной кривой профиля соска в заданном интервале, который является конечным и равен длине имитируемого соска вымени животного, определяют ее экстремальные значения, после чего сравнивают между собой значения в экстремальных точках и на концах заданного интервала, для установления наибольшего из них. Используя необходимую систему координат и масштаб, определяют координаты экстремальной точки с наибольшим значением функции, точка A (см. на чертеже).

При изготовлении имитатора соска, координаты точки будут соответствовать максимальной величине погружения-длине имитатора и максимальной величине поперечного смещения контура искусственного соска при имитации изменения упругости соска вымени молочного животного.

Используя частную методику двойного интегрирования, когда рассматриваемое тело получается вращением криволинейной трапеции ограниченной линией Y = f(x) вокруг оси OX, определяют объем имитатора соска и форму поверхности контакта с сосковой резиной в соответствие с функцией (уравнением) усредненной кривой контура, которая в данном случае является линией ограничения криволинейной трапеции.

Учитывая состояние кожного покрова сосков вымени животных, принадлежащим к различным возрастным группам, определяют значения коэффициентов трения кожи соска о сосковую резину доильного стакана. Используя значение давления естественного соска на сосковую резину при различных тактах работы доильного аппарата и площадь соприкосновения соска вымени с сосковой резиной, определяют силу трения при взаимодействии соска и сосковой резины: F_тр = R_тP_дS_с Исходя из постоянства отношения F_тр/R_т определяют площадь поверхности касания искусственного соска (имитатора) и усилие, с которым имитатор воздействует на сосковую резину: где F_тр - сила трения, S_с - площадь поверхности реального соска, S_с^и - площадь поверхности имитатора соска, P_д - величина давления естественного соска на сосковую резину, P₈^и - величина давления имитатора соска на сосковую резину, R_т - коэффициент трения естественного соска вымени животного о сосковую резину доильного стакана.

На чертеже представлены реальные кривые профилей сосков при воздействии на них сосковой резины и рабочего вакуума, усреднения кривая контура соска, точка A - экстремальная точка с наибольшим значением функции Y = f(x), H - максимальная величина заглубления имитатора соска в сосковую резину доильного стакана, B - величина максимального поперечного смещения контура искусственного соска.

Пример конкретного исполнения.

По результатам рентгеноскопии сосков вымени животных-аналогов (3 коровы красной степной породы) получены реальные кривые контуров сосков (см. на чертеже).

С помощью апроксимации определена функция линии контура соска (усредненная кривая) Y = a + bx + cx² + de^x, где a = 3,12; b = 0,26; c = -0,003; d = -7,8610^-23 - коэффициенты уравнения; x, y - переменные; e - экспонента (см. на чертеже).

Исследуя на экструмум полученное уравнение Y = a + bx + cx² + de^x получили координаты точка A, которые являются максимальной величиной заглубления и величиной максимального поперечного смещения контура соска H = 85,25 мм.; B = 11,28 мм.

Используя частную методику двойного интегрирования, определили объем соска, как тело, полученное вращением криволинейной трапеции ограниченной кривой Y = a + bx + cx² + de^x = f(x)
где n1, n2 - точки пересечения функции Y с осью OX, П = 3,14.

При технической реализации испытательного стенда необходимо обеспечить имитацию процесса взаимодействия сосковой резины доильного стакана и натурального соска. Для этого определяем силу трения и площадь поверхности соприкосновения имитатора соска с сосковой резиной:
F_тр = R_тP_дS_с = 0,789,751931 = 1,4685 кПамм².

Площадь поверхности соприкосновения реального соска с сосковой резиной определяем методом интегрирования уравнения кривой поверхности реального соска (усредненная кривая),
Y = a + bx + cx² + de^x

Площадь имитатора соска определяем по формуле:

Использование предлагаемого способа определения параметров и конфигурации конструктивных элементов стенда для испытания доильных аппаратов делает возможным выбор оптимальной конструкции доильного аппарата из уже разработанных к конкретному животному (животных-аналогов) или, при наличии одного доильного аппарата определить тип животного - как наиболее приемлемый для доения имеющимся доильным аппаратом.

Формула изобретения

1. Способ определения параметров и конфигурации конструктивных элементов стенда для испытания доильных аппаратов, включающий рентгеноскопию соска животных при воздействии на него сосковой резины и рабочего вакуума и регистрацию контуров этих сосков, отличающийся тем, что осуществляют рентгеноскопию сосков животных-аналогов и на основании зарегистрированных контуров, аппроксимируя, получают усредненную кривую профиля искусственного соска.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину и максимальную величину поперечного смещения контура искусственного соска определяют как координаты экстремальных точек полученной усредненной кривой профиля искусственного соска.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем и форму поверхности искусственного соска определяют как объем и форму поверхности тела, полученного вращением усредненной кривой профиля искусственного соска вокруг одной из осей координат.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении площади поверхности контакта искусственного соска с сосковой резиной и усилия воздействия этого соска на сосковую резину используют коэффициент трения кожи соска вымени животного о сосковую резину.

РИСУНКИ

Рисунок 1