авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Повышение эффективности использования доильных аппаратов за счет совершенствования их диагностирования

На правах рукописи

БОРОЗНИН АРТЕМ ВЛАДИМИРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОИЛЬНЫХ АППАРАТОВ ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2008 2

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» Научный руководитель – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ряднов Алексей Иванович Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор Рудик Феликс Яковлевич;

кандидат технических наук, доцент Чижиков Геннадий Иванович Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П.Горячкина»

Защита состоится «_24_» _марта2008г. в 10 ч.15 мин. на заседа нии диссертационного совета Д 220.008.02 в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г.Волгоград, пр.Университетский, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан «_22_»февраля2008 г. и опубликован на сайте академии http://www.vgsha.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор А.И. Ряднов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для осуществления в широких масштабах тех нической перестройки процесса производства молока необходимо обеспе чить бесперебойную и эффективную работу доильно-молочного оборудо вания (ДМО). Для обеспечения механизации основных и вспомогатель ных операций при доении коров планируется перейти на выпуск высоко производительных и экономичных машин и оборудования, составляющих единые технологические комплексы. Но наряду с разработкой высокопро изводительного ДМО и насыщения им молочной отрасли животноводст ва, все острее встает вопрос о повышении его надежности, как об одном из основных резервов повышения производительности машин, сокраще ния простоев ДМО из-за устранения технических и технологических отка зов, способствующих повышению надоев и качества молока.

Повышение эффективности использования ДМО, рациональное ис пользование всех его систем и агрегатов, своевременное выявление и пре дотвращение отказов и неисправностей во многом зависит от своевремен ного и качественного проведения диагностики и ТО.

В то же время принятая система ППРТОЖ не позволяет в полной мере реализовать заложенный при конструировании ресурс отдельных элементов ДМО, таких как пульсатор, доильные стаканы и др.

Поэтому для повышения эффективности использования ДМО, сни жения затрат при его эксплуатации, повышения производительности и снижения потерь молока и заболеваемости животных, назрела необходи мость в решении проблемы совершенствования системы технического сервиса ДМО, как в организационном плане, так и в плане совершенство вания технологий, методов, периодичности и средств диагностирования и ТО, индивидуально каждого элемента ДМО.

Цель исследования – повышение эффективности использования доильных аппаратов за счет совершенствования методов и средств опера тивного диагностирования и ТО пульсатора и доильных стаканов.

Объект исследования – доильная аппаратура ДПР 31.000 для до ильной установки ДАС-2В и АДМ 03.000 для доильного аппарата АДМ 8А.

Методика исследований. В соответствии с целью и задачами работа была разделена на несколько этапов:

– сбор статистической информации по безотказности и использова нию доильных аппаратов;

– обработка статистической информации и оценка фактического уровня надежности узлов и деталей доильного агрегата;

– оценка эффективности использования доильных аппаратов в зави симости от совершенствования системы диагностирования при внедрении предлагаемых методов, периодичности и конструкторско технологических мероприятий.

Обработка статистической информации проводилась по существую щим методикам на ЭВМ с использованием теории вероятностей, матема тической статистики и массового обслуживания.

Научная новизна работы состоит в установлении зависимости эф фективности использования доильных аппаратов от их конструктивных диагностических параметров;

разработке математической модели опреде ления периодичности диагностирования основных узлов доильного аппа рата в зависимости от их наработки на отказ и изменения конструктивных параметров;

определении закономерностей изменения основных показа телей безотказности элементов доильного аппарата от их наработки Практическая ценность. Предложена улучшенная периодичность диагностирования и ТО узлов доильной аппаратуры, новая технология, методы и средства их диагностирования.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ПЗ «Кузьмичевский», ООО «Совхоз Карповский», ПЗ «Котлу бань», ПЗ им.62-ой Армии, ООО «Урожай» Городищенского района Вол гоградской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава (2004 – 2007 г.г.), конференци ях молодых ученых и специалистов (2004 – 2007 г.г.) Волгоградской ГСХА, XIII Международной научно-практической конференции ВИИТиН г.Тамбов и ВИМ г.Москва (2005г.).





Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в статьях и 4 патентах на полезную модель. Из них 2 статьи опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций 2,95 п.л., на долю автора приходится 1,31 п.л.

На защиту выносятся следующие научные положения:

– обоснование влияния конструктивных параметров основных узлов доильной аппаратуры на эффективность их работы;

– математическая модель определения периодичности диагностиро вания основных узлов доильного аппарата;

– результаты использования доильной аппаратуры в условиях Волго градской области;

– результаты оценки фактического уровня безотказности и перио дичности диагностирования основных узлов доильной аппаратуры;

– усовершенствованные технологии, методы и средства диагности рования узлов доильного аппарата;

– оценка эффективности использования доильной аппаратуры с уче том совершенствования системы диагностирования и влияние ее на про дуктивность животных.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.

Материал изложен на 144 страницах машинописного текста, содер жит 22 таблицы и 40 иллюстраций. Список использованной литературы состоит из 141 наименования, из них 9 – на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложено обоснование актуальности темы диссертаци онной работы, новизна и практическая ценность положений, выносимых на защиту.

В первой главе проведен обзор литературы и научно исследовательских работ, посвященных проблеме надежности, диагно стике и повышению эффективности использования ДМО.

Рассмотрены особенности эксплуатации и краткая характеристика доильно-молочного оборудования, виды и методы его диагностирования и критерии определения ее периодичности.

На основе проведенного обзора и анализа литературы сформулиро ваны следующие задачи исследования:

– обосновать условия эффективного использования доильного обо рудования;

– подобрать и обосновать перечень диагностических параметров до ильных аппаратов;

– определить взаимосвязь технологических параметров работы до ильных аппаратов с конструктивными;

– разработать математическую модель обоснования периодичности диагностирования и ТО доильных аппаратов;

– определить уровень безотказности элементов доильного аппарата в условиях рядовой эксплуатации и установить периодичность диагности рования основных узлов доильного аппарата;

– исследовать взаимосвязь диагностических параметров доильных аппаратов с показателями эффективности их использования;

– разработать технологии и средства диагностирования отдельных узлов доильных аппаратов.

Во второй главе «Теоретическое обоснование способов повышения эффективности использования доильных аппаратов» на основании анали за причин снижения производства молока, было выявлено, что основной из них является низкая эффективность использования ДМО в следствии нарушения работоспособности системы доения и низкого уровня надеж ности функционирования отдельных узлов доильного агрегата.

Для выявления взаимосвязи показателей эффективности работы ДМО, за которые принимаем общетехнические характеристики – произ водительность (W), время доения (д), затраты ручного труда (ЗТ);

характе ристики получаемой продукции – надой на 1 фуражную корову (ПФ), ка чество (К) (засоренность, бактериальная обсемененность, кислотность) и жирность молока (Ж);

характеристики безопасности животных – травма тизм (Т), заболеваемость маститом (ЗМ) и преждевременный запуск (ПЗ) с его конструктивно-технологическими параметрами, характеризующими надежность функционирования данной системы, можно записать сле дующее выражение:

д W ЗТ Э ( t ) = f ПФ К Ж. (1) Т ПЗ ЗМ С этой целью нами был проведен причинно-следственный анализ факторов, вызывающих то или иное последствие, в результате чего было выделено четыре основных группы факторов: подбор и подготовка жи вотных, функциональное состояние доильных установок, функциональное состояние доильных аппаратов и организационно-технологические меро приятия процесса доения.



Так как система ДМО представляет собой систему с последователь ным соединением элементов у и параллельным подключением элементов z,, то согласно теории надежности модель, характеризующая получение значений показателей эффективности с определенной долей вероятности, примет вид:

n m РП (t д ) = Pyi (t д ) 1 [1 Pz j (t д )]. (2) i =1 j = Таким образом, для получения наибольших надоев животных необ ходимо, чтобы Руi(tд) и Рzj(tд) 1.

Рассматриваемые нами элементы z доильной установки представля ют собой комплекты доильных аппаратов. Согласно структурно функциональной схеме (рис. 1), они в свою очередь, представляют цепь параллельно-последовательно соединенных узлов, таких как доильные стаканы (ДС), коллектор (К), пульсатор (П) и комплект шлангов (Ш), воз можно доильное ведро (ДВ).

Именно от надежности функционирования этих узлов будет зависеть эффективность использования доильного аппарата в целом. Таким обра зом, вероятность безотказной работы доильного аппарата можно будет оп ределить как:

PZ(tд) = РП(tд) · РШ(tд) · РК(tд) · (1 – [1 – РДС(tд)]4). (3) а) б) Рис.1 Структурно-функциональные схемы доильных аппаратов а–со сбором молока в молокопровод;

б–со сбором молока в доильное ведро Q–производительность вакуумного насоса;

Д.в.–доильное ведро;

hП– вакуумметрическое давление за пульсатором;

hО–рабочее вакуумметрическое давление;

PA–атмосферное давление;

М.пр– молокопровод;

МВК–молочно-вакуумный кран;

В.к–вакуумный кран.

Из формулы (3) следует, что вероятность безотказной работы доиль ного аппарата подчиняется композиционному закону распределения.

Для выявления взаимосвязи диагностических параметров доильного аппарата с эффективностью их использования воспользуемся формулой определения зависимости интенсивности выведения молока из вымени животного G 1/ 2H G = 4 F µ СОС nZ, (4) где F–площадь сечения выводного канала соска;

–коэффициент расхода;

Н–величина вакуума в подсосковой камере;

–плотность молока;

СОС–продолжительность такта сосания;

nZ–частота пульсаций.

Из полученной формулы следует, что интенсивность выведения мо лока из вымени прямопропорциональна продолжительности такта сосания и частоте пульсаций.

Но из физиологии доения и СОС, и nZ имеют свои нормативные зна чения, превышение или занижение которых приводит к негативным по следствиям, то есть каждый из этих параметров должен находиться в оп ределенных границах:

СОС COC СОС, ОП МАХ MIN (5) nZ nZ nZ.

ОП МАХ MIN (6) Поэтому необходимо определить как долго эти параметры могут на ходиться в данных границах, чтобы доильный аппарат эффективно вы полнял свою работу. С этой целью воспользуемся зависимостью МАХ MIN Р ( СОС СОС СОС ) = Ф Ф, ОП МАХ (7) MIN где, –соответственно максимальное и минимальное значение;

–математическое ожи MAX MIN дание;

–среднеквадратическое отклонение случайной величины.

Помимо этого необходимо знать от каких конструктивных парамет ров зависит продолжительность такта сосания СОС.

Анализ причин, влияющих на работоспособность доильного аппара та, показал, что менее надежными элементами являются мембрана и дрос сельный канал пульсатора, на которые соответственно приходится 31,43% и 7,36% отказов, и сосковая резина (27,1%).

Их влияние на работу пульсатора можно установить по аналитиче скому ее описанию, используя уравнения Пуазейля.

Взаимосвязь СОС с параметрами дроссельного канала определим по формуле:

128 lO B V h hMIN ln 1 O, СОС = (8) (76 hO ) d O hO hMAX где V–объем управляющей камеры;

1–переменный коэффициент;

hO–номинальное рабочее ваку умметрическое давление в системе;

hMIN, hMAX–соответственно минимальное и максимальное дав ление в управляющей камере пульсатора;

dO и lO–соответственно оптимальные диаметр и длина дроссельного канала соединяющего рабочую камеру с управляющей камерой пульсатора;

В– динамическая вязкость воздуха.

Влияние жесткости мембраны RM на процесс работы пульсатора, оп ределим из уравнения:

hO ( FM FВК ) PА FВК RM G hMAX =, (9) FM где FВК–площадь верхнего отверстия;

RМ – жесткость мембраны;

FМ – площадь мембраны;

G – сила тяжести клапанного механизма.

RM hMAX = А, (10) FM hO (FM FHК ) G PА FHК + RM hMIN =, (11) FM где FНК–площадь нижнего отверстия.

RM hMIN = В +. (12) FM Проанализировав зависимости hMAX и hMIN от RM (9), (10) можно ус тановить, что при RM=0 hMAX = hMAX = A достигает максимального значения, MAX а hMIN = hMIN = B – минимального, а при RM=RMmax соответственно hMAX = hMAX MIN MIN – минимального значения, а hMIN = hMIN – максимального.

MAX Подставляя полученные значения в формулы для определения СОС, получим при RM 128 lO B V h h MIN ln 1 O MIN max, СОС = (13) (76 hO ) d O hO hMAX 4 MAX при RM RMmax, СОС min.

Влияние жесткости сосковой резины на продолжительность такта сосания аналитически можно описать следующим образом.

В первом положении (рис.2а)на сосковую резину действуют силы:

hO FCP = hO FПК PB FCOC, MAX (14) где FCP–площадь сосковой резины;

FПК–площадь сосковой резины, приходящаяся на подсосковую камеру;

FCOC–площадь сосковой резины, приходящаяся на сосок;

РВ–внутривыменное давление;

MIN hO, hO –рабочее вакуумметрическое давление.

hO FПК PB FCOC hO = MAX. (15) FCP Во втором случае (рис.2б)действуют следующие силы:

hO FCP + P FCP = hO FПК PB FCOC, MIN (16) У где РУ–жесткость сосковой резины.

hO FПК PB FCOC P FCP hO = У MIN, (17) FCP а) Такт сосания б) Такт сжатия Рис. 2. Схема работы доильного аппарата dВК–диаметр отверстия верхнего положения клапана, dНК–диаметр отверстия нижнего положения клапана, dМ–диаметр мембраны, G–вес клапанного механизма, RМ–жесткость мембраны, РА– атмосферное давление, hО–рабочее вакуумметрическое давление, Iп,IIп,IIIп,IVп–камеры пульсато ра, I,II,III–камеры доильного стакана, hmax, hmin–соответственно максимально и минимально разви ваемое вакуумметрическое давление, РВ–внутривыменное давление а так как hO hO hCM = –РУ, MIN (18) где hСМ–смыкание сосковой резины, то hCM VC ln h h MAX, СОС = (19) (76 hO ) k O O O где VС–объем межстенной камеры доильного стакана;

kO –коэффициент Пуазейля для доильного стакана.

Отсюда следует, что при hСМ 0 СОС min, а при hСМ max СОС max.

Таким образом, определили, что продолжительность такта сосания СОС находится в прямой зависимости от состояния конструктивных пара метров доильного аппарата, таких как диаметр и длина дросселя пульса тора, упругих свойств мембраны и жесткости сосковой резины.

Для предотвращения отказов по вышеуказанным причинам необхо димо проведение своевременного диагностирования данных параметров, учитывая динамику их изменения.

Периодичность диагностирования данных параметров можно опре делить по зависимости:

(t t ) exp 2 2 dt 2 0 t Дг ( ) = i 1/, (20) A1 + AПР А(t И ) + l ПР А где tДг–период, через который необходимо проводить диагностирование данного параметра;

А1– начальная величина изменения параметра;

АПР–предельная величина изменения параметра;

l– двухсторонняя квантиль ЗНР;

ПР–среднеквадратическое отклонение;

А(tИ)–значение изменения параметра при tИ в момент проверки;

–показатель степени, определяющий характер изменения параметра.

Как показали предварительные исследования, наработка на отказ этих элементов подчиняется нормальному закону распределения (ЗНР), а изменение значений диагностируемых параметров описываются уравне нием A(t И ) = СiH (1 e kt ), (21) И H где AO – начальное значение параметра;

k – коэффициент пропорциональности изменения скоро сти;

t–текущее время.

Для дроссельного канала ПР dО ln ( t И T ) t А(t И ) = d O 1 e Н, dО H д. о (22) ПР где d O –начальный диаметр дроссельного отверстия;

d O –предельный диаметр дроссельного от H верстия;

t –средняя граница времени, через которое наступает d O ;

Т–период цикла.

ПР ДО Для сосковой резины ПР hCM ln ( t И 2T ) А(t И ) = (hCM (t И ) + h ) 1 e (2T + t ) (h ) ПРII ( t И ) + h II, III ПРII II (23) cp. о CM ПР III где hCM–величина вакуумсмыкания сосковой резины;

hCM –предельная величина;

tСР.О –средняя граница выбраковки сосковой резины.

Для мембраны ПР RM ln t И А(t И ) = RM 1 e, R H t RM H (24) м.о ПР R где RM, RM –начальная и предельная величины прогиба мембраны, t М.О –период времени через ко H торый наступает ресурсный отказ мембраны, средняя граница.

А средний остаточный ресурс каждого элемента можно определить как расчетным путем по формуле (25), так и графическим (рис 4,5,6) АО АИ ( АО АИ ) t И ПР ПР = = С t, (25) ОСТ АИ VД ПР где АО – предельное значение параметра АИ–измеряемое значение параметра;

tИ–наработка до замера параметра;

VД–средняя скорость изменения параметра В третьей главе «Программа и методика экспериментальных иссле дований» определены программа, методика и объект исследования.

Наблюдения проводились по планам [NM(r,T)] и [NR(r,T)], согласно которым было определено минимальное количество наблюдаемых машин (N = 34 в течение 1 года эксплуатации) и зафиксированных отказов (m 120) при доверительной вероятности = 0,90 и относительной ошибке = 0,15.

По результатам полученной статистической информации проводи лось выявление наиболее типичных отказов, распределение их по узлам и элементам доильного аппарата, классификация по причинам возникнове ния, группам сложности и способам устранения. Далее по стандартным методикам проводилась оценка показателей надежности как отдельных узлов, так и в целом доильного аппарата, и по частным методикам опре деляли динамику изменения конструктивных параметров.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» дан анализ общей комплектации доильных установок и их технического состояния, из которых следует, что только 2 из 27 обследованных ферм имеют полнокомплектные доильные установки со всеми исправными уз лами и агрегатами, т.е. 82% ферм имеют некомплектные или неисправные доильные установки. Из 45 вакуумных насосов, находящихся на этих фермах, 35 неисправны, т.е. 78%. Вакуум-регуляторов (при норме штук) на фермах имеется 22 (75%), из имеющихся 13 – неисправны (59%).

Вакуумметры (при норме 58 штук) имеются в наличии 29 (50%). Из имеющихся – 16 штук (56%) неисправны. 91% доильных аппаратов нахо дится в неработоспособном состоянии. Правила монтажа доильных уста новок соблюдены только в четырех хозяйствах, что составляет 26% от всех обследованных ферм.

Постоянные наблюдения за работой 40 и обследования 178 доиль ных аппаратов в течение двух лет, позволили оценить основные показате ли безотказности и эффективности использования доильных аппаратов.

Продолжительность работы доильных аппаратов за год, без учета времени простоев по организационным причинам, в среднем составляет 2656,58 часа, в том числе: время основной работы – 1114,47ч (41,95%), устранение технологических отказов – 165,87ч (6,24%), ЕТО и ПТО – 103,32ч (3,88%), устранение технических отказов – 473,28ч (17,82%) и подготовительно-вспомогательное время – 799,54 (30,11%).

Результаты обследования доильно-молочного оборудования по со стоянию их технологических параметров показали, что подача вакуумных насосов не соответствует норме у 77,8% обследованных установок, рабо чее вакуумметрическое давление в основном завышено у 74,0%, колеба ния вакуума превышают нормативные значения в 30…40 раз у 78%, час тота пульсаций и длительность такта сосания не соответствуют норме у 72% аппаратов, жесткость сосковой резины у 82% доильных аппаратов.

Для определения взаимовлияния надежности узлов и элементов до ильного аппарата и выявления наиболее типичных отказов, доильный ап парат (рис.1) был расчленен на четыре отдельных элемента, для каждого из которых были определены: среднее количество отказов mj и доля их j (%) в общем количестве, средние временя устранения одного отказа t Вj, средняя наработка на отказ t j и параметр потока отказов w j, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели надежности элементов доильного аппарата № t Вj, ч tj, ч Узлы доильного аппарата mj, шт j, % w j, 1/ч п/п Пульсатор 1 6,93 45,56 0,904 314,8 0, Коллектор 2 1,45 9,53 0,642 978,5 0, Доильные стаканы 3 4,23 27,81 0,831 601,2 0, Комплекты шлангов (трубки 2,60 17,09 0,715 932,6 0, вакуумные) Анализ данных таблицы показывает, что менее надежными узлами доильного аппарата являются пульсатор и доильные стаканы.

Проведенная классификация отказов по причинам возникновения, группам сложности и способам устранения позволила сделать вывод о том, что из-за несовершенства конструкции доильного аппарата возникает 41,6%;

из-за нарушения правил эксплуатации – 25,4%;

из-за низкого каче ства изготовления и нарушения технологического процесса – 33%.

По группам сложности отказы доильного аппарата распределились следующим образом: на I группу приходится 23.33%, на II группу – 76,67% от общего количества отказов По способу устранения отказы узлов и элементов доильного аппара та распределились следующим образом: восстановлением устраняется 29,59% отказов, заменой – 70,41%.

Определены количественные характеристики безотказности доиль ного аппарата (рис.3) в зависимости от его наработки.

P(H) P(H) t(Н) t(Н) w(H), 10 - w(H), 10 - 1500 600 t (Н) 1250 2, 500 t (Н) 1000 400 750 1, 300 w (Н) w (Н) 500 200 Р (Н) 250 0, 100 Р (Н) 0 0 3000Н, ч Н, ч 0 500 1000 1500 2000 0 500 1000 1500 2000 2500 Пульсатор Коллектор P(H) P(H) - t(Н) w(H), 10 t(Н) w(H), 10 - 750 5 1200 1050 3, 600 4 t (Н) t (Н) 900 450 3 750 2, 600 w (Н) 300 w (Н) 450 1, 150 1 300 Р (Н) Р (Н) 150 0, 0 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Н, ч Н, ч 0 500 1000 1500 2000 Доильный стакан Комплект шлангов Рис. 3. Изменение основных параметров безотказности элементов доиль ного аппарата в зависимости от наработки за сезон Расчеты вероятности безотказной работы Р(Н), наработки на отказ tО, параметра потока отказов w(Н) показали, что уровень безотказности пульсатора, коллектора, шлангов и доильного стакана самый низкий в на чальный период эксплуатации, к 1500…2000 ч достигает своего наивыс шего значения, а к концу года опять начинает снижаться.

Динамика изменения диагностируемых параметров дроссельного ка нала, мембраны и сосковой резины по времени и графическое определе ние их остаточного ресурса представлена на рис. 4, 5 и 6 в виде номо грамм.

Разработанные номограммы (рис.4,5,6) позволяют графически опре делять оптимальную периодичность исследуемых параметров пульсатора tДг, величины которых представлены в табл.2. в зависимости от их состоя ния Таблица 2 – Расчетные и графические значения tДг для диагностируемых параметров Наименование параметра Расчетное значение tДг, ч Графическое значение tДг, ч Диаметр дросселя пульсатора 48 ч 56 ч Жесткость мембраны 286 ч 336 ч Жесткость сосковой резины 807 ч 898 ч Представленные в таблице данные показывают, что периодичность диагностирования конструктивных параметров не совпадает с регламен тируемой периодичностью ТО данных элементов доильного аппарата. По этому чтобы избежать преждевременную выбраковку деталей или преж девременный отказ данного элемента, необходимо проводить диагности рование по потребности. в интервале от tH до tB и, тем самым, повысить эффективность использования доильного аппарата в целом.

Для усовершенствования диагностирования доильных аппаратов на ми разработаны диагностические приспособления:

– стенд для диагностики пульсатора доильного аппарата, позволяю щий определять общую герметичность пульсатора и засоренность дроссе ля;

– устройство для определения работоспособности мембраны пульса тора за счет определения ее упругих свойств;

– приспособление для определения жесткости сосковой резины, ее целостности и герметичности, с учетом внутривыменного давления, за счет определения силы сжатия в сопряжениях сосковая резина – корпус стакана (верх, низ). Преимущество данного приспособления перед серий но выпускаемыми приборами в том, что для него не требуется вакуумный агрегат;

– приспособление для равномерного натяжения сосковой резины, чтобы ее жесткость изменялась не скачкообразно и не вызывало стрессо вых ситуаций для животного, а плавно в течение всего процесса, что, в свою очередь, позволяет повысить ресурс сосковой резины на 10…15%.

Для указанных выше диагностических приспособлений разработаны технологии их использования.

Рис.4. Номограмма определения остаточного ресурса по параметру – диа метр дросселя dO Рис. 5. Номограмма определения остаточного ресурса сосковой резины по вакуумсмыканию Рис.6. Номограмма определения периодичности диагностирования мем браны пульсатора В пятой главе «Эффективность использования доильного аппарата в зависимости от его уровня диагностирования» дана комплексная оценка фактического уровня эксплуатации и надежности функционирования до ильных аппаратов путем определения коэффициентов оперативной готов ности КОГ, технического использования КТИ, сохранения эффективности КЭФ и выявления динамики их изменения в течение заданной наработки (КОГ = 0,072…0,86, КТИ = 0,67…0,95, КЭФ = 0,85…0,96).

Анализ данных показывает, что периодом эксплуатации доильного аппарата, в течение которого сохраняются низкие значения КЭФ = 0,85…0,88, является период наработки с 1000 до 2000 ч. Это говорит о том, что в пределах этой наработки необходимо проводить профилактиче ские работы с узлами доильного аппарата, тем самым можно повысить их уровень надежности и эффективность использования доильного аппарата в дальнейшей эксплуатации на 13…18%.

Коэффициент эффективности использования доильных аппаратов за счет проведения их своевременного диагностирования К ЭФ можно опреде лить по формуле:

mК. Д + m. Д О К ЭФ = К, (28) О mК. Д где m – количество короводоек за время tОi, m. Д – О К К.Д Своевременное проведение диагностики доильных аппаратов даже по одному элементу позволяет увеличить эффективность использования на К ЭФ =1,42 (42%) и при этом дополнительно получить молока М = 2991 кг на один доильный аппарат, а также приведет к сокращению рас хода самой сосковой резины на 12,5%.

Кроме увеличения количества короводоек за счет своевременного диагностирования, происходит и повышение надежности агрегатов доиль ного аппарата за счет своевременного устранения отказов WЭ = G [Т В (1 )] = С ( СОС n ) [TB (1 )], (29) Z где ТВ–время устранения отказов, ч;

–коэффициент, характеризующий повышение надежности доильного аппарата;

–доля высвободившегося времени в результате повышения надежности, ко торая приходится на чистое время машинного доения;

G –интенсивность молоковыведения до ильным аппаратом повышенной надежности, кг/ч.

Как показали исследования, устранение отказов конструктивных элементов доильного аппарата приводит к изменению СОС от 0,1 до 0,35, nZ от 10 до 35 мин-1 и при ТВ = 473,28 и = 0,42 при = 0 возможно по вышение эксплуатационной производительности доильного аппарата на WЭmax =6957 кг за сезон, что может способствовать увеличению нагрузки на один доильный аппарат и снижению затрат на 1 ц молока.

Исследовав влияния технического сервиса на производство молока и проанализировав полученные данные, можно спрогнозировать реально ожидаемое повышение продуктивности (ПР.В) за счет приведения в соот ветствие с нормой технических и технологических условий машинного доения животных ПР.В. =ПФ · [(УС.Ж · 100/КС)–1], (30) где ПР.В – реально ожидаемое повышение продуктивности животных, кг;

ПФ – средний удой на одну фуражную корову за предыдущий год, кг;

КС – средний коэффициент соответствия техниче ских и технологических параметров нормативным значениям;

УС.Ж.– коэффициент, характеризую щий уровень содержания животных (отражающий фактический уровень организации, селекцион ной работы, системы кормления в конкретном хозяйстве).

Введение системы диагностирования конструктивных параметров и проведение ТО доильных аппаратов согласно предлагаемой методики со строго расчетной периодичностью, позволило получить в течение первого года эксплуатации увеличение надоев от животных в ООО «Совхоз Кар повский» с 1982 кг до 3250 кг, во второй – до 3660 и на третий – до кг. Динамика изменения продуктивности животных в течение первого го да внедрения диагностики и ТО доильных аппаратов в сравнении с пре дыдущим годом представлена на рисунке 7.

Коэффициент эффективности по продуктивности К ЭФ животных П ПФ + ( ПТi П ) К ЭФ =, (31) П Пi ПФ где ПФ – средний удой на одну корову на конец предыдущего года, кг;

ПТi, П – средний удой на Пi одну корову по месяцам, соответственно в текущем году и за предыдущий год, кг.

П Ф, кг КПЭФ 4000 1, 3000 1, К ЭФ 2003 г 2000 1, 2002г 1000 1, 0 12 Н, месяц 0 3 6 Рис.7. Динамика изменения среднего удоя животных и эффективности внедрения Коэффициент эффективности (рис.7) показывает, что внедрение ди агностирования и ТО (ДиТО) доильных аппаратов повышает эффектив ность их использования по росту продуктивности животных в течение первого года внедрения системы диагностирования и ТО на 64%, что со ставляет 1265 кг на каждую голову, на второй год – 84% (1675 кг) и тре тий – 102% (2012 кг). Рост К ЭФ по годам снижается и на третьем П четвертом годах остается примерно на уровне 1,09…1,11.

Таблица 3 – Изменения К ЭФ по годам эксплуатации П 2002 2002/2003 2003/2004 2004/2005 2005/2006 2006(9м)/2007(9м) 1 1,64 1,13 1,11 1,09 1, Это показывает, что разработанная система диагностирования и ТО доильных аппаратов и в последующие годы способна повышать продук тивность животных на 9…11% ежегодно ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Установлено, что одним из главных резервов эффективного исполь зования доильно-молочного оборудования и обеспечения высокого каче ства доения коров является внедрение системы диагностирования и тех нического обслуживания по потребности с учетом уровня надежности ос новных ее элементов.

2. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что основными конструктивными параметрами, влияющими на надежность и эффективность использования доильных аппаратов, являются параметры дросселя и упругость мембраны пульсатора, а также жесткость сосковой резины.

3. Разработана математическая модель определения периодичности ди агностирования дроссельного канала и мембраны пульсатора, а также сосковой резины по изменению их состояния и остаточного ресурса этих элементов.

4. По результатам хронометража работы операторов в рядовых услови ях эксплуатации получено распределение затрат эксплуатационного вре мени за день и распределение времени, непосредственно связанного с доением. Средние статистические значения коэффициентов использова ния времени смены, эксплуатационного времени и его потерь из-за отка зов соответственно составили = 0,57, ЭК = 0,42, kВ = 0,73.

5. Оценка фактического уровня безотказности доильного аппарата по зволила установить, что элементами минимизирующими уровень безот казности доильного аппарата, являются пульсатор (дроссель и мембрана) и сосковая резина. Средняя наработка на отказ этих элементов соответст венно составляет tO = 314,8 ч, tO = 526,7 ч, tO = 601,2 ч.

М СР Д 6. Установлена периодичность диагностирования исследуемых элемен тов, которая определена как расчетным, так и графическим методом. Пе риодичность диагностирования равна: для пульсатора по дросселю соот ветственно t Д. Г = 48ч и 56ч, по мембране t Д. Г = 286ч и 336ч, для сосковой d R O M резины t Д. Г = 807ч и 898ч.

h CM 7. Построены номограммы для определения оптимальной периодично сти диагностирования и остаточных ресурсов дроссельного канала и мем браны пульсатора, а также сосковой резины.

8. Разработаны приспособления и технологии диагностирования дрос сельного канала и мембраны пульсатора, сосковой резины. Разработано также приспособление для поднатяжки сосковой резины, способное уст ранить стрессовые ситуации при доении животных и увеличить ресурс сосковой резины на 12…18%.

9. Последовательная реализация мер по повышению эффективности использования доильных аппаратов с применением разработанных мето дов и средств диагностирования позволило повысить уровень использова ния доильных аппаратов до К ЭФ = 1,42 и уровень эффективности повыше ния продуктивности животных до К ЭФ = 2,02.

П Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Борознин А.В. Задачи сервисной службы в животноводстве / Б.Н.

Орлов, В.А. Борознин, А.Г. Прокофьева, А.В. Борознин // Физико технические проблемы создания новых технологий в агропромыш ленном комплексе / Сб. науч. тр. – Ставрополь: Ставропольсервис школа, 2003. – т.II с.565… 2. Борознин А.В. Нужна ли сервисная служба в животноводстве / В.А.

Борознин, В.П. Плотников, Б.Н.Орлов, А.В. Борознин // Проблемы использования техники в животноводстве / Сб.науч.тр. ВИИТиН. – Тамбов, 2003. – Вып. 4. т.2 – с.11… 3. Борознин А.В. Выбор и обоснование основных диагностируемых параметров доильно-молочного оборудования / В.А. Борознин, А.Г.

Прокофьева, А.В. Борознин // Основы достижения устойчивого раз вития сельского хозяйства / Сб.науч.тр. ВГСХА. – Волгоград, 2004.

– с.62… 4. Борознин А.В. Основные направления совершенствования средств диагностирования доильно-молочного оборудования / Б.Н. Орлов, В.А. Борознин, А.В. Борознин // Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства / Сб.науч.тр. ВГСХА. – Волгоград, 2004 – с.61… 5. Борознин А.В. Влияние свойств сосковой резины на эффективность процесса молокоотдачи / А.В. Борознин // Актуальные проблемы развития АПК / Сб.науч.тр. ВГСХА. – Волгоград, 2005. – с.13…15.

6. Борознин А.В. Взаимосвязь факторов использования и средств ди агностирования доильно-молочного оборудования / А.В. Борознин // Проблемы экологической безопасности и природопользования / Сб.науч.тр. МАЭБП – М.: «Норма», 2005. – Вып.6, т 2 – с.307…309.

7. Борознин А.В. Сосковая резина основной объект диагностирования доильного оборудования / В.А. Борознин, А.В. Борознин // Повы шение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции / Сб.науч.тр. ВИИТиН. – Тамбов, 2005. – с.295…300.

8. Борознин А.В. Условия повышения эффективности использования доильно-молочного оборудования / В.А. Борознин, А.В. Борознин // Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в с.х. производстве / Сб.науч.тр. ВИМ. – Москва, 2005 – с.480… 9. Борознин А.В. Факторы влияющие на выбор средств диагностиро вания доильно-молочного оборудования / А.И. Ряднов, А.В. Бороз нин // Материалы IX региональной конференции молодых исследо вателей Волгоградской области / Сб.науч.тр. ВГСХА. – Волгоград, 2005. – 45… 10. Борознин А.В. Определение ресурса сосковой резины / А.И. Ряднов, В.А. Борознин, А.В. Борознин // Вестник ВГСХА. – Волгоград, 2006. – №1 – 30…34.

11. Борознин А.В. Особенности эксплуатации доильно-молочного обо рудования / А.И. Ряднов, В.А. Борознин, А.В. Борознин // Совре менные проблемы развития АПК / Сб.науч.тр. ВГСХА.– Волгоград, 2006 – с.184…187.

12. Борознин А.В. Обоснование диагностических параметров пульсато ров / В.А. Борознин, А.В. Борознин // Механизация и электрифика ция сельского хозяйства. – 2007 – №3 – с.16…18.

13. Борознин А.В. Определение оперативного ресурса сосковой резины / В.А. Борознин, А.В. Борознин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2007 – №4 – с.15…16.

14. Борознин А.В. Повышение эффективности использования доильно молочного оборудования / В.А. Борознин, А.В. Борознин // Извес тия Нижневолжского АУК. – Волгоград, 2007 – №4 – с.107…112.

15. Патент U1 64854 RU A 01 J 7/00. Устройство для определения рабо тоспособности мембраны пульсатора доильного аппарата /Борознин В.А., Борознин А.В. – №2007112812;

Заявл. 06.04.07 //Изобретения (Заявки и патенты) – 2007. –№21.

16. Патент U1 64855 RU A 01 J 7/00. Стенд для диагностики пульсатора доильного аппарата /Борознин В.А., Борознин А.В. – №2007112813;

Заявл. 09.04.07 //Изобретения (Заявки и патенты) – 2007. –№21.

17. Патент U1 65341 RU A 01 J 7/00. Устройство для определения рабо тоспособности сосковой резины /Борознин В.А., Борознин А.В. – №2007112997;

Заявл. 09.04.07 //Изобретения (Заявки и патенты) – 2007. –№22.

18. Патент U1 66151 RU A 01 J 7/00. Доильный стакан /Борознин В.А., Борознин А.В. – №2007112996;

Заявл. 09.04.07 //Изобретения (Заяв ки и патенты) – 2007. –№22.

Подписано в печать «» 2008 г.

Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тир. 100. Зак.

Типография Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии 400002, Волгоград, Университетский пр-т,

 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.