Определение величины магнитного поля элементов пневмодвигателя, устройства для автоматического снятия подвесной части доильного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение величины магнитного поля элементов пневмодвигателя, устройства для автоматического снятия подвесной части доильного аппарата

Обеспечение потребностей населения страны в качественных продуктах отечественного производства, при одновременном снижении доли импортированных является весьма актуальной задачей в настоящее время, в решение которой значительную роль играет молочное животноводство. Эффективность этой отрасли зависит от технологии содержания и обслуживания животных.

На сегодняшний день привязный способ содержания коров остается достаточно распространенным и в ближайшие годы останется основным. Применяемая на практике технология машинного доения требует значительных затрат труда, так как операции по подготовке вымени животного к доению, контроль за доением, а также заключительные операции, включающие в себя машинное додаивание и снятие доильного аппарата выполняются вручную. Кроме того, качество проведения ручных операций во многом зависит от квалификации оператора и его отношения к труду. Часто при доении наблюдаются передержки доильных аппаратов на вымени выдоившихся животных, что приводит к стрессам у коров и заболеваниям. У коров тормозится рефлекс молокоотдачи, и они порой выдаиваются не полностью, что ведет к снижению продуктивности коров и преждевременной их выбраковке. Исключение человеческого фактора, обеспечение адекватной реакции организма и машины на всех стадиях процесса доения коров и полного опорожнения вымени будет способствовать быстрому росту удоев животных, увеличит срок их использования, улучшит воспроизводство стада и создаст условия для роста генетического потенциала коров. Поэтому эффективное ведение хозяйства на современном этапе немыслимо без оснащения предприятий совершенной доильной техникой. [1,2].

На наш взгляд, наиболее рациональным направлением совершенствования доения коров на линейных установках с молокопроводом, является комплектование их переносными доильными аппаратами, снабженными устройствами для слежения за процессом молоковыделения и своевременного снятия доильных стаканов с вымени животного по завершению процесса доения.

На кафедре «Механизация животноводства» ФГБОУ ВПО РГАТУ разработано устройство для автоматического снятия подвесной части переносного доильного аппарата (рис.1).

пневмодвигатель доильный подвесной тяговый

1 - корпус, 2 - роторная камера, 3 - шарикоподшипники, 4 - вал ротора, 5 - криволинейные лопатки, 6 - магнитные элементы, 7 - редуктор, 8 - барабан, 9 - шнур, 10 - впускной патрубок, 11 - выпускной патрубок.

Рисунок 1 - Устройство для автоматического снятия подвесной части переносного доильного аппарата.

Корпус 1 пневмодвигателя образует цилиндрическую роторную камеру 2, с эксцентрично, установленным на шарикоподшипниках 3 валом ротора 4, на котором установлены криволинейные лопатки 5, с закрепленными на них магнитными элементами 6. Вал ротора соединен с закрепленным редуктором с барабаном 8, на который наматывается шнур 9, соединенный с коллектором доильного аппарата. Корпус 1 имеет впускной 10 и выпускной 11 патрубки для сообщения с атмосферой и источником вакуума. [3]

Устройство для автоматического снятия подвесной части доильного аппарата при помощи кронштейна устанавливается на вакуумпровод доильной установки. По завершению доения при помощи блока управления приводится в действие пневмодвигатель посредством сообщения выпускного патрубка 11 с вакуумпроводом. Лопатки 5, прижимаются к внутренней поверхности роторной камеры 2 корпуса 1 пневмодвигателя, поочередно попадая под воздействие вакуума, это приводит к вращению вала ротора 4, соединенного через редуктор 7 с барабаном 8. При вращении барабана 8 шнур 9 наматывается на его наружную поверхность и стягивает подвесную часть доильного аппарата с сосков вымени животного, предварительно отключив подсосковый вакуум. [4]

Для постоянного сопряжения криволинейных лопаток 5 с внутренней поверхностью корпуса 1 на них установлены магнитные элементы из неодима (Nd2Fe14B). Неодимовые магнитные элементы являются самыми мощными постоянными магнитами в настоящее время и теряют всего порядка 1% своей магнитной энергии в течение 10 лет. [5] Основными характеристика магнитов являются: остаточная магнитная индукция (Br, Тесла или Гаусс, G), намагниченность, оставшаяся после намагничивания материала, из которого изготовлен постоянный магнит, измеренная на его поверхности, в замкнутой системе;

магнитная индукция, (B, Тесла или Гаусс, G) - результат приборного измерения (гауссметром/тесламетром или магнитометром) реального, фактического поля магнита на каком-то расстоянии от него или на его поверхности. [6]

Для выбора параметров магнитных элементов на лопатки пневмодвигателя необходимо определить, как сила остаточной индукции магнита влияет на тяговое усилие пневмодвигателя (потери мощности на внутреннее трение деталей пневмодвигателя). Для выбора параметров были проведены исследования, цель которых, установить зависимость влияния магнитного поля устанавливаемых на лопатки магнитов на тяговую мощность пневмодвигателя.

Из конструктивных особенностей использовались неодимовые магнитные диски класса N38, диаметром 8мм., толщиной 1,2,3,4,5 мм соответственно. [7] С помощью магнитометра АТЕ-8702 была измерена фактическая величина магнитного поля магнитных дисков. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1

Величина магнитного поля неодимовых магнитных дисков

Определив величины магнитного поля используемых магнитов, приступили к нахождению силы сопротивления пневмодвигателя в зависимости от величины магнитного поля магнита (Рис. 2)

Рисунок 2 - Схема опыта по определению силы сопротивления.

Пневмодвигатель закреплялся на горизонтальной поверхности. На криволинейные лопатки поочередно устанавливались магнитные диски толщиной 1мм-5мм, нить барабана закреплялась к крюку динамометра. К барабану, согласно оси его вращения, через нить прикладывалась сила F, в момент начала вращения вала катушки с помощью электронного динамометра измерялось тяговое усилие, необходимое для придачи вращения валу-ротору с барабаном. Опыты проводились с различной величиной магнитного поля с повторностью 10 раз. Результаты измерений представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты измерений тягового усилия

На основании полученных данных, приведенных в таблицах 1 и 2, был построен график зависимости тягового усилия от величины магнитного поля неодимового магнитного диска (рис. 3).

Рисунок 3 - График зависимости тягового усилия от величины магнитной индукции неодимового магнита.

Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что величина магнитной индукции магнита оказывает значительное влияние на силу сопротивления пневмодвигателя, данная зависимость линейная, чем больше величина магнитной индукции установленного магнитного элемента, тем больше сила внутреннего сопротивления пневмодвигателя и соответственно будет ниже его тяговая мощность. Поэтому устанавливаемые на криволинейные лопатки постоянные магниты, должны иметь величину магнитной индукции минимальную, но достаточную для удержания криволинейной лопатки у стенки цилиндрической роторной камеры во время начала движения.

Чтобы определить величину магнитной индукции, которой должны обладать магнитные элементы была собрана установка. Она состоит из источника питания HY3002D-32 с функциями регулировки и измерения силы тока и напряжения, магнитометра АТЕ-8702 1 для измерения величины магнитного поля, электромагнита МИС 1100 5, для создания магнитной силы, четырех стоек 4 для фиксации электромагнита, включателя 3 и проводников (рис. 4).

а -принципиальная схема; б -общий вид; 1 - магнитометр АТЕ-8702, 2 - источник питания HY3002D-3, 3 - включатель, 4 - стойки, 5 электромагнит МИС 1100, 6 - криволинейная лопатка пневмодвигателя, 7 - вал ротора пневмодвигателя.

Рисунок 4 - Установка для определения необходимой величины магнитной индукции

Вал ротора 7 с криволинейной лопаткой 6 и металлическим элементом с обратной стороны устанавливали под электромагнитом 5, закрепленом на стойках 4. Электромагнит 5 подключали к источнику питания 2, и подавали ток на электромагнит. Под действием магнитного поля электромагнита 5 криволинейная лопатка 6 примагничивалась, (принимала рабочее положение относительно вала ротора 7). Далее, уменьшали величину тока, до тех пор, пока лопатка 6 не падала на вал ротора 7. В момент, когда это произойдет, измеряли величину магнитного поля в зоне взаимодействия лопатки 6 с электромагнитом 5 магнитометром 1. Из-за действия остаточной магнитной индукции, для точности определения магнитного поля измерения проводили с 20-ти кратной повторностью. Результаты измерений представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты измерений магнитного поля

Анализ полученных данных, показывает, что коэффициент вариации составил 0,9%, что говорит об однородности совокупности данных. Среднее значение величины магнитного поля составляет В = 0,251 Тл, исходя из представленных данных в таблице 1, для установки на криволинейные лопатки устройства для снятия подвесной части переносного доильного аппарата, выбираем магнитные элементы толщиной 2 мм, с величиной магнитного поля 0,2541 Тл или 254,1 мТл.

Данные элементы обеспечивают надежное сопряжение лопаток с поверхностью роторной камеры устройства при минимальной силе сопротивления.

Литература

1. Морозов Н.М. Эффективность комплексной механизации животноводческих ферм. - М.: Колос, 1972, 327 с. Андреев П.В. К вопросу об эксплуатации сосковой резины доильного аппарата // Записки Ленинградского СХИ, 1970. ? С. 17…19.

2. Карташов Л.П, Соловьев С.А. Повышение надежности системы человек-машина-животное. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000.

3. Ульянов В.М., Хрипин В.А., Коледов Р.В. Устройство для автоматического снятия доильного аппарата//Патент России № 2534511 C1; заявл. 02.04.2013; опубл. 27.11.2014 бюл. №33.

4. Ульянов В.М., Коледов Р.В., Хрипин В.А. Устройство для автоматического снятия подвесной части доильного аппарата//Актуальные проблемы агроинженерии и их инновационные решения. Изд-во: Рязанский ГАТУ, Рязань, 2013. - с 104 - 106.

5. Новые материалы/ под науч. ред. Ю.С. Карабасова, - М.: Мисис, 2002. 235-237 с.

6. Магниты и магнитные поля [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.kakras.ru/doc/magnets-and-magnetic-fields.html (дата обращения 15.01.2015).

7. Плетнев С.В. Магнитное поле: свойства, применение. СПб.: Гуманистика, 2004. - 52-54 с

Размещено на Allbest.ru