УДК 637.115
DOI: 10.15587/1729-4061.2022.251172
Встановлення впливу техніко-технологічних параметрів молочно- доїльного обладнання на ефективність машинного доїння
Е. Б. Алієв, А. П. Палій, В. М. Кісь, А. П. Палій Р. В. Петров, Л. В. Плюта, О. М. Чекан, О. В. Мусієнко, В. В. Уховський, Л. Є. Корнієнко
Одним із завдань, які передбачають підвищення молочної продуктивності корів, є створення оптимальних умов обслуговування, що забезпечують підви- щення використання генетичного потенціалу тварин на основі реалізації інже- нерно-технологічних рішень.
Розроблено математичну модель, яка зв’язала техніко-технологічні пара- метри вакуумної системи молочно-доїльного обладнання, а саме величину ро- бочого вакууму P, частоту пульсацій n, співвідношення тактів пульсацій і силу натягу дійкової гуми FH зі швидкістю молоковіддачі корів V. Визначено діапа- зон робочих параметрів доїльної установки за доїння у молокопровід, за яких швидкість молоковіддачі максимальна: P=52 кПа, n=57,6–58,8 хв-1, δ=0,59–
0,64, FH=59,3-60,4 H. При цих параметрах швидкість молоковіддачі складає V=1,48–1,53 л/хв.
За результатами багатофакторного експерименту одержано адекватну математичну модель другого порядку, яка підтверджує теоретичну залеж- ність впливу техніко-технологічних параметрів вакуумної системи молочно- доїльного обладнання на швидкість молоковіддачі і витрати повітря доїльного апарата. Аналіз математичної моделі дозволив отримати раціональні конс- труктивно-технологічні параметри вакуумної системи доїльної установки:
величина робочого вакууму P=50,6 кПа, частота пульсацій n=55,9 хв-1, співвід- ношення тактів пульсацій і сила натягу дійкової гуми FH=64,8 H. При цих па- раметрах швидкість молоковіддачі максимальна та складає V=1,47–1,52 л/хв, а витрати повітря доїльного апарата Q=2,19 м3/год.
Розроблена математична модель в повній мірі розкриває вплив техніко- технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання на ефективність машинного доїння. Завдяки цьому вирішується задача у раціональному виборі устаткування.
Ключові слова: молочно-доїльне обладнання, доїльний апарат, дійкова гу- ма, вакуумна система, швидкість молоковіддачі.
1. Вступ
Машинне доїння корів – технологічний процес, при здійсненні якого вико- навчий механізм (доїльний апарат) працює у взаємодії з організмом тварини.
Ця взаємодія (доїння) відбувається 2–4 рази в день по 5–6 хв протягом тривало- го періоду [1].
Машинне доїння поступається ручному по ефективності, проте полегшує працю операторів і підвищує продуктивність. Поряд з цим, таке видоювання
Not
a reprint
корів дозволяє отримати чисте, доброякісне молоко за рахунок того, що воно не контактує із зовнішнім середовищем [2–4].
Встановлено [5, 6], що ефективність і повнота молоковиведення при доїнні корів залежить не тільки від рефлекторної діяльності організму тварини, а й від технічних характеристик доїльного обладнання. Відхилення від норм і пору- шення правил експлуатації молочно-доїльного обладнання призводить до по- рушення функції молочної залози тварин.
У зв’язку з цим є актуальними дослідження концептуальних підходів до проблеми розвитку молочного скотарства. Актуальність зумовлена тенденціями розвитку виробництва молока та проходження технологічних процесів, необ- хідністю розробки нових методичних способів визначення системи показників та рекомендацій по напрямкам вибору ресурсного потенціалу.
Таким чином, необхідність даних досліджень полягає у встановленні впли- ву техніко-технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання на ефек- тивність машинного доїння.
Такий підхід дасть можливість усувати різноманітні порушення в управ- лінні машинним доїнням і отриманні високих надоїв. Це дозволить підвищити продуктивність молочно-доїльного обладнання і якості одержуваної продукції.
Поряд з цим, це дасть змогу розкрити механізм взаємодії доїльної установки з твариною, що має як теоретичний, так і практичний інтерес.
2. Аналіз літературних даних та постановка проблеми
Як зазначається у роботі [7], від застосовуваної доїльної техніки залежить продуктивність праці і підтримання продуктивності корів на оптимальному рі- вні протягом лактації. В роботі [8] зазначається, що складність процесу машин- ного доїння полягає в тому, що ефективність і повнота молоковиведення зале- жить від рефлекторної діяльності організму. В роботі [9] доведено, що ефекти- вність молоковиведення залежить від технічних характеристик молочно- доїльного обладнання, тобто техніко-технологічних параметрів.
В роботі [10] зазначено, що продуктивність корови і якість молока зале- жить від багатьох факторів, в тому числі від якості і повноти молоковиведення.
Це, в свою чергу, напряму залежить від застосовуємого молочно-доїльного об- ладнання. В праці [11] зазначається, що ідеальною системою молоковиведення є природна біологічна система “корова-теля”. Але основний її “недолік” – шви- дке насичення теляти, що не сприяє зростанню продуктивності корови. Так, пе- вне зростання продуктивності тварин забезпечується застосуванням молочно- доїльного обладнання [12].
Необхідно зазначити, що одним з найважливіших резервів підвищення мо- лочної продуктивності корів є використання доїльних апаратів з найкращими та оптимальними технічними характеристиками для даної групи корів. Тобто та- ких апаратів, які здатні підтримати рефлекс молоковіддачі під час доїння на до- сить високому рівні.
На ефективність машинного доїння корів впливають найрізноманітніші чинники, які можна розбити на групи:
– технічні характеристики доїльних установок;
For
reading
only
– технологічні показники процесу;
– селекційно-генетичні показники вимені і молоковіддачі.
Значний вплив на процес машинного доїння корів здійснюють техніко- технологічні параметри доїльних установок. Вони змінюються в широких ме- жах при різних порушеннях технічного стану устаткування [13, 14]. Порушення і різкі зміни технічних параметрів доїльних установок під час процесу доїння істотно впливають на швидкість молоковіддачі і збільшують час видоювання тварин, на що акцентується у роботі [15].
В роботі [16] доведено, що систематична діагностика технічного стану си- стем доїння, своєчасне і якісне усунення виявлених дефектів дозволяє знизити захворювання корів на мастит, підвищити продуктивність тварин на 3–5 %. Та- кої ж думки притримуються й інші дослідники [17].
На думку авторів роботи [18], провідне значення на ефективність доїння здійснюють коливання робочого вакууму під дійкою вимені. Причинами цього, як зазначається у роботі [19], є недостатній перетин вакуумних трубопроводів, синхронна робота пульсаторів, мала продуктивність вакуумних насосів.
У той же час, доїння корів при стабільному робочому вакуумі сприяє ви- робленню у корів стійкого рефлексу молоковіддачі.
Вакуум – перепад тисків, що діє на сфінктер дійки з двох сторін: надлиш- ковий тиск молока зсередини і вакуум зовні в піддійковому просторі доїльного стакана. Чим вище цей перепад, тим швидше, при інших рівних умовах, молоко вилучається з вимені. У той же час чим вище вакуум під дійкою, тим більше травмуючий вплив вакууму на тканини вимені. Поряд з цим більше вірогідність подразнення молочної залози і захворювання корів на мастит. Як показала практика, оптимальне значення вакууму для різних апаратів знаходиться в ме- жах 45–53 кПа [20].
В роботі [21] зазначається, що є доїльні апарати, що копіюють акт смок- тання або ручне доїння. Однак багаторічна практика показала, що для впрова- дження ефективного машинного доїння виявилося недостатнім механічне ко- піювання основних параметрів акту смоктання і ручного доїння [22].
Одними з основних показників, що характеризують роботу доїльних апа- ратів, є частота пульсацій, співвідношення тактів.
Пульсатор виконує функцію регулюючої частини доїльного апарату, яка задає режим його роботи. Це складна пневматична система, що складається з ряду камер, обсяг і тиск в яких значно змінюються, і трубок-дроселів різної до- вжини та діаметру, що з'єднують ці камери. Розрахунок такої системи зводить- ся до визначення часу закінчення та наповнення керуючої камери повітрям [23].
Основним робочим органом, взаємодіє з вим'ям тварини при машинному доїнні, є дійкова гума [24]. Також зазначається [25] про необхідність, щоб на всіх доїльних апаратах дійкова гума відповідала одній групі. Але залишилися невирішеними питання, пов'язані з встановленням впливу гуми на процес мо- локовіддачі [26]. Причиною цього можуть бути об'єктивні труднощі, пов'язані з тим, що у дослідженнях задіяні біологічні об’єкти, які вкрай варіабельні.
Основна частина доїльних апаратів працює при розрідженні 42–53 кПа, але в деяких конструкціях цей діапазон набагато ширше (33,3–91,3 кПа). Для здійс-
Not
a reprint
нення ефективного доїння потрібно забезпечити сталість робочого розрідження.
Його нестабільність призводить до порушення стереотипу доїння, погіршення рефлексу молоковіддачі, зростання витрат часу на доїння тварин, зниження продуктивності [27].
Дослідженнями [28] встановлено, що коливання робочого розрідження у вакуумній системі призводять до захворювання на мастит до 32 % корів. Поряд з цим відбувається подразнення молочної залози на 23–30 %, зниження молоч- ної продуктивності на 23 % і скорочення періоду лактації на 25 %.
Однак зазначені роботи не освітлюють в повній мірі вплив техніко- технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання на ефективність ма- шинного доїння і відповідно до цього шляхи їх вирішення.
Отже, як зазначено у праці [29], варіантом подолання відповідних трудно- щів щодо встановлення взаємодії молочно-доїльного обладнання з тваринами є проведення відповідних досліджень.
З метою усунення різних порушень в управлінні машинним доїнням і отри- мання високих надоїв, необхідно встановити вплив техніко-технологічних пара- метрів молочно-доїльного обладнання на ефективність машинного доїння [30].
Таким чином, рішення проблеми підвищення ефективності машинного до- їння вимагає дослідження, доопрацювання й вдосконалення ключових поло- жень та елементів системи технологічних заходів й технічних засобів, що пред- ставляє як науковий, так й практичний інтерес.
3. Мета і завдання дослідження
Метою дослідження є встановлення впливу техніко-технологічних параме- трів молочно-доїльного обладнання з верхнім молокопроводом і доїльними апаратами одночасної дії на ефективність машинного доїння. Отримані резуль- тати дозволять зв’язати техніко-технологічні параметри вакуумної системи мо- лочно-доїльного обладнання з верхнім молокопроводом і доїльними апаратами одночасної дії зі швидкістю молоковіддачі корів, що забезпечить ефективний процес доїння.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:
– провести теоретичні дослідження впливу техніко-технологічних параме- трів молочно-доїльного обладнання з верхнім молокопроводом і доїльними апаратами одночасної дії на ефективність машинного доїння;
– експериментально дослідити вплив техніко-технологічних параметрів вакуумної системи молочно-доїльного обладнання з верхнім молокопроводом і доїльними апаратами одночасної дії на ефективність машинного доїння;
– встановити адекватність математичної моделі отриманих закономірностей.
4. Матеріали та методи дослідження
Експериментальні дослідження проводились у виробничих умовах (ТОВ
«Долинська», Бердянський район, Запорізька обл.) (Україна) на доїльній уста- новці типу УДМ (рис. 1), яка відповідала вимогам ISO 5707. Установка мала точки для підключення комплекту приладового устаткування для визначення її техніко-технологічних параметрів згідно з ISO 3918.
For
reading
only
Для виміру швидкості молоковіддачі використовувався індивідуальний лі- чильник молока виробництва ВАТ «Брацлав» (Україна). Для виміру техніко- технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання використовувався відкалібрований комплект приладового устаткування, що відповідає вимогам ISO 6690. Силу натягу дійкової гуми визначали за допомогою динамометра PCE FG 200 (похибка – 0,01 Н) згідно з ГОСТ 270-75. Тривалість доїння вимі- рювалось секундоміром.
а б
Рис. 1. Доїльна установка: а – загальний вигляд; б – з індивідуальним лічильни- ком молока
Для проведення досліджень впливу технічних параметрів вакуумної сис- теми молочно-доїльного обладнання на швидкість молоковіддачі корів було обрано групу здорових тварин у кількості 10 голів. Тварини були однієї породи і віку, раціон і моціон на період досліджень був однаковим.
Дослідження по визначенню залежностей технічних параметрів вакуумної системи молочно-доїльного обладнання на швидкість молоковіддачі проводи- лись із застосуванням методу математичного планування багатофакторного ек- сперименту. Метод дозволяє визначити рівняння регресії другого порядку [31].
2
1 1 1
,
k k k
о і і іj i j іі і
k k k
у a a x a x x a x
(1)де аo, аі, аij, aii – коефіцієнти регресії, xi, xj – незалежні змінні фактори.
Для визначення рівнянь регресії необхідно закодувати фактори досліджень за допомогою перетворення
Not
a reprint
i o i ,
i
A A
X
(2)
де Xi – значення фактора у закодованому вигляді (приймає значення від –1 до +1), Ai – натуральне значення фактора, Aoi – натуральне значення фак- тора, яке відповідає закодованому значені 0, ε – натуральне значення інтер- валу варіації фактора.
Дослідження проводились за наступними факторами: робочий тиск вакуу- мної системи P (48–52 кПа), частота пульсацій n (50–65 хв-1), співвідношення тактів пульсацій δ (0,5–0,7), сила натягу дійкової гуми FН (50–70 Н). Робочий тиск вакуумної системи встановлювався за допомогою вакуумрегулятора. Спів- відношення тактів пульсацій і частота пульсацій регулювалися за допомогою гвинта дросельного каналу пульсатора. Сила натягу дійкової гуми регулюва- лась за рівнем ущільнювального поясу.
Критеріями оцінки досліджень були швидкість молоковіддачі V, л/хв і ви- трати повітря доїльного апарата Q, м3/год.
Швидкість молоковіддачі V розраховувалася за формулою
q , V
t
(3)
де q – кількість молока, що отримано під час доїння, л, t – час доїння, хв.
Дослідження проводились за ортогональним планом Бокса–Бенкіна друго- го порядку для 4 факторів (ВВ4). Загальна кількість дослідів складала 27.
Результати досліджень оброблялися з використанням програмного забезпе- чення «Wolfram Mathematica». Рівняння регресії визначалися по кожному з крите- ріїв оптимізації. Коефіцієнти регресії визначалися з використанням загальноприй- нятих формул для D-оптимальних планів дослідів [32]. За знайденими коефіцієн- тами регресії визначалася математична модель у закодованому вигляді.
Рівні варіацій факторів були обрані з аналізу впливу відмов вакуумної систе- ми молочно-доїльного обладнання на технологічний процес машинного доїння.
Відтвореність дослідів (10 повторювань) перевірялася з використанням критерію Кохрена, який обчислювався за відношенням максимальної дисперсії до суми усіх дисперсій. Розраховане значення критерію Кохрена порівнювалося з табличним [33]. При цьому дисперсія є однорідною за умови р≤табл.. У разі
ртабл дослід є не точним і потребує менших інтервалів варіації факторів, збі- льшення кількості повторів і підвищення точність вимірювального обладнання.
За критерієм Стьюдента обчислювалися довірливі межі випадкової похибки результатів вимірювань. Порівняння розрахованого критерію Стьюдента із табли- чним значенням дозволяє визначити значущість коефіцієнтів рівнянь регресії.
Перевірка гіпотези по адекватності встановлених моделей перевірялися з використанням критерію Фішера [32].
For
reading
only
Рівняння регресі [33] дозволяють оптимальні параметри факторів дослі- джень при визначені екстремумів відповідних критеріїв, який проводився мето- дом канонічного перетворення математичної моделі.
На основі отриманих рівнянь регресії з використанням програмного пакету
«Wolfram Mathematica» були побудовані поверхні відгуку при фіксованих зна- ченнях факторів досліджень.
У разі відмінності оптимальних значень факторів досліджень для двох і бі- льше критеріїв вирішувалась компромісна задача. Суть якої полягає у аналізі діапазонів оптимальних значень факторів із врахуванням найбільш вагомих критеріїв оптимізації. Математично ця задача розв’язується шляхом рішення системи відповідних рівнянь.
5. Результати встановлення впливу техніко-технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання на ефективність машинного доїння
5. 1. Теоретичні дослідження впливу техніко-технологічних параметрів молочно-доїльного обладнання на ефективність машинного доїння
Об’ємна швидкість виведення молока V з вимені тварини з використанням доїльного апарата представимо у вигляді залежності
c,
V q n N (4)
де V – об’ємна швидкість виведення молока, м3/с, q – віддача молока че- рез сфінктери, м3/такт, n – частота пульсацій доїльного апарата, такт/с, Nc – число дійок.
Об’ємна швидкість виведення молока є функцією, яка залежить від конс- труктивних і технологічних параметрів біотехнічної системи «тварина – доїль- на установка». Дослідження залежності (4) у розкритому вигляді дозволяє ви- значити характер і значення впливу конструктивно-технологічних параметрів доїльної установки на ефективність молоковіддачі.
Для подальших теоретичних досліджень припустимо наступне:
– тиск в об’ємі вимені в період молоковіддачі є постійною величиною;
– об’єм дійки і сфінктер у відкритому стані мають форму циліндру.
Для подальших розрахунків приймаємо наступні позначення (рис. 2):
– P0 – тиск молока в об’ємі вимені, Па;
– P – тиск в піддійковій камері, Па;
– d – діаметр сфінктера, м;
– υ – швидкість молока в дійковому каналі, м/с;
– L – довжина дійки, м;
– Z0, Z – геометричні напори, м.
Згідно рис. 2 рівняння Бернуллі для перерізу 0-0 має вигляд
2 0
0 ,
2
P P
Z Z
g g g
(5)
де ρ – густина молока, кг/м3, g – прискорення вільного падіння, м/с2.
Not
a reprint
1 1
0 0
Рис. 2. Схема взаємодії дійкової гуми з дійкою
У рівнянні (5) перенесемо відомі параметри в ліву частину, а невідомі – у праву рівності
2 0
0 ,
2
P P
Z Z
g g g
(6)
але Z0–Z=L тоді маємо
2
0 .
P P
L
g g
(7)
Знайдено швидкість потоку молока з отриманого рівняння (7) у вигляді функції діаметра сфінктера d і максимальної витрати молока Qmax. Середня швидкість потоку молока при цьому складатиме
For
reading
only
m a x 2
4Q .
d
(8)
Підставляючи значення (8) в рівняння (7) і перетворивши маємо
2 0
m a x .
4
d P P g L
Q
(9) Припускаємо, що витрата молока Q через сфінктер за однин такт смоктан- ня змінюється за параболічною кривою від часу (рис. 3)
2 ,
Q a t b t c (10)
де a, b, c – коефіцієнти.
,
,
Рис. 3. Графік залежності витрат молока крізь сфінктери дійки в період такту смоктання
Для визначення коефіцієнтів рівняння (10) використовуємо початкові умови
0 0 0 ,
t Q c
2
0 m a x,
2 3 2
d d d
t a t t
t t Q b Q
Not
a reprint
2 0 ,
d d d
t t Q a t b t
де td – максимальний час такту смоктання за яким припиняється процес молоковіддачі, с, t0 – час найбільшої віддачі молока через сфінктер, с.
Спільне рішення вищенаведених рівнянь дозволяє визначити їх коефіцієн- ти. Підставляючи їх в рівняння (10) отримуємо
2 2
m a x m a x m a x
2 2
4 4 4 d .
d d d
Q Q Q
Q t t t t t
t t t
(11) Візьмемо інтеграл рівняння (11) за часом і визначимо загальну кількість молока, виведеного за один такт смоктання
2
2 3
m a x m a x
2 2
0 0 0
2 3
m a x 2
1 1
d 4 d 4
2 3
1 1
4 .
2 3
c c tc
t t
d
d d d
c d c
d
Q t Q
q Q t t t t t t
t t t
Q t t t
t
(12) З урахуванням визначеного співвідношення тактів δ і частоти пульсацій n
с ,
р
t t
1
.
р с
n
t t
Маємо
1 .
tс
n
(13)
Підставляючи (13) у (12), отримуємо
2 m a x
2
2 2
1 1
4 .
2 3 1
1
d d
q Q t
t n n
(14) Підставивши значення (9) в рівняння (14), остаточно отримуємо
2 2
0
2 2 2
1 1
.
2 3 1
1
d d
d P P g L
q t
t n n
(15)
For
reading
only
Розглянемо рівновагу сил кільця дійкової гуми, що діють на дійку. З одно- го боку діє сила F P D Lc 1 . З іншого боку окружна сила в кільці, що виникає через натяг дійкової гуми F tD2 D D1L. Середня довжина поперечно- го перерізу дійковї гуми до натягнення 0 2 1,
2
С D D
а після натягнення
1 2 1 .
2
С D D D
Згідно закону Гука для дійкової гуми:
0 1
0 2 1
t Г Г .
С С D
E E
С D D
Перегрупувавши вищезгадані тотожності остаточ- но маємо
2 1
2 1 1
Г ,
c
E D D D D
P
D D D
(16)
де ΔD – абсолютна деформація дійкової гуми, м, Er – модуль Юнга дійкової гуми, Па, D2, D1, – зовнішній і внутрішній діаметри дійкової гуми відповідно, м.
З іншого боку, виходячи з рівняння рівноваги проекції всіх сил, що діють на кільце, мають вигляд P d Lc c F P d L. Окружна сила в дійці F cdc d L.
Згідно закону Гука для дійки: с c .
c
d E
d
Перегрупувавши вищезгадані тотож- ності остаточно маємо
,
c c
c c
c
P d E d d d
P d
d
(17)
де dc – діаметр дійки, м, Ec – модуль Юнга дійки, Па.
Абсолютну деформацію ΔD дійкової гуми можна представити наступ- ним чином
2 2
2 2
2 1
, 4
Н
Г
D D F D
E D D
(18)
де ε – відносна деформація, μ – коефіцієнт Пуасона, FH – сила натягнення дійкової гуми, Н.
Враховуючи рівняння (16)–(18), маємо вираз для розрахунку внутрішнього діаметра сфінктера дійки
Not
a reprint
2
2 2
2 1
2 2 2 2 2
1 2 1 2 1 2 1
2
4 4
. 4
c c
c
c Н Н
c
c c Г
E P d
d
E
P E F D F D
d D D
E D E D D D D E D D
(19)
Підставляючи значення рівнянь (15) в рівняння (4), остаточно отримаємо вираз для швидкості молоковіддачі
2 0
2 2
2
2
2 2
2 1
2 2 2 2 2
1 2 1 2 1 2 1
1 1
2 3 1
1
2
.
4 4
4
c d
d
c c
c
c Н Н
c
c c Г
P P g L
V N t
t n n
E P d
E
P E F D F D
d D D
E D E D D D D E D D
(20)
Таким чином, швидкість молоковіддачі залежить від величини робочого вакууму, співвідношення тактів, числа пульсацій доїльного апарата і сили натя- гу дійкової гуми.
Підставляючи в отриману теоретичну формулу (20) емпіричні коефіцієнти [34–36] і конструктивні параметри доїльного апарата, визначимо діапазон ро- бочих параметрів молочно-доїльного обладнання, за яких швидкість молоко- віддачі максимальна: P=52 кПа, n=57,6-58,8 хв-1, δ=0,59-0,64, FH=59,3–60,4 H.
Графіки впливу кожного параметра на швидкість молоковіддачі при фіксованих значеннях інших параметрів представлені на рис. 4.
48 49 50 51
1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45
лхв , V
n = 57,6 хв-
= 0,6 F = 60,1 H
Р, кПа 50 54 58 62
1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45
лхв , V
хв
, n
= 0,6 F = 60,1 H P = 52 кПа
а б
For
reading
only
50 55 60 65 1,35
1,375 1,40 1,425 1,45 1,475
лхв , V
FH
n = 57,6 хв-
= 0,6 P = 52 кПа
0,50 0,55 0,60 0,65
1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45
лхв , V
n = 57,6 хв- F = 60,1 H P = 52 кПа
в г
Рис. 4. Теоретична залежність швидкості молоковіддачі V: а – від робочого ва- кууму Р; б – від частоти пульсацій n; в – від сили натягу дійкової гуми FH; г –
від співвідношення тактів δ
c 4 , N
0 7 1 0 к П а , P
0 , 0 6 9 0 , 0 7 2 м ,
L
к г 3
1 0 2 7 ,
м
9 , 8 Н , g к г
0 , 3 9 0 , 4 6 c , td
1 0 , 0 2 0 0 , 0 2 5 м ,
D
2 0 , 0 3 5 0 , 0 4 1 м ,
D
1 8 2 2 к П а , Ec
3 2 0 3 5 0 к П а , EГ
0 , 7 5 .
Так показано (рис. 4) залежності швидкості молоковіддачі від величини робочого вакууму, співвідношення тактів, числа пульсацій доїльного апарата і сили натягу дійкової гуми.
Not
a reprint
5. 2. Результати експериментальних досліджень впливу техніко- технологічних параметрів вакуумної системи на ефективність машинно- го доїння
Експериментальні дослідження були проведені за планом Бокса-Бєнкіна другого порядку для 4 факторів. При цьому використовувався математичний апарат планування багатофакторного експерименту за D-оптимальним планом.
За фактори досліджень було вибрано: робочий тиск вакуумної системи (x1), ча- стота (x2) і співвідношення тактів пульсацій доїльного апарата (x3) та сила натя- гу дійкової гуми (x4). Критеріями оптимізації є швидкість молоковіддачі y1 і ви- трати повітря доїльного апарата y2.
Згідно результатів теоретичних досліджень було створено математичну мо- дель впливу досліджуваних факторів на ефективність машинного доїння [37].
Вплив факторів досліджень на швидкість молоковіддачі у вигляді рівняння регресії в закодованому вигляді має вигляд
2 2
1 1 1 2 1 2 2
-1 7 2
3 1 3 2 3 3 4
-1 8 -1 7 2
1 4 2 4 3 4 4
1, 3 9 5 0 ,1 8 6 0 , 0 6 8 0 , 0 3 2 0 , 0 0 5 0 ,1 3 2
0 , 0 1 5 4 , 6 1 0 0 ,1 1 5 0 ,1 0 4 0 , 0 2 3
0 , 0 0 2 5 8 , 0 1 0 5 , 7 6 7 1 0 0 ,1 7 7 .
y x x x x x x
x x x x x x x
x x x x x x x
(21)
При 95 %-ому рівні довірчої ймовірності для рівняння (21) дисперсії одно- рідні, а значення критерію Кохрена G=0,06364<G0,05(9, 26)=0,0958.
Дисперсія адекватності рівняння регресії Sад=0,0522; дисперсія похибки Sy=0,0659; критерій Фішера F=1,04<F0,05(16, 234)=1,687; модель є адекватною.
Згідно критерію Стьюдента значущими є коефіцієнти при наступних чле- нах рівняння регресії: x1, x2, x3, x4, x2x3, x1x2, x1x4, x12, x22, x32, x42.
Згідно вищезазначеного рівняння регресії (21) має вигляд
2
1 1 1 2
2
1 2 2 3 2 3
2 2
3 4 1 4 4
1, 3 9 5 0 ,1 8 6 0 , 0 6 8 0 , 0 3 2 0 , 0 0 5 0 ,1 3 2 0 , 0 1 5 0 ,1 1 5 0 ,1 0 4 0 , 0 2 3 0 , 0 0 2 5 0 ,1 7 7 .
y x x x
x x x x x x
x x x x x
(22)
У розкодованому вигляді модель (22) має вигляд
2 2 1
4 3 2
1 2 1
4 3 2
5 7 ,1 7 1, 7 6 1, 6 9 1 0 1, 6 5 1 0
3 , 3 1 0 2 , 3 4 1 0 3 , 5 3
1, 5 3 1 0 1 0 , 4 1 2 , 0 8 1 0
1, 3 0 1 0 1, 7 6 1 0 .
H
H H
V P P n
P n n
n F
P F F
(23)
