CC BY
74
Предпосылки разработки модели механической стимуляции рефлекса молокоотдачи коров
А.А. Аверкиев, д.с.-х.н., профессор,
Е.Г. Баловнева, к.т.н., Оренбургский ГАУ
Рефлекс молокоотдачи при машинном доении вызывается оператором путём воздействия на организм коровы по трём каналам:
1 — безусловнорефлекторная преддоильная стимуляция (подготовка вымени к доению);
2 — безусловнорефлекторная доильная стимуляция (воздействие доильного аппарата);
3 — условнорефлекторная стимуляция (стереотип условий доения).
Раздражение молочной железы телёнком вызывает наиболее быстрое наступление рефлекса молокоотдачи и наиболее полное его проявление. Доение коров руками вызывает рефлекс примерно такой же интенсивности.
Безусловнорефлекторная преддоильная стимуляция — преддоильная подготовка вымени, включающая обмывание, массаж и сдаивание первых струек молока, играет основную роль в вызове полноценного рефлекса молокоотдачи.
Эффективность преддоильной подготовки определяют три фактора: длительность, усилие и место приложения раздражения.
При ручной стимуляции на животное действует ряд факторов, оказывающих условно- и безусловнорефлекторное воздействие. Время доения, внешний вид, запах доярки, однообразие приёмов работы с животными — условные раздражители. Манипуляции доярки, связанные с подмыванием и сдаиванием первых струек молока, массажем вымени, будут безусловны-
ми раздражителями, вызывающими рефлекс молокоотдачи.
Большое внимание в научных исследованиях уделяется вопросу механической стимуляции, которая выполняется оператором машинного доения или специальными подготовительными устройствами. Преддоильная стимуляция, осуществляемая оператором, заключается в обмывании и вытирании вымени коровы с одновременным массажем. Эффект ручного массажа заключается в воздействии на гладкую мускулатуру протоков и цистерн вымени. При воздействии оператор машинного доения наносит разнообразные раздражения нервным окончаниям, расположенным на коже вымени, сосков и их оснований, в результате чего возникает рефлекс молокоотдачи.
В течение всей жизни вымя коровы подвергается со стороны человека целенаправленному воздействию, имеющему своей целью получить от животного максимально возможное количество молочной продукции. Одним из способов такого воздействия является массаж вымени. В зависимости от назначения массажа различают следующие его виды: массаж вымени нетелей и первотёлок; преддоильный массаж лактирующих коров; дополнительный стимулирующий массаж во время доения.
Механическая стимуляция молокоотдачи подготовительными устройствами способствует более полному опорожнению вымени коровы. Время машинного доения уменьшается на 13,3%, производительность доильной установки увеличивается на 10,4%. Механический способ
стимуляции позволяет более стабильно готовить вымя к дойке: увеличивается не только производительность доильной установки, но и продуктивность коров. Однако широкое распространение механических устройств сдерживается несовершенством их конструкций. Известно достаточно много попыток механизировать массаж вымени. Разработанные устройства различны по конструктивным решениям и выполняемым операциям [1—4].
Значительную группу составляют устройства, в которых подмывание и массаж вымени осуществляются одновременно при помощи струй жидкости. Эти струи могут подаваться на вымя различными способами.
В устройстве на рис. а струи жидкости вытекают из отверстий, выполненных на внутренней поверхности трубки, изогнутой в виде конической спирали. Сама трубка вращается внутри кожуха, предотвращающего разбрызгивание жидкости. После окончания обмывания и массажа в ту же трубку нагнетается подогретый воздух, который подсушивает вымя. Известен ещё ряд устройств, выполненных по этому принципу
Подача струй жидкости на вымя осуществляется из разбрызгивателя, выполненного в виде кольца, верхняя часть которого перфорирована (рис. б). При этом сам разбрызгиватель установлен на основании в виде тележки, которая по направляющим подводится под вымя животного и отводится от него. В устройстве на рис. в очистка вымени осуществляется струями воды, вытекающей из разбрызгивателей, выполненных в виде трубок с отверстиями. После прекращения подачи жидкости вакуумметрическое давление подаётся в полости подпружиненных колпаков, расположенных радиально. Колпаки, сжимаясь и разжимаясь, массируют вымя.
Входящие в данную группу устройства удобны в эксплуатации, так как осуществляют бесконтактную обработку вымени. Сила удара струй о вымя легко регулируема; очистке и массажу одновременно подвергается вся поверхность вымени. Однако, несмотря на все достоинства подобных устройств, качество очистки вымени и стимуляция рефлекса молокоотдачи оставляют желать лучшего. Поэтому во многих конструкциях действие струй на вымя дополняется различными механическими устройствами.
Л.П. Карташов и С.А. Соловьёв предлагают (рис. г) использовать для этих целей щётки, устанавливаемые на разбрызгиватель и воздействующие на вымя в процессе его очистки и массажа с боковых сторон. Всё устройство при помощи пневмокамеры совершает вертикальные возвратно-поступательные движения с частотой, определяемой пульсатором [5].
В устройстве, представленном на рис. д, предлагают использовать для этих целей радиально
расположенные поворотные щётки, устанавливаемые в чаше с разбрызгивателями и приводимые во вращение пневмодвигателем или при помощи электропривода [6].
В описанных выше устройствах массаж вымени осуществляется при помощи массажных щёток с одновременным орошением и обмыванием вымени струями жидкости.
Одним из наиболее простых технических средств, предназначенных для возбуждения рефлекса молокоотдачи и массажа вымени коров в процессе доения, является вакуумномеханический массажник (рис. е), предложенный В.Ф. Королёвым [7].
Определение физиологически необходимых параметров стимуляции включает в себя измерение проявления и реализации рефлекса молокоотдачи при нанесении нормированных механических раздражений заданной продолжительности.
С целью подтверждения теоретических исследований и оценки степени влияния предлагаемых технических средств для массажа вымени, мы разработали методику проведения экспериментов, которая включает в себя лабораторные и производственные испытания массажников. При разработке технологического оборудования для обработки вымени в качестве базовой модели мы использовали устройство для санитарной обработки вымени [8].
Предметом теоретических исследований является модель взаимодействия исполнительных органов массажников с выменем и сосками коровы. Исходной посылкой принимаем силовое воздействие на основание вымени исполнительного органа массажника в виде гибких шлангов и на основания сосков — упругих деформаторов, расположенных на доильных стаканах (рис. ж).
При взаимодействии двух объектов возникает картина упруго деформированного тела — вымени, характер деформации которого определяется рядом выражений
ГБ 7 ёг
Ь . . ; (1)
и
п
^(а2 + г)(Ь2 + е)е ёг
В =
п о (Ь2 + г)^(а2 + г)(Ь2 + г)г ГБ 7 ёг ;
п о (Ь2 + г)^(а2 + г)(Ь2 + г)г
(2)
(3)
где а, Ь — полуоси области контакта; к — глубина деформации;
_2
О
1
О
.|2 Л
— постоянная вели-
Е Е
V у
чина, зависящая от упругих свойств соприкасающихся тел;
1
.■По
А, В — главные значения тензора кривизны, связанные с главными радиусами кривизны в точке касания Ль Л2, К-\, ^ 2 обеих поверхностей следующими соотношениями:
2( А + В) = — + — + -1 + —;
я Я Я я
(4)
4( А - В)
- 2соб ф
Я
-2 -“1
\ /
2 +
1
—+ -
1______1
Я1 Я2
2+
уЯ1 Я2
---Г + " .
Я1 Я2
1
(5)
V 1 - /
где ф — угол между теми нормальными сечениями поверхностей, в которых радиусы кривизны расположены.
Сила воздействия массажного элемента на сосок вымени равна (рис. и)
Рс = Ра + рь — Гср — ^ (6)
где Ра — сила, действующая на мембрану от атмосферного давления;
РЬ — сила, действующая на мембрану от разрежения в межстенном пространстве доильного стакана;
Рср — сила упругости сосковой резины;
Рм — сила упругости мембраны;
Рс — сила воздействия массажного элемента на сосок вымени.
В данном случае мы можем использовать определение искомой величины усилия из следующего выражения:
р,.
V
(ё2 - й2 )
V м мэ '
п2
СР й р 4 ёмэ
(7)
где Ратм — атмосферное давление, Па;
Рв — значение рабочего разрежения в меж-стенном пространстве доильного стакана, Па;
ём — диаметр мембраны, м;
Ср — объёмный коэффициент жесткости сосковой резины, Н/м;
юр — поперечная деформация сосковой резины, м;
См — объёмный коэффициент жёсткости мембраны, Н/м;
юм — поперечная деформация мембраны, м. Таким образом, зная конструктивные параметры и, соответственно, задаваясь значениями силового воздействия, можно определить величину и характер деформации тканей соска и вымени.
Литература
1. А.С.609516 СССР, МКИ А0П7/00.Устройство для подготовки вымени коров к доению / А.И. Вдовин, В.И. Дерябин, А.П. Макаров. № 2406327/30-15. Заявл. 27.09.76. Опубл. 05.06.78. № 21.
2. А.С.938845 СССР, МКИ А0П7/00. Устройство для подмывания и массажа вымени / Л.П. Карташов, Ж.А. Нурписов. № 2909927/30-15. Заявл. 15.04.80. Опубл. 30.06.82. Бюлл. № 24.
3. А.С.974979 СССР, МКИ А0П7/00. Устройство для подмывания и массажа вымени / С.А. Соловьёв, А.А. Курочкин. № 3228491/30-15. Заявл. 19.12.80. Опубл. 23.11.82. Бюлл. № 43.
4. А.С.1042697 СССР, МКИ А0Ш/00. Устройство для обработки вымени / Л.П. Карташов, С.А. Соловьёв. № 3434247/30-15. Заявл. 03.05.82. Опубл. 23.09.83. Бюлл. № 35.
5. А.С.808072 СССР, МКИ А0П7/00. Устройство для санитарной обработки вымени / Л.П.Карташов, С.А. Соловьёв, А.Б. Холодилин. № 2754234/30-15. Заявл. 17.04.79. Опубл. 28.02.81. Бюлл. № 8.
6. А.С.1147299 СССР, МКИ А0Ш/00. Устройство для обработки вымени коровы перед дойкой / А.В. Седов, В.Д. Шеповалов, А.Е. Самохвалов, А.В. Спутелис. № 3665102/30-15. Заявл. 06.09.83. Опубл. 30.03.85. Бюлл. № 12.
7. Королёв В.Ф. Доильные машины. М.: Машиностроение, 1969.
8. А.С. 1509006 СССР, МКИ А0П7/00. Устройство для санитарной обработки вымени коров / Е.Г. Баловнева, С .А. Соловьёв. № 4259722/30-15. Заявл. 15.04.87. Опубл. 23.09.89. Бюлл. № 35.
1
1
4
