RU2203535C2

RU2203535C2 - Apparatus for automatic detachment of milking unit

Info

Publication number: RU2203535C2
Application number: RU2001110277/13A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Некрашевич; нов В.М. Уль; В.М. Ульянов; нов А.Ю. Кирь; А.Ю. Кирьянов; И.А. Москвитин
Original assignee: Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: animal farming. SUBSTANCE: apparatus has drum mounted on frame, cord wound onto drum and joined through connecting member with suspension part of milking unit, pneumatic engine and rotor eccentrically mounted in pneumatic engine casing and provided with blades positioned for contacting with surface of rotor chamber. Pneumatic engine is connected through reducing transmission to drum. Rotor of pneumatic engine has axial pneumatic channel, and blades are made curved and are pivotally connected with their one ends on its surface. Friction-type reducing transmission has conical contacting members formed, respectively, on drum internal surface and on roller fixed on splined joint pin. Pneumatic chamber has flexible member and is divided by elastic membrane into two parts, one of parts being fixed on rotor shaft end and communicated with internal cavity of pneumatic channel and other part being equipped with splines and communicated with atmosphere. Splined joint pin is positioned in pneumatic chamber splines for axial movement and is connected with its end to elastic membrane. Apparatus is adapted for detachment of milking unit from animal's udder upon termination of milking process. EFFECT: increased efficiency, reduced animal care time and decreased labor intensity. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к манипуляторам, предназначенным для автоматизации процесса доения. The invention relates to agriculture, in particular to manipulators designed to automate the milking process.

Известны доильные аппараты с манипуляторами, содержащие устройства для снятия доильных стаканов с вымени, например манипулятор Винникова И.К. Манипулятор содержит доильные стаканы, коллектор, пульсатор, управляющее устройство с датчиком потока молока, исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов гибкой нитью, связанной с коллектором [1]. Known milking machines with manipulators, containing devices for removing teatcups from the udder, for example, the manipulator Vinnikova I.K. The manipulator contains milking cups, a collector, a pulsator, a control device with a milk flow sensor, an actuating mechanism for adding and removing milking cups with a flexible thread connected to the collector [1].

Исполнительный механизм для снятия доильных стаканов выполнен в виде пневмодвигателя возвратно-поступательного движения (пневмоцилиндра), он громоздок и весьма тяжел, что делает его мало пригодным для применения с переносными доильными аппаратами. The actuator for removing milking cups is made in the form of a reciprocating air motor (pneumatic cylinder), it is bulky and very heavy, which makes it unsuitable for use with portable milking machines.

Известно устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу [2]. A device is known for automatic removal of the milking machine, comprising a pneumatic motor mounted on a frame with a drum and a cord wound around it, an rotor shaft with blades eccentrically mounted in the housing of the pneumatic motor and connected to the drum through a reduction gear [2].

Корпус пневмодвигателя образует цилиндрическую роторную камеру с эксцентрично установленным в ней вращающимся ротором, в пазах которого попарно установлены лопатки, упирающиеся друг в друга через распорные штифты, при этом для герметизации лопаток в цилиндрическом корпусе требуется установка в пазах лопаток упругих герметизирующих полос. Все это усложняет конструкцию двигателя. В корпусе по мере износа упругих герметизирующих полос появится зазор между лопатками и распорными штифтами, что приведет к стукам и вибрации из-за действия центробежной силы при вращении ротора. The case of the air motor forms a cylindrical rotor chamber with a rotary rotor eccentrically installed in it, in the grooves of which blades are mounted in pairs, abutting against each other through spacer pins; in order to seal the blades in the cylindrical case, installation of elastic sealing strips in the grooves of the blades. All this complicates the design of the engine. In the case, as the elastic sealing strips wear out, a gap will appear between the blades and the spacer pins, which will lead to knocks and vibration due to the action of centrifugal force during rotation of the rotor.

Установка скользящих лопаток в роторе радиально не позволяет снимать с двигателя высокую мощность. Так как увеличение мощности из-за перепада давлений невозможно ввиду постоянного рабочего вакуума около 50 кПа, а повышение мощности двигателя за счет увеличения рабочей площади лопаток ведет к увеличению габаритов двигателя и его массы, что нежелательно для переносных доильных аппаратов. The installation of sliding blades in the rotor radially does not allow to remove high power from the engine. Since an increase in power due to a pressure drop is impossible due to a constant working vacuum of about 50 kPa, and an increase in engine power due to an increase in the working area of the blades leads to an increase in the size of the engine and its mass, which is undesirable for portable milking machines.

Из-за малой мощности двигателя для повышения крутящего момента выполнена понижающая передача в виде планетарного редуктора, что усложняет и удорожает устройство и требует дополнительных затрат времени на проведение технического обслуживания редуктора. Due to the low engine power, a reduction gear in the form of a planetary gearbox is made to increase the torque, which complicates and increases the cost of the device and requires additional time for maintenance of the gearbox.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании переносного доильного аппарата с компактным и недорогим устройством для автоматизации процесса доения. The problem to which the invention is directed, is to create a portable milking machine with a compact and inexpensive device for automating the milking process.

Технический результат от использования изобретения заключается в создании устройства для автоматического снятия доильного аппарата с повышенной эксплуатационной надежностью при упрощении и удешевлении конструкции. The technical result from the use of the invention is to create a device for automatic removal of the milking machine with increased operational reliability while simplifying and cheapening the design.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического снятия доильного аппарата, содержащем закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу; причем лопатки выполнены криволинейными и закреплены на валу ротора шарнирно одним концом, а понижающая передача выполнена фрикционной, контактирующие поверхности которой выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, шлицевым соединением через пневмокамеру связанным с валом ротора, при этом пневмокамера разделена эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, внутренней полостью связана с атмосферой, вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один конец его прикреплен к эластичной мембране, фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты. The technical result is achieved by the fact that in the device for automatic removal of the milking machine containing a pneumatic motor mounted on the frame with a drum and a cord wound around it, an rotor shaft with blades is eccentrically mounted in the housing of the pneumatic motor, connected to the drum through a reduction gear; moreover, the blades are made curved and mounted on the rotor shaft pivotally at one end, and the reduction gear is made friction, the contacting surfaces of which are tapered on the inner surface of the drum and the roller, by splined connection through a pneumatic chamber connected to the rotor shaft, while the pneumatic chamber is divided into two parts by an elastic membrane, one of which is rigidly fixed to the rotor shaft and communicated by the internal cavity with a pneumatic channel made along its axis, and the other, containing splines, the internal cavity connected with the atmosphere, a spline shaft is mounted in slots pneumatic chambers axially displaceable, with one end thereof secured to the elastic membrane, the frictional contact elements are open in a free position.

На фиг. 1 представлен рабочий узел, вид сбоку; на фиг.2 - рабочий узел, вид сверху; на фиг.3 - рабочий узел в разрезе; на фиг.4 - сечение по линии А-А на фиг.3; на фиг.5 - выносной элемент I на фиг.4. In FIG. 1 shows a working unit, side view; figure 2 - working node, top view; figure 3 - working node in section; figure 4 is a section along the line aa in figure 3; figure 5 - remote element I in figure 4.

Рабочий узел устройства автоматического снятия доильного аппарата содержит закрепленный на раме (не показано) пневмодвигатель 1, барабан 2 и понижающую фрикционную передачу 3, установленную между двигателем 1 и барабаном 2. The working unit of the automatic milking machine removal device comprises a pneumatic motor 1 mounted on a frame (not shown), a drum 2 and a friction reduction gear 3 mounted between the engine 1 and the drum 2.

Пневмодвигатель 1 содержит вал ротора 4, на наружной поверхности которого выполнены четыре (или более) цилиндрических паза 5, расположенные вдоль оси вала параллельно друг другу. Четыре (или более) лопатки 6-9 установлены в пазах 5 и имеют возможность поворачиваться в них. Для надежности крепления цилиндрическая поверхность лопатки, входящая в шарнир, охватывается поверхностью паза 5 более половины длины ее окружности. Кроме того, пневмодвигатель 1 имеет корпус 10, образующий цилиндрическую роторную камеру 11, в которой вал ротора 4 проходит вдоль ее центральной оси эксцентрично. The air motor 1 comprises a rotor shaft 4, on the outer surface of which there are four (or more) cylindrical grooves 5 located parallel to each other along the axis of the shaft. Four (or more) blades 6-9 are installed in the grooves 5 and have the ability to rotate in them. For reliability of attachment, the cylindrical surface of the blade included in the hinge is covered by the surface of the groove 5 for more than half its circumference. In addition, the air motor 1 has a housing 10 forming a cylindrical rotor chamber 11, in which the shaft of the rotor 4 extends eccentrically along its central axis.

Расширение цилиндрической роторной камеры 11 поперек вала ротора 4 является постоянным по окружности. Роторная камера 11 разделена лопатками 6-9 на четыре отдельные камеры 12-15, расположенные последовательно вокруг вала 4. Камеры 12-15 герметизированы относительно цилиндрической стенки роторной камеры 11 за счет широкой контактной поверхности криволинейных лопаток со стенками роторной камеры. Герметизация камер 12-15 относительно торцевых стенок роторной камеры осуществляется также за счет контакта трущихся поверхностей, с одной стороны, торцевой стенки корпуса 10, с другой, торцевой поверхности крышки 16 с торцевыми поверхностями лопаток 6-9. Корпус 10 имеет впускной элемент 17 для атмосферы, соединенный с роторной камерой 11 через впускной канал 18. Кроме того, корпус 11 имеет выпускной элемент 19 для соединения с источником вакуума, соединенный с роторной камерой 11 через выпускной канал 20. Канал 20 соединен каналом 21 с камерой переменного вакуума 22, выполненной в крышке 16. The expansion of the cylindrical rotor chamber 11 across the shaft of the rotor 4 is constant around the circumference. The rotor chamber 11 is divided by blades 6-9 into four separate chambers 12-15 located in series around the shaft 4. The chambers 12-15 are sealed relative to the cylindrical wall of the rotor chamber 11 due to the wide contact surface of the curved blades with the walls of the rotor chamber. The sealing of the chambers 12-15 relative to the end walls of the rotor chamber is also due to the contact of the rubbing surfaces, on the one hand, the end wall of the housing 10, on the other, the end surface of the cover 16 with the end surfaces of the blades 6-9. The housing 10 has an inlet element 17 for the atmosphere connected to the rotor chamber 11 through the inlet duct 18. In addition, the housing 11 has an outlet element 19 for connecting to a vacuum source connected to the rotor chamber 11 through the exhaust duct 20. Channel 20 is connected by channel 21 with chamber variable vacuum 22, made in the cover 16.

Вал ротора 4 по всей длине имеет осевой пневмоканал 23, который с одной стороны сообщен с камерой 22, а с другой - с полостью 24 пневмокамеры 25. Корпус пневмокамеры состоит из двух частей 26 и 27, между которыми зажата мембрана 28 с образованием двух полостей 24 и 29, подпружиненная относительно части корпуса 26 упругим элементом, например пружиной 30. Причем часть корпуса 26 жестко закреплена на торце вала ротора 4. Часть корпуса 27 снабжена шлицами, в которых установлен вал 31 с образованием шлицевого соединения 32. Вал 31 одним концом присоединен к мембране 28, а на другом его конце закреплен ролик 33 фрикционной передачи 3. Кроме того, в части корпуса 27 имеется отверстие 34, сообщающее полость 29 с атмосферой. Ролик 33 имеет коническую наружную поверхность, что обеспечивает более надежное сцепление при контакте с конической поверхностью барабана 2 с образованием фрикционной передачи 3. В свободном положении контактирующие элементы фрикционной передачи 3 разомкнуты. Вал ротора 4 установлен на двух подшипниках 35 и 36. Подшипник 35 находится в крышке 16 и дополнительно является герметизирующим уплотнением между роторной камерой 11 и камерой переменного вакуума 22. Подшипник 36 установлен в корпусе 10 и также исполняет роль герметизирующего уплотнения. При этом возможна установка дополнительного уплотнения. Барабан 2 установлен на одном радиально-упорном подшипнике скольжения 37 и фиксируется от осевого смещения, с одной стороны упираясь в торец подшипника 37, с другой - при помощи стопора 38, установленного в канавке корпуса 10. Барабан 2 снабжен фиксатором 39 для крепления шнура 40 с элементом 41 для соединения с коллектором доильного аппарата (не показан). The rotor shaft 4 along the entire length has an axial pneumatic channel 23, which is on the one hand connected with the chamber 22, and on the other with the cavity 24 of the pneumatic chamber 25. The housing of the pneumatic chamber consists of two parts 26 and 27, between which the membrane 28 is clamped with the formation of two cavities 24 and 29, spring-loaded relative to part of the housing 26 by an elastic element, for example, a spring 30. Moreover, part of the housing 26 is rigidly fixed to the end of the rotor shaft 4. Part of the housing 27 is provided with slots in which the shaft 31 is mounted to form a splined joint 32. The shaft 31 is attached to one end membrane 28, and the friction drive roller 33 is fixed at its other end. In addition, in the part of the housing 27 there is an opening 34 communicating the cavity 29 with the atmosphere. The roller 33 has a conical outer surface, which provides a more reliable grip in contact with the conical surface of the drum 2 with the formation of the friction gear 3. In the free position, the contacting elements of the friction gear 3 are open. The rotor shaft 4 is mounted on two bearings 35 and 36. The bearing 35 is located in the cover 16 and additionally is a sealing seal between the rotor chamber 11 and the variable vacuum chamber 22. The bearing 36 is installed in the housing 10 and also acts as a sealing seal. In this case, the installation of an additional seal is possible. Drum 2 is mounted on one angular contact plain bearing 37 and is fixed against axial displacement, abutting against the end face of bearing 37, on the other hand, by means of a stop 38 installed in the groove of housing 10. Drum 2 is equipped with a latch 39 for attaching the cord 40 s an element 41 for connecting to the collector of the milking machine (not shown).

Устройство для автоматического снятия доильного аппарата работает следующим образом. A device for automatic removal of the milking machine operates as follows.

При доении устройство вешается при помощи кронштейна рамы на вакуумпровод, соединяется с блоком управления и коллектором; вакуумпровод, блок управления и коллектор условно не показаны. В момент снятия доильного аппарата с вымени животного по завершении процесса доения от сигнала с блока управления приводится в действие пневмодвигатель 1 посредством сообщения выпускного элемента 19 с вакуумпроводом через воздушный шланг (не показан). В результате этого в выпускном канале 20 создается разряжение, а также в отдельных камерах 12-15, которые к этому времени также соединены с выпускным каналом 20. Таким образом, в положении, показанном на фиг.4, разряжение увеличивается в камерах 14 и 15. В то время как в камерах 12 и 13 находится атмосфера, что за счет разности давлений приводит к вращению вала ротора 4 по часовой стрелке совместно с пневмокамерой 25. When milking, the device is hung using the frame bracket on the vacuum pipe, connected to the control unit and the collector; vacuum pipe, control unit and collector are not conventionally shown. At the time of removal of the milking machine from the udder of the animal at the end of the milking process from the signal from the control unit, the air motor 1 is activated by communicating the outlet element 19 with a vacuum pipe through an air hose (not shown). As a result of this, a vacuum is created in the exhaust channel 20, as well as in separate chambers 12-15, which at this time are also connected to the exhaust channel 20. Thus, in the position shown in Fig. 4, the vacuum increases in the chambers 14 and 15. While in the chambers 12 and 13 there is an atmosphere, which, due to the pressure difference, leads to the rotation of the rotor shaft 4 clockwise together with the pneumatic chamber 25.

Одновременно вакуум проникает в камеру 22 по каналу 21, а затем по пневмоканалу 23 вала ротора 4 в полость 24 пневмокамеры 25. В результате этого на мембрану 28 с одной стороны действует атмосферное давление, образуемое за счет проникновения воздуха через отверстие 34, а с другой стороны - вакуум. Под действием разности давлений мембрана 28 прогибается, преодолевая усилие пружины 30, увлекая за собой вал 31 совместно с роликом 33, который входит в контакт с внутренней конической поверхностью барабана 2. Таким образом, барабан 2 вращается валом ротора 4 через понижающую фрикционную передачу 3. At the same time, the vacuum enters the chamber 22 through the channel 21, and then through the pneumatic channel 23 of the rotor shaft 4 into the cavity 24 of the pneumatic chamber 25. As a result, atmospheric pressure acts on the membrane 28 on the one hand, due to air penetrating through the opening 34, and on the other hand - vacuum. Under the action of the pressure difference, the membrane 28 bends, overcoming the force of the spring 30, entraining the shaft 31 together with the roller 33, which comes into contact with the inner conical surface of the drum 2. Thus, the drum 2 is rotated by the rotor shaft 4 through a reduction friction gear 3.

При вращении барабана 2 шнур 40 наматывается на его наружную поверхность и стягивает доильный аппарат с сосков животного, так как шнур 40 соединен с коллектором доильного аппарата соединительным элементом 41. После снятия доильного аппарата дояр подвешивает его на кронштейн (не показан) и отключает подачу вакуума к патрубку 19. When the drum 2 rotates, the cord 40 is wound on its outer surface and pulls the milking machine off the nipples of the animal, since the cord 40 is connected to the collector of the milking machine by a connecting element 41. After removing the milking machine, the milker hangs it on an arm (not shown) and turns off the vacuum supply to branch pipe 19.

При отключении вакуума от патрубка 19 мембрана 28 под действием пружины 30 вернется в исходное положение. При этом ролик 33 выйдет из контакта с внутренней конической поверхностью барабана 2, что обеспечит беспрепятственное вращение последнего при неподвижном вале ротора 4 пневмодвигателя 1. Это выполнено с целью не допустить вращение вала ротора пневмодвигателя против часовой стрелки во избежание поломки лопаток и уменьшения усилия при разматывании шнура во время одевания доильного аппарата на вымя животного. When you disconnect the vacuum from the pipe 19, the membrane 28 under the action of the spring 30 will return to its original position. In this case, the roller 33 will come out of contact with the inner conical surface of the drum 2, which will provide unobstructed rotation of the latter with the rotor shaft 4 of the air motor 1 stationary. This is done in order to prevent the rotor shaft of the air motor from rotating counterclockwise to avoid breaking the blades and reduce the force when unwinding the cord while dressing the milking machine on the udder of the animal.

Применение в устройстве для снятия доильных аппаратов пневмодвигателя с ротором, снабженным несколькими криволинейными шарнирно закрепленными одним концом лопатками, позволяет при работе узла обеспечивать надежное уплотнение. Кроме того, соединение лопаток с ротором через шарнирные элементы обеспечивает в процессе работы постоянное притирание их к стенкам роторной камеры за счет действия центробежной силы и силы тяжести самих лопаток, что повышает надежность узла и не требует замены лопаток в течение всего эксплуатационного срока службы узла. The use of a pneumatic motor with a rotor in the device for removing milking machines equipped with several blades articulated at one end of the blades allows the assembly to provide reliable sealing. In addition, the connection of the blades with the rotor through the hinge elements ensures that they are constantly rubbed against the walls of the rotor chamber due to the centrifugal force and gravity of the blades themselves, which increases the reliability of the assembly and does not require replacement of the blades during the entire operational life of the assembly.

Использование криволинейных шарнирно установленных одним концом лопаток позволяет снимать большую мощность с двигателя за счет увеличения рабочей площади, на которую действует перепад давлений по сравнению с радиально-установленными скользящими в роторе лопатками при тех же размерах двигателя. The use of curvilinear blades pivotally mounted at one end allows you to remove more power from the engine by increasing the working area, which is affected by the pressure drop compared to radially mounted sliding vanes in the rotor with the same engine sizes.

Получение большей мощности двигателя при сохранении или даже уменьшении габаритов пневмодвигателя позволяет применить простую и недорогую фрикционную передачу привода барабана для наматывания шнура по сравнению со сложным и дорогим планетарным редуктором. Использование фрикционной передачи с контактирующими элементами конической формы и применение пневмокамеры для их соединения позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства и получить надежное автоматическое сцепление контактирующих элементов без их замены по мере износа. Obtaining more engine power while maintaining or even reducing the size of the air motor allows the use of a simple and inexpensive friction drive of the drum drive for winding the cord compared to the complex and expensive planetary gearbox. The use of a friction gear with conical contacting elements and the use of a pneumatic chamber for their connection can increase the operational reliability of the device and obtain reliable automatic adhesion of the contacting elements without replacing them as they wear.

Источники информации
1. Патент РФ 2097965, 6 А 01 J 7/00, 1997 г.Sources of information
1. RF patent 2097965, 6 A 01 J 7/00, 1997

2. Патент РФ 2095973, 6 А 01 J 7/00, 1997 г. 2. RF patent 2095973, 6 A 01 J 7/00, 1997

Claims

1. A device for automatically removing the milking machine, comprising a pneumatic motor mounted on the frame with a drum and a cord wound around it, an rotor shaft with blades eccentrically mounted in the housing of the pneumatic motor, connected to the drum through a reduction gear, characterized in that the blades are made curved and mounted on the shaft the rotor is articulated at one end, and the reduction gear is made friction, the contacting surfaces of which are conical on the inner surface of the drum and the roller, spline Connections through a pneumatic chamber connected to the rotor shaft.

2. The device according to claim 1, characterized in that the pneumatic chamber is divided by an elastic membrane into two parts, one of which is rigidly fixed to the rotor shaft and communicated by an internal cavity with a pneumatic channel made along its axis, and the other containing slots is connected with its cavity the atmosphere.

3. The device according to claim 2, characterized in that the spline connection shaft is mounted in the slots of the pneumatic chamber with the possibility of axial movement, while one end of it is attached to an elastic membrane.

4. The device according to claim 1, characterized in that the frictional contacting elements in the free position are open.