新疆农业大学机械交通学院 畜牧业机械学课程论文 题目： 挤奶设备概述 姓名与学号： 张博文 113731239 指导教师： 郭俊先 年级与专业： 大四 机制 112班 所在学院： 机械交通学院 课程评分： 二零一四年 十二 月十日1 1 0挤奶设备概述 机械交通学院张博文（机制 112，113731239） 【摘 要】 本文介绍和分析了目前为止绝大多数对挤奶设备的研究。 这些研究从挤奶设备的种类、结构、原理、组成和发展概况等方面 着手。随着农业产业结构的不断调整和人们生活水平的提高，对鲜 奶及奶制品的需求量与日俱增，从而促进了奶牛业的迅猛发展。挤 奶是牛奶生产过程的关键环节，其技术水平的高低直接影响牛奶生 产的效率及质量，对挤奶设备的研究将有助于解决牛奶产业的相关 问题。 关键词：挤奶设备；概述；奶牛饲养 【Abstract】This paper introduces and analyzes the most so far the study of milking equipment. These studies from milking equipment types, structure, principle, composition and development survey of the aspects such as. With the continuous adjustment of agricultural structure and people living standard rise, increasing demand for milk and milk products, so as to promote the rapid development of milk cow industry. Milk is a key link in the process of milk production process, its level of technology directly affect the efficiency and quality of milk production, the study of milking equipment will help solve the problem of milk industry related. Keywords：Milking equipment; Overview; Dairy farming1 1 1 前 言随着农业产业结构的不断调整和人民生活水平的日益提高，奶牛养殖业这 个古老的传统产业正在崛起，并渐已成为极具发展潜力的朝阳产业。中国的奶 牛饲养量逐年递增，2006 年全国奶牛存栏量已达 1300 万头多。奶牛业的迅速 发展促进了其集约化程度的不断提高，传统手工挤奶逐渐被取代机械挤奶已 成为必然趋势。机械挤奶是奶牛场的主要生产环节。采用机械挤奶可降低劳动 强度，节约生产成本，提高牛奶产量和质量，减少乳房炎发病率，是实现奶业 生产现代化的重要措施之一。据统计，目前国内机械化挤奶水平，包括大型和 中型挤奶设备还不到奶牛饲养量需求的 18%，严重地制约了奶牛业的发展，行 业发展规划预期未来 5 年内将达 50%。因此，对国内外挤奶设备的现状和发展 动态进行研析，为进一步研发我国新型机械化挤奶设备有着重要的现实意义。 1.挤奶设备的发展状况目前 ,欧、美和日本一些发达国家挤奶机械化程度较高。 20世纪 80年代 以来 ,意大利、西班牙、日本、前苏联和东欧各国挤奶机械的数量不断增长 , 近年来又研制和完善了多种类型的挤奶设备。 随着计算机技术不断应用于奶牛 场 ,欧美、荷兰、前苏联在挤奶机的研制和开发方面已基本实现现代化 ,电子 自动控制设备不断出现。 发达国家现代化奶牛场的挤奶过程除用手工取、套挤 奶装置外已基本实现自动化。 1987年末 ,荷兰研制的世界上第一台挤奶机器 人原形的问世 ,使挤奶设备迈出了智能化的一步。最近由英国农业工程研究所 ( Silsoe Research Insti-tute)研制成功的挤奶机器人 ,实现了挤奶过程的全 部自动化。 目前市场上推出的机器人挤奶系统有两种 ,两种系统都有奶牛应 “拜访”的挤奶箱 ,一种系统有一机械臂 ,可以应付 1个或 3个挤奶箱;另一 系统在每个挤奶箱里都设有一机器人。 其中一种机器人正在 Lelystad市 “Waiboerhoeve”实验农场里进行实验 ,此项研究始于 1983年 Gascoigne Melotte公司对一种智能挤奶机的研制。 该农场还有另外一种机器人系统尚未 面市 ,此系统的奶杯定位是基于对奶杯距离的计算 ,并借助一视频系统。 日本 久保田(Kubota)公司研制的带有一台移动机器人的自动挤奶系统 ,能用超声波 传感器查出奶牛乳头位置后自动套上奶杯 ,在荷兰挤奶机器人已经对农民出售。 我国挤奶设备的研制和使用始于 20世纪 50年代。 1958年开始仿制前苏 联三节拍桶式挤奶机 , 60年代 ,上海和北京的一些农牧场试制和应用了旋转 式挤奶台 ,自 1986年我国与阿法拉伐农务有限公司合作以来 ,生产出鱼骨式、 提桶式、管道式和中置式等挤奶设备。目前机械挤奶在我国迅速发展 ,京、津 沪等大中城市 ,使用机械化挤奶的程度已超过80% ,尤其是较大型奶牛场基本 实现了挤奶机械化。 纵观国内外挤奶机的发展 ,主要是在脉动器、集乳器和奶杯等部件上进行 开发、研究。尽管各种脉动器的结构不同 ,其基本工作原理都相同。 目前 ,脉1 1 2 动器的形式以二节拍气动式居多 ,气动脉动器的优点是整个脉动系统结构简单 ,不 用节拍控制器 ,不怕潮湿。 前东德 Impulsa公司生产的 M66型脉动器 ,西德 Westfalia 公 司 生 产 Westfalia 脉 动 器、 丹 麦Strangko公司生产的 Strangko脉动器都是气动式脉动器。随着泌乳生理的深入研究 ,考虑到前后乳 区产奶量不同的问题 ,交替形式脉动器呈增多趋势 ,西欧、美国和日本等国家 都采用交替二节拍脉动器。国外在电子脉动控制器方面进步很快 ,德国研制的 脉动器自动控制系统 ,通过两个环形电极测定奶流量 ,将其与参考信号进行比 较 ,以此来调节挤奶真空度、脉动频率和脉动比率。 英国研制的一种脉动器程 序控制装置可以产生范围很宽的脉动频率和节拍比 ,还可以转换脉动形式。 日 本奥利安公司生产的挤奶机上用的气动双膜双阀脉动器 ,可以通过调节孔的大 小调节脉动频率。 我国在借鉴国外先进技术的基础上 ,已研制出各种气动、电 动脉动器 ,电子脉动控制器有同步脉动控制器和交替式脉动控制器。 2.挤奶设备的类型及特点 2.1发展阶段及类型 挤奶技术及其设备伴随着科技发展而不断发生变化，其发展大致经历了 4 个阶段：真空挤奶装置二重室挤奶杯结构和性能完善的新型挤奶机挤奶 机器人。目前，国内外挤奶设备按挤奶装置的形式划分主要分为提桶式（如图 1）、推车式、管道式（如图2）、挤奶台等几种类型。其中，提桶式和推车式 均采用真空机构挤奶；管道式是在提桶式的基础上加一根挤奶管道、集乳瓶、 奶泵等来实现挤奶；鱼骨式、坑道式、侧开门个体式等各种挤奶台是将奶牛集 中在挤奶台中挤奶。1 1 3图1 提桶式挤奶设备 图2 管道式挤奶设备 2.2 特点分析 推车式挤奶设备方便灵活、操作维护简单、使用可靠、抽气率较低，但真 空储备不够，存在掉杯现象等；提桶式挤奶设备受场地因素限制小，棚架相对 简单、配套设备规模适中、易操作，具有良好扩展性、适用范围广等优点；管 道式挤奶设备可最大限度地利用牛舍，在全封闭系统中收集牛奶，可保证鲜奶 质量，但个体计量比较困难；挤奶台属于大棚管道系统，可方便地加设各种附 属装置，以实现挤奶性能与自动控制（如自动脱落、牛奶自动计量等），并且 目前挤奶的高新技术应用绝大多数集中在挤奶台上。 综上所述，提桶式和推车式适用于 50 头规模以下的牛群，管道式挤奶设 备对 100 头左右牛群规模很适合，挤奶台适用于 200 头以上的牛群。以上几 种挤奶设备可以有效地提高牛奶卫生水平，也可降低挤奶劳动强度、提高劳动 效率，但是通过综合比较其性价比，提桶式挤奶机被公认为是我国目前奶农较 易接受的一种挤奶设备。 3.挤奶设备的组成及关键部位性能 3.1挤奶系统挤奶设备主要由挤奶器总成组成，它是挤奶器的核心部件。挤奶器是套在 奶牛乳头上接受外部设备提供的动力产生真空脉动，对奶牛乳头产生吸吮，使 乳汁快速排出的设备。良好的挤奶器能够模仿犊牛的吸吮动作，对乳头提供适 度的刺激，动作柔和、脉动频率稳定，真空曲线良好，能快速地将前后乳区中 所含的不同乳量的乳汁在基本相同的时间内全部吸吮挤完。 3.1.1奶衬奶衬（橡胶内套）是一个具有弹性的圆筒，由吸嘴、内筒及整体或分开的 短管组成。性能良好的奶衬应该内壁光滑柔软而有弹性，与乳头呈带状接触， 能够为乳头提供很好的保护。 3.1.2奶杯1 1 4奶杯是套在奶衬外面的不锈钢（或其它坚硬材料）制成的外壳，它能够与 奶衬形成一个真空脉动室。良好的奶杯应该具有一定的质量（最好为不锈钢）， 能够防止挤奶时由于奶杯过轻，造成奶杯在真空的作用下向上爬动，引起乳房 内乳导管的拥塞，使挤干奶量显著增加。 3.1.3脉动器 脉动器是利用挤奶机真空系统提供的真空源，产生稳定节拍和频率的真空 脉动装置。脉动器控制部分有电控制和气动控制两种。脉动器一般有两个重要 参数，即脉动频率和脉动比率（或节拍比）。如图 3所示。图3 脉动器 (1) 脉动频率。脉动器每分钟完成真空交替变化的次数。各生产厂家均有 规定的数值，并可根据世界各地的环境、牛只品种不同进行调整。大量实验表 明，国内奶牛适应的最佳脉动频率大约为 60次/min。 (2) 脉周期。一般一个脉动周期包括吸吮和挤压两个动作，又称为两节拍， 并可划分为 a 、b、c 、d 等 4 个阶段。如图3所示。图4 移动式真空记录曲线 3.1.4集乳器 集乳器是一个具有一定容积、能够把 4 个奶杯吮吸下来的牛奶汇集起来， 并将其输入长奶管的装置（如图5）。一个品质好的集乳器应该具有的特点： 一是应该具有足够大的体积，使内腔真空稳定，排奶顺畅；二是应采用透明、 无毒、坚韧，用耐酸碱的材料制造；三是应具有良好的导流性，能把牛奶对乳 头的反向冲击减少到最低限度；四是一般集乳器上都开有一个小孔，孔的位置1 1 5 应避免使牛奶形成涡流，进气小孔的大小要恒定。在正常工作真空下，小孔的 进气量为 410L/min 自由空气。图5 接奶装置 3.1.5长奶管 长奶管是把奶从集乳器输入到主奶管（不锈钢）的重要连接件，其性能的 好坏直接影响到挤奶机的性能和牛奶的质量。长奶管要求内径足够大，不应小 于 12.5mm，内壁光滑、软硬适中，并有一定的弹性，在工作真空度（50kPa） 下不变形，无毒且耐酸碱清洗液。一些发达国家还规定必须使用新型复合材料 （如硅胶）制成的透明奶管，这样的奶管观察、清洗都很方便，并且使用寿命 长。 3.2真空系统 真空系统是为挤奶系统提供正常工作的动力源。现代挤奶机理论要求：真 空系统应在额定真空度下，能够提供足够大的抽气余量，使得挤奶机在任何工 作条件下真空系统内的真空度恒定不变。 3.2.1真空泵真空泵是使真空管路中产生真空的抽气泵。目前，使用最广泛的是旋片式