Жидкостно мозаичная модель клеточной мембраны


Жидкостно-мозаичная модель мембраны

В 1972 г. Сингер и Николсон (Singer, Nicolson) предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны, согласно которой белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном  бислое. Они образуют в нем как бы своеобразную мозаику, но поскольку бислой этот жидкий, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение.

Покрывающая клетку тонкая мембрана напоминает пленку мыльного пузыря — она тоже все время «переливается».

На рисунке представлено плоскостное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны и ее трехмерная модель.

Ниже суммированы известные нам данные, касающиеся строения и свойств клеточных мембран.

1. Толщина мембран составляет около 7 нм.

2. Основная структура мембраны — фосфолипидный бислой.

3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекул обращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.

4. Гидрофобные хвосты обращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.

5. Фосфолипиды находятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутри бислоя — перемещаются в латеральном направлении.

6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.

7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.

8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфо-липидов; вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.

9. Некоторые мембранные белки лишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь.

10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные  цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами  и гликолипидами.

11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.

12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.

С помощью световой и электронной микроскопии в клетках выявлены разнообразные мембранные структуры. Все они имеют сходный химический состав и принцип организации, но в зависимости от типа мембран и их функций соотношение химических компонентов и детали строения могут отличаться.

Мембраны состоят из липидов, белков и углеводов (рис.16). Липиды составляют в среднем 40% сухой массы мембран. Среди них преобладают фосфолипиды (до 80%).

Основным функциональным компонентом биологических мембран являются белки. Но только образовав прочные комплексы с липидами, они способны проявлять активность.

Поверхностные белки (около 30% от общего количества мембранных белков) размещены на наружной и внутренней поверхностях мембран и связанные с последними электрическими силами непосредственно или через двухвалентные катионы, преимущественно Са2 + и Mg2 +. Они легко отделяются от мембран после разрушения клеток.

Внутренние белки (почти 70% общего количества мембранных белков) погружены в двойной слой липидов на разную глубину, а в некоторых случаях пересекают мембрану насквозь. Такие белки связывают обе поверхности мембраны.

Углеводы входят в состав мембран не самостоятельно, а образуют комплексы с белками или липидами.

Организация биологических мембран. Сейчас общепринятой является модель растворимо-мозаичной строения мембран (рис.16). Такое название произошло от того факта, что около 30% липидов тесно связаны с внутренними белками, а остальное - находится в жидком состоянии, где «плавают» липопротеиды. Молекулы липидов размещены в виде двойного слоя, их полярные гидрофильные «головки» обращены к внешней и внутренней сторон мембран, а гидрофобные неполярные «хвосты» - внутрь.

Если посмотреть на мембрану сверху, то она напоминает мозаику, созданную полярными «головками» липидов, поверхностными и внутренними белками. Толщина мембран варьирует в довольно широких пределах в зависимости от их типа. Мембраны клеток эукариот и прокариот сходны по строению.

Между молекулами белков или их частями часто существуют поры (канальцы), заполненные водой. Молекулы, входящие в состав мембран, способные перемещаться, благодаря чему мембраны быстро возобновляются за незначительных повреждений, образуются над оголенными участками цитоплазмы, могут легко сливаться друг с другом, растягиваться и сжиматься, например, при движении клеток или изменения их формы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2
  • барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.
  • транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов. Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза. При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.

    Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивает в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+).

  • матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.
  • механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.
  • энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;
  • рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы). Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней.
  • ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.
  • осуществление генерации и проведения биопотенциалов. С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.
  • маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены

7)Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос — пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану (обычно мелкие молекулы проходят, крупные не проходят).Простая диффузия-По пути простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь липидный бислой. Направление простой диффузии определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O2,N2,бензол) и полярные маленькие молекулы (CO2, h3O, мочевина). Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).

8)Активный транспорт — перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану (трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

Различные транспортные АТФазы, локализованные в клеточных мембранах и участвующие в механизмах переноса веществ, являются основным элементом молекулярных устройств — насосов, обеспечивающих избирательное поглощение и откачивание определенных веществ (например, электролитов) клеткой. Активный специфический транспорт неэлектролитов (молекулярный транспорт) реализуется с помощью нескольких типов молекулярных машин — насосов и переносчиков. Транспорт неэлектролитов (моносахаридов, аминокислот и других мономеров) может сопрягаться с симпортом — транспортом другого вещества, движение которого по градиенту концентрации является источником энергии для первого процесса. Симпорт может обеспечиваться ионными градиентами (например, натрия) без непосредственного участия АТФ.

9)эндоцитоз (англ. endocytosis) — процесс поглощения веществ клетками путем втягивания (инвагинации) участка клеточной мембраны и образования в цитоплазме мембранного пузырька (эндосомы) с внеклеточным содержимым. Обратный процесс называется экзоцитозом.

Описание

С помощью эндоцитоза клетка утилизирует отработанные поверхностные рецепторы, импортирует необходимые макромолекулы, а также захватывает бактерии, вирусы и другие чужеродные агенты в процессе иммунной защиты. Вещества, предназначенные для деградации, направляются в лизосомы. Различают несколько механизмов эндоцитоза: фагоцитоз (рецептор-опосредованный захват крупных частиц, таких, как бактерии и мертвые клетки), макропиноцитоз (образование больших внутриклеточных пузырьков с внешним материалом), кавеолярный путь (захват вещества путем образования маленьких пузырьков размером 50–100 нм), рецептор-опосредованный эндоцитоз (см. рис.).

Эндоцитоз является основным механизмом поступления в клетку нанолекарств и терапевтических генов. С одной стороны, он может быть использован для направленной доставки наночастиц в клетки, с другой, — может опосредовать побочные эффекты. Например, функционализация углеродных нанотрубок фосфатидилсерином (липидом, являющимся фагоцитарным сигналом для макрофагов) позволяет направить трубки в макрофаги по фагоцитарному механизму, а коньюгация магнитных наночастиц с антителами к онкомаркерам направляет частицы в раковые клетки по рецептор-опосредованному эндоцитозу. Токсические эффекты наночастиц, например, полупроводниковых квантовых точек, используемых для in vivo диагностики, напрямую коррелируют с уровнем их интернализации клетками, которая также опосредована эндоцитозом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 3

Многие клетки иммунной системы обладают таким свойством как фагоцитоз. Фагоцитоз – это явление, при котором одна клетка «пожирает» другую.

Способность одних клок фагоцитировать другие была открыта еще Мечниковым И.И., который помещал споры гриба в тело рачка дафнии и наблюдал, как споры были атакованы клетками рачка, поглощены и переварены.

Фагоцитоз состоит из 8 этапов:

  • Приближения фагоцита к микробной клетке, которое возможно благодаря хемотаксису — движению по химическому следу.
  • Прилипания фагоцита к объекту поглощения. Возможно это благодаря наличию на поверхности фагоцита специфичных рецептором к определенному объекту, то есть своеобразных химических замочков, с помощью которых микроорганизм или его часть «пристегиваются» к фагоциту.
  • После прилипания объекта мембрана фагоцита должна подготовиться к его поглощению, происходит это под воздействием фермента С-протеинкиназы.
  • После того как мембрана фагоцита приходит в готовность, наступает погружение объекта в цитоплазму.
  • При погружении соприкасающаяся с объектом часть мембраны фагоцита вгибается вовнутрь клетки, постепенно обвалакивая объект, в результате чего вокруг объекта образуется оболочка из мембраны фагоцита. Окруженный оболочкой объект называется фагосомой.
  • Образовавшаяся фагосома сливается с лизосомами, которые представляют собой микроскопические пузырьки содержащие множество ферментов расщепляющих белки, жиры и углеводы. В результате такого слияния происходит
  • Расщепление объекта.
  • Завершается фагоцитоз выбросом переваренных остатков объекта, которые уже не принесут организму никакого вреда.
  • В качестве объекта фагоцитоза могут выступать бактерии, вирусы, грибки, и другие частицы, которые не являются генетически родственными организму.

Если происходит расщепление объекта, то фагоцитоз называется завершенным, если объект уцелел, то незавершенным.

Пиноцитоз(от греч. Пено - пью, впитываю) - захват и поглощение клеткой жидкости вместе с растворенными в них соединениями. Процесс пиноцитоза подобен фагоцитоза, но происходит преимущественно благодаря вгинанню мембраны. Пиноцитоз наблюдают у клеток различных организмов.

10)Экзоцитоз (от греч. Έξω — внешний и κύτος — клетка) — у эукариот клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы (мембранные пузырьки) сливаются с внешней клеточной мембраной. При экзоцитозе содержимое секреторных везикул (экзоцитозных пузырьков) выделяется наружу, а их мембрана сливается с клеточной мембраной. Практически все макромолекулярные соединения (белки, пептидные гормоны и др.) выделяются из клетки этим способом.

Экзоцитоз может выполнять три основные задачи:

  • доставка на клеточную мембрану липидов, необходимого для роста клетки;
  • высвобождение различных соединений из клетки, например, токсичных продуктов метаболизма или сигнальных молекул (гормонов или нейромедиаторов);
  • доставка на клеточную мембрану функциональных мембранных белков, таких как рецепторы или белки-транспортёры. При этом часть белка, которая была направлена внутрь секреторной везикулы, оказывается выступающей на наружной поверхности клетки

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

Жидкостно-мозаичная модель мембраны

В 1972 г. Сингер и Николсон (Singer, Nicolson) предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны, согласно которой белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном бислое. Они образуют в нем как бы своеобразную мозаику, но поскольку бислой этот жидкий, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение. Покрывающая клетку тонкая мембрана напоминает пленку мыльного пузыря — она тоже все время «переливается».

На рисунке представлено плоскостное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны и ее трехмерная модель.

Ниже суммированы известные нам данные, касающиеся строения и свойств клеточных мембран.

1. Толщина мембрансоставляет около 7 нм.

2. Основная структура мембраны— фосфолипидный бислой.

3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекулобращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.

4. Гидрофобные хвостыобращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.

5. Фосфолипидынаходятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутрибислоя— перемещаются в латеральном направлении.

6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.

7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.

8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфо-липидов; вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.

9. Некоторые мембранные белкилишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь.

10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами и гликолипидами.

11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.

12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.

5) Химический состав мембран. С помощью световой и электронной микроскопии в клетках выявлены разнообразные мембранные структуры. Все они имеют сходный химический состав и принцип организации, но в зависимости от типа мембран и их функций соотношение химических компонентов и детали строения могут отличаться.

Мембраны состоят из липидов, белков и углеводов (рис.16). Липиды составляют в среднем 40% сухой массы мембран. Среди них преобладают фосфолипиды (до 80%).

Основным функциональным компонентом биологических мембран являются белки. Но только образовав прочные комплексы с липидами, они способны проявлять активность.

Поверхностные белки (около 30% от общего количества мембранных белков) размещены на наружной и внутренней поверхностях мембран и связанные с последними электрическими силами непосредственно или через двухвалентные катионы, преимущественно Са2 + и Mg2 +. Они легко отделяются от мембран после разрушения клеток.

Внутренние белки (почти 70% общего количества мембранных белков) погружены в двойной слой липидов на разную глубину, а в некоторых случаях пересекают мембрану насквозь. Такие белки связывают обе поверхности мембраны.

Углеводы входят в состав мембран не самостоятельно, а образуют комплексы с белками или липидами.

Организация биологических мембран. Сейчас общепринятой является модель растворимо-мозаичной строения мембран (рис.16). Такое название произошло от того факта, что около 30% липидов тесно связаны с внутренними белками, а остальное - находится в жидком состоянии, где «плавают» липопротеиды. Молекулы липидов размещены в виде двойного слоя, их полярные гидрофильные «головки» обращены к внешней и внутренней сторон мембран, а гидрофобные неполярные «хвосты» - внутрь.

Если посмотреть на мембрану сверху, то она напоминает мозаику, созданную полярными «головками» липидов, поверхностными и внутренними белками. Толщина мембран варьирует в довольно широких пределах в зависимости от их типа. Мембраны клеток эукариот и прокариот сходны по строению.

Между молекулами белков или их частями часто существуют поры (канальцы), заполненные водой. Молекулы, входящие в состав мембран, способные перемещаться, благодаря чему мембраны быстро возобновляются за незначительных повреждений, образуются над оголенными участками цитоплазмы, могут легко сливаться друг с другом, растягиваться и сжиматься, например, при движении клеток или изменения их формы.

studfiles.net

Жидкостно-мозаичная модель биологических мембран

В 1972 г. Джонатан Сингер и Гарт Николсон предложили жидкостно-мозаичную модель, объясняющую в общих чертах организацию биологических мембран. Согласно этой модели, мембраны представляют собой двумерные растворы определенным образом ориентированных фосфолипидов и глобулярных белков которые пронизывают мембрану насквозь (интегральные белки) или погружены в ее толщу (периферические белки).

Рис. 2. Жидкостно-мозаичная модель строения плазматической мембраны.

Большая часть мембранных фосфолипидов и гликолипидов представлена в виде бислоя который играет двоякую роль. Во-первых, небольшая часть мембранных липидов специфически связана с определенными мембранными белками и, вероятно, необходима для их функционирования. Во-вторых, будучи гидрофобными, мембранные фосфолипиды являются барьером проницаемости, обеспечивая одну из базовых функций клетки – барьерную (защитную), благодаря которой внутреннее содержимое клетки надежно отделено от внешней среды.

Молекулы белков встроены (интеркалированы) в фосфолипидный матрикс клеточной мембраны. Все мембранные белки свободно перемещаются в липидном матриксе в латеральном направлении, но не могут перемещаться в поперечном направлении, т.е. от одной поверхности мембраны к другой.

Благодаря высокой химической активности, специфическими белками выполняются многие важные функции мембран связанные с распознаванием сигналов, ферментативной активностью, преобразованием энергии, переносом веществ. Белки, прикрепленные к поверхности клеточной мембраны (в основном к внутренней ее части), называют периферическими, они, как правило, являются ферментами (ацетилхолинестераза, фосфатазы, аденилатциклаза, протеинкиназы). Некоторые интегральные белки также выполняют функцию ферментов, например АТФаза. Рецепторами и антигенами мембраны могут быть как интегральные, так и периферические белки. Белки, примыкающие к мембране с внутренней стороны, являются также составной частью цитоскелета, который обеспечивает дополнительную прочность клеточной мембране и ее эластичность.

Важнейшей функцией интегральных белков является перенос веществ через клеточную мембрану. (транспортная функция) – процесс, имеющий фундаментальное значение для всех живых клеток, так как обеспечивает обмен веществ и поддержание гомеостаза. Кроме того, за счет переноса заряженных частиц – ионов - работой транспортных систем поддерживается электрическая активность плазматической мембраны, лежащая в основе раздражимости и возбудимости.

Основную роль в возникновении и поддержании электрических состояний мембраны играют следующие ее транспортные системы: первично активного транспорта – ионные насосы (помпы), - работа которых обеспечивает формирование и восстановление заряда мембраны, и вторично активного транспорта – ионные каналы, - которые играют основную роль в изменении заряда мембраны при действии раздражителя.

Насосы представляют собой белковые молекулы, обладающие свойствами переносчика и АТФ-азной активностью. Обычно указывают на существование трех ионных насосов: натрий-калиевого, кальциевого и водородного, есть основание предполагать наличие и хлорного насоса. Насосы локализуются на клеточных мембранах или мембранах органелл клеток.

В результате работы ионных насосов плазматической мембраны создаются и поддерживаются трансмембранные ионные градиенты, определяющие заряд мембраны – мембранный потенциал:

· концентрация Na+, Ca2+, Cl– внутри клетки ниже, чем снаружи (в межклеточной жидкости)

· концентрация K+ внутри клетки выше, чем снаружи.

Натрий-калиевый насос (Na/K-АТФаза) — это интегральный белок клеточной мембраны, обладающий, как и все другие насосы, свойствами фермента, т. е. сам переносчик обеспечивает расщепление АТФ и освобождение энергии, которую он же сам и использует. Более трети энергии АТФ, потребляемой клеткой в состоянии покоя, расходуется на перенос только ионов Na+ и К+. Этот насос имеется в мембранах всех клеток и создает характерный признак живого — градиент концентрации Na+ и К+ внутри и вне клетки, что обеспечивает формирование мембранного потенциала и вторичный транспорт веществ. Главными активаторами насоса являются гормоны (альдостерон, тироксин), ингибирует насос недостаток энергии (кислородное голодание), его специфическими блокаторами являются строфантины, особенно уабаин. Работа натриевого насоса после удаления К+ из среды сильно нарушается.

Кальциевый насос локализуется в эндоплазматическом ретикулуме и в клеточной мембране, он обеспечивает транспорт Са2+. Насос строго контролирует содержание Са2+ в клетке, поскольку изменение содержания Са2+ в ней нарушает ее функционирование. Насос переносит Са2+ либо во внеклеточную среду (в гладких мышцах), либо в цистерны ретикулума (в поперечно-полосатых мышцах) и митохондрии (внутриклеточное депо Са2+).

Протонный насос работает в митохондриях .

Хлорный насос работает, по-видимому, подобно всем другим помпам и играет главную роль в процессах торможения ЦНС.

Механизм работы ионных насосов заключается в следующем. Na+/K+-насос переносит за один цикл 3Na+ из клетки и 2К+ в клетку . Это осуществляется в результате конформации (изменения третичной структуры) молекулы белка в форму при которой его активный участок способен связывать либо Na+ (форма Е1), либо К+ (форма Е2). При конформации Е1 активная часть белка обращена внутрь клетки где и связывает Na+, вследствие чего активируется его АТФ-аза, в результате белок превращается в форму Е2 и активный участок поворачивается наружу клеточной мембраны. Теперь он теряет сродство к Na+, который отщепляется, а приобретает сродство к иону К+ и соединяется с ним. Это снова ведет к изменению конформации переносчика: форма Е2 переходит в форму Е1 , а активный участок белка опять поворачивается внутрь клетки. При этом он теряет сродство к иону К+, который отщепляется, а белок приобретает снова сродство к иону Na+, т.е. цикл повторяется.

Насос является электрогенным, поскольку за один цикл выводится из клетки три иона Na+, а возвращаются в клетку два иона К+. Энергия расходуется только на перенос Na+. На Обеспечение одного цикла работы Na/K-помпы расходуется одна молекула АТФ.

Подобным образом работают и Са-АТФазыэндоплазматического ретикулума, а также клеточной мембраны, с тем лишь различием, что переносятся только ионы Са2+ и в одном направлении: из гиалоплазмы в эндоплазматический ретикулум либо наружу клетки.

Ионные каналы – интегральные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов по градиенту концентрации. Энергией для транспорта служит разность концентрация ионов по обе стороны мембраны (трансмембранный ионный градиент), который создается работой мембранных насосов.

Наличие ионных каналов впервые было доказано для мембран нервной ткани. Структурно каналы представляет собой, как бы, «поры» которые имеют устье и селективный фильтр, а управляемые каналы — и воротный механизм. Каналы способны пропускать ионы через мембрану с огромной скоростью, через один ионный канал может проходить 107- 108 ионов в секунду. Количество каналов на единицу площади мембраны так же очень велико, поэтому суммарный заряд переносимых ионов может быть относительно большим. Движение зараженных ионов, создает ток, текущий через плазматическую мембрану клетки. Изменение величины и направления этого тока, приводит к изменению заряда самой плазматической мембраны и воспринимается клеткой как изменение окружающей среды. Этот процесс и лежит в основе электрической природы раздражимости.

Классификация ионных каналов проводится по нескольким признакам.

· По возможности управления их функциейразличают управляемые и неуправляемые каналы (каналы

утечки ионов). Через неуправляемые каналы ионы перемещаются постоянно, но медленно. Управляемые каналы имеют управляемый воротный механизм, поэтому ионы через них могут проходить только при открытых воротах.

· По скорости движения ионов каналы могут быть быстрыми и медленными.

· Различают несколько видов управляемых ионные каналов в зависимости от активирующего или

инактивирующего их стимула. В обеспечении электрической активности клетки основную роль играют потенциал- и хемочувствительные каналы.

а) потенциалчувствительные (электроуправляемые) – их воротный механизм чувствителен к заряду мембраны (мембранному потенциалу). Состояние воротного механизма, состоящего из активационных и инактивационных ворот, определяет три состояния такого канала: «закрытый», «открытый» и «инактивированный».

В покое активационные ворота закрыты, инактивационные ворота открыты, канал находится в состоянии «закрытый». При снижении мембранного потенциала (деполяризации) на определенную (пороговую) величину активационные ворота открываются, и начинается транспорт ионов через канал (канал «открыт»). Это приводит к дальнейшей деполяризации мембраны, и как следствие к закрытию инактивационных ворот и прекращению транспорта ионов (канал «инактивирован»). «Инактивированный» канал, в отличие от «закрытого», не может быть открыт ни при каких условиях. Восстановление исходной величины мембранного потенциала (реполяризация) переводит канал в исходное состояние - «закрытый», и цикл его активности может быть повторен.

Рис.3. Состояния селективного ионного канала и условия перехода между ними.

б) хемо-чувствительные (хемо-управляемые) – воротный механизм этих каналов структурно связан с белком-рецептором чувствительным к определенным химическим веществам. При взаимодействии медиатора (лиганда) с рецепторами, расположенными на поверхности клеточной мембраны, в результате конформационных изменений, происходит открытие ворот этих каналов, поэтому их называют также рецепторуправляемыми каналами. Разрушение связи между рецептором и медиатором приводит к закрытию канала.

Следует отметить, что по современным представлениям, большинство каналов имеет смешанное регулирование: от заряда мембраны зависит вероятность открытия канала, а от химического регулятора - время нахождения в открытом состоянии.

Можно выделить также:

в) механочувствительные – эти каналы активируются и инактивируются сдавливанием и растяжением.

г) кальций-чувствительные – это один из примеров хемо-чувствительных каналов которые активируются кальцием, причем Са2+ может активировать как собственные каналы, например Са-каналы саркоплазматического ретикулума, так и каналы других ионов, например каналы ионов К+.

д) каналы, чувствительные ко вторым посредникам – расположены во внутриклеточных мембранах, они изучены недостаточно, так же как и кальций-чувствительные каналы.

Плазматическая мембраны возбудимых клеток может содержать потенциало-, хемо-, механо- и кальцийчувствительные каналы.

Каналы одного и того же вида могут влиять на активность друг на друга. Так, открытие одних электроуправляемых каналов способствует активации рядом расположенных электрочувствительных каналов, в то время как открытие одного хемо- или механочувствительного канала практически не влияют на состояние соседних таких же каналов. Частичная деполяризация клеточной мембраны за счет активации хемо- или механочувствительных каналов может привести к активации потенциалчувствительных каналов.

· В зависимости от селективностиразличают ионоселективные каналы, пропускающие только один

ион, и каналы, не обладающие селективностью. Имеются Na-, K-, Са-,С1- и Na/Ca-селективные каналы. Наиболее высока степень селективности потенциалчувствительных (потенциалзависимых) каналов, несколько ниже она у хемочувствительных (рецепторзависимых) каналов. Механочувствительные каналы являются вообще неселективными.

Один и тот же ион может транспортироваться несколькими видами каналов. Наиболее важными из них для формирования биопотенциалов являются следующие.

Каналы для К+:

а) неуправляемые каналы покоя (каналы утечки) через которые К+ постоянно выходит из клетки, что является главным фактором в формировании мембранного потенциала (потенциала покоя);

б) потенциалчувствительные, управляемые К-каналы;

в) К-каналы, активируемые Са2+;

г) каналы, активируемые и другими ионами и веществами, например ацетилхолином, что обеспечивает, например, гиперполяризацию миоцитов сердца.

Каналы для Na+ :

а) потенциалчувствительные быстрые Na-каналы — быстро активирующиеся при уменьшении мембранного потенциала, обеспечивают вход Na+ в клетку во время ее возбуждения;

б) рецепторуправляемые Na-каналы, активируемые ацетилхолином в нервно-мышечном синапсе, глутаматом — в синапсах нейронов ЦНС;

в) медленные неуправляемые Na-каналы — каналы утечки, через которые Na+ постоянно диффундирует в клетку и переносит с собой другие молекулы, например глюкозу, аминокислоты, молекулы-переносчики. Таким образом, Na-каналы утечки обеспечивают вторичный транспорт веществ и участие Na в формировании мембранного потенциала.

Каналы для Са2+:

а) медленные кальциевые потенциалчувствительные каналы (новое название:L-типа), медленно активирующиеся при деполяризации клеточной мембраны, обусловливают медленный входСа2+ в клетку и медленный кальциевый потенциал, например, у кардиомиоцитов. Имеются в исчерченных и гладких мышцах, в нейронах ЦНС;

б) быстрые кальциевые потенциалчувствительные каналы саркоплазматического ретикулума обеспечивают выход Са2+ в гиалоплазму и электромеханическое сопряжение.

Каналы для Cl- имеются в скелетных и сердечных миоцитах, эритроцитах, в небольшом количестве в нейронах и сконцентрированы в синапсах. Потенциалуправляемые С1-каналы имеются в кардиомиоцитах, рецепторуправляемые — в синапсах ЦНС и активируются тормозными медиаторами ГАМ К и глицином.

Предыдущая123456789Следующая

Дата добавления: 2015-07-07; просмотров: 6889; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

Лекция № 6. Эукариотическая клетка: цитоплазма, клеточная оболочка, строение и функции клеточных мембран

Цитоплазма — обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром; подразделяется на гиалоплазму (основное вещество цитоплазмы), органоиды (постоянные компоненты цитоплазмы) и включения (временные компоненты цитоплазмы). Химический состав цитоплазмы: основу составляет вода (60–90% всей массы цитоплазмы), различные органические и неорганические соединения. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Характерная особенность цитоплазмы эукариотической клетки — постоянное движение (циклоз). Оно обнаруживается, прежде всего, по перемещению органоидов клетки, например хлоропластов. Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает, так как, только находясь в постоянном движении, она может выполнять свои функции.

Гиалоплазма (цитозоль) представляет собой бесцветный, слизистый, густой и прозрачный коллоидный раствор. Именно в ней протекают все процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов. В зависимости от преобладания в гиалоплазме жидкой части или крупных молекул, различают две формы гиалоплазмы: золь — более жидкая гиалоплазма и гель — более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимопереходы: гель превращается в золь и наоборот.

Функции цитоплазмы:

  1. объединение всех компонентов клетки в единую систему,
  2. среда для прохождения многих биохимических и физиологических процессов,
  3. среда для существования и функционирования органоидов.

Клеточные оболочки

Клеточные оболочки ограничивают эукариотические клетки. В каждой клеточной оболочке можно выделить как минимум два слоя. Внутренний слой прилегает к цитоплазме и представлен плазматической мембраной (синонимы — плазмалемма, клеточная мембрана, цитоплазматическая мембрана), над которой формируется наружный слой. В животной клетке он тонкий и называется гликокаликсом (образован гликопротеинами, гликолипидами, липопротеинами), в растительной клетке — толстый, называется клеточной стенкой (образован целлюлозой).

Строение мембран

Все биологические мембраны имеют общие структурные особенности и свойства. В настоящее время общепринята жидкостно-мозаичная модель строения мембраны. Основу мембраны составляет липидный бислой, образованный в основном фосфолипидами. Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты; участок молекулы, в котором находится остаток фосфорной кислоты, называют гидрофильной головкой, участки, в которых находятся остатки жирных кислот — гидрофобными хвостами. В мембране фосфолипиды располагаются строго упорядоченно: гидрофобные хвосты молекул обращены друг к другу, а гидрофильные головки — наружу, к воде.

Помимо липидов в состав мембраны входят белки (в среднем ≈ 60%). Они определяют большинство специфических функций мембраны (транспорт определенных молекул, катализ реакций, получение и преобразование сигналов из окружающей среды и др.). Различают: 1) периферические белки (расположены на наружной или внутренней поверхности липидного бислоя), 2) полуинтегральные белки (погружены в липидный бислой на различную глубину), 3) интегральные, или трансмембранные, белки (пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом и с наружной, и с внутренней средой клетки). Интегральные белки в ряде случаев называют каналообразующими, или канальными, так как их можно рассматривать как гидрофильные каналы, по которым в клетку проходят полярные молекулы (липидный компонент мембраны их бы не пропустил).

Строение мембраны: А — гидрофильная головка фосфолипида; В — гидрофобные хвостики фосфолипида; 1 — гидрофобные участки белков Е и F; 2 — гидрофильные участки белка F; 3 — разветвленная олигосахаридная цепь, присоединенная к липиду в молекуле гликолипида (гликолипиды встречаются реже, чем гликопротеины); 4 — разветвленная олигосахаридная цепь, присоединенная к белку в молекуле гликопротеина; 5 — гидрофильный канал (функционирует как пора, через которую могут проходить ионы и некоторые полярные молекулы).

В состав мембраны могут входить углеводы (до 10%). Углеводный компонент мембран представлен олигосахаридными или полисахаридными цепями, связанными с молекулами белков (гликопротеины) или липидов (гликолипиды). В основном углеводы располагаются на наружной поверхности мембраны. Углеводы обеспечивают рецепторные функции мембраны. В животных клетках гликопротеины образуют надмембранный комплекс — гликокаликс, имеющий толщину несколько десятков нанометров. В нем располагаются многие рецепторы клетки, с его помощью происходит адгезия клеток.

Молекулы белков, углеводов и липидов подвижны, способны перемещаться в плоскости мембраны. Толщина плазматической мембраны — примерно 7,5 нм.

Функции мембран

Мембраны выполняют такие функции:

  1. отделение клеточного содержимого от внешней среды,
  2. регуляция обмена веществ между клеткой и средой,
  3. деление клетки на компартаменты («отсеки»),
  4. место локализации «ферментативных конвейеров»,
  5. обеспечение связи между клетками в тканях многоклеточных организмов (адгезия),
  6. распознавание сигналов.

Важнейшее свойство мембран — избирательная проницаемость, т.е. мембраны хорошо проницаемы для одних веществ или молекул и плохо проницаемы (или совсем непроницаемы) для других. Это свойство лежит в основе регуляторной функции мембран, обеспечивающей обмен веществ между клеткой и внешней средой. Процесс прохождения веществ через клеточную мембрану называют транспортом веществ. Различают: 1) пассивный транспорт — процесс прохождения веществ, идущий без затрат энергии; 2) активный транспорт — процесс прохождения веществ, идущий с затратами энергии.

При пассивном транспорте вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой, т.е. по градиенту концентрации. В любом растворе имеются молекулы растворителя и растворенного вещества. Процесс перемещения молекул растворенного вещества называют диффузией, перемещения молекул растворителя — осмосом. Если молекула заряжена, то на ее транспорт влияет и электрический градиент. Поэтому часто говорят об электрохимическом градиенте, объединяя оба градиента вместе. Скорость транспорта зависит от величины градиента.

Можно выделить следующие виды пассивного транспорта: 1) простая диффузия — транспорт веществ непосредственно через липидный бислой (кислород, углекислый газ); 2) диффузия через мембранные каналы — транспорт через каналообразующие белки (Na+, K+, Ca2+, Cl-); 3) облегченная диффузия — транспорт веществ с помощью специальных транспортных белков, каждый из которых отвечает за перемещение определенных молекул или групп родственных молекул (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды); 4) осмос — транспорт молекул воды (во всех биологических системах растворителем является именно вода).

Необходимость активного транспорта возникает тогда, когда нужно обеспечить перенос через мембрану молекул против электрохимического градиента. Этот транспорт осуществляется особыми белками-переносчиками, деятельность которых требует затрат энергии. Источником энергии служат молекулы АТФ. К активному транспорту относят: 1) Na+/К+-насос (натрий-калиевый насос), 2) эндоцитоз, 3) экзоцитоз.

Работа Na+/К+-насоса. Для нормального функционирования клетка должна поддерживать определенное соотношение ионов К+ и Na+ в цитоплазме и во внешней среде. Концентрация К+ внутри клетки должна быть значительно выше, чем за ее пределами, а Na+ — наоборот. Следует отметить, что Na+ и К+ могут свободно диффундировать через мембранные поры. Na+/К+-насос противодействует выравниванию концентраций этих ионов и активно перекачивает Na+ из клетки, а K+ в клетку. Na+/К+-насос представляет собой трансмембранный белок, способный к конформационным изменениям, вследствие чего он может присоединять как K+, так и Na+. Цикл работы Na+/К+-насоса можно разделить на следующие фазы: 1) присоединение Na+ с внутренней стороны мембраны, 2) фосфорилирование белка-насоса, 3) высвобождение Na+ во внеклеточном пространстве, 4) присоединение K+ с внешней стороны мембраны, 5) дефосфорилирование белка-насоса, 6) высвобождение K+ во внутриклеточном пространстве. На работу натрий-калиевого насоса тратится почти треть всей энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки. За один цикл работы насос выкачивает из клетки 3Na+ и закачивает 2К+.

Эндоцитоз — процесс поглощения клеткой крупных частиц и макромолекул. Различают два типа эндоцитоза: 1) фагоцитоз — захват и поглощение крупных частиц (клеток, частей клеток, макромолекул) и 2) пиноцитоз — захват и поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Явление фагоцитоза открыто И.И. Мечниковым в 1882 г. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивание, края ее сливаются, и происходит отшнуровывание в цитоплазму структур, отграниченных от цитоплазмы одиночной мембраной. К фагоцитозу способны многие простейшие, некоторые лейкоциты. Пиноцитоз наблюдается в эпителиальных клетках кишечника, в эндотелии кровеносных капилляров.

Экзоцитоз — процесс, обратный эндоцитозу: выведение различных веществ из клетки. При экзоцитозе мембрана пузырька сливается с наружной цитоплазматической мембраной, содержимое везикулы выводится за пределы клетки, а ее мембрана включается в состав наружной цитоплазматической мембраны. Таким способом из клеток желез внутренней секреции выводятся гормоны, у простейших — непереваренные остатки пищи.

  • Перейти к лекции №5 «Клеточная теория. Типы клеточной организации»

  • Перейти к лекции №7 «Эукариотическая клетка: строение и функции органоидов»

  • Смотреть оглавление (лекции №1-25)

licey.net

2.3. Жидкостно-мозаичная модель биомембран

Совокупность результатов, полученных физическими и химическими методами исследования дала возможность предложить новую модель строения биологических мембран – жидкостно-мозаичную (Сингер и Никольсон – 1972г.) Согласно Сингеру и Никольсону структурную основу биологической мембраны составляет двойной слой фосфолипидов, инкрустированный белками (рис. 2.6) подобно тому, как цветные камешки и стеклышки инкрустируют мозаичную картину. Различают поверхностные (или периферические) и интегральные белки.

Рис. 2.6. Жидкостно-мозаичная модель биологической мембраны. 1- поверхностные,2- интегральные белки.

Липиды находятся при физиологических условиях в жидком агрегатном состоянии, это позволяет сравнить мембрану с фосфолипидным морем, по которому плавают белковые «айсберги». Одним из подтверждений жидкостно-мозаичной модели является и тот факт, что, как установил химический анализ, в разных мембранах соотношение между содержанием белков и фосфолипидов сильно варьируется: в миэлиновой мембране белков в 2.5 раза больше, чем липидов, а в эритроцитах, напротив, белков в 2.5 раза меньше, чем липидов, в то время, как согласно «бутербродной» модели, соотношение количества белков и липидов во всех мембранах должно быть примерно одинаково.

Кроме фосфолипидов и белков в биологических мембранах содержатся и другие химические соединения. В мембранах животных клеток много холестерина (в сравнимом количестве с фосфолипидами и белками). Есть в мембранах и другие вещества, например, гликолипиды, гликопротеиды.

Жидкостно-мозаичная модель строения мембраны в настоящее время общепринята. Однако, как всякая модель, она дает довольно упрощенную и схематическую картину строения мембраны. В частности, обнаружено, что белковые «айсберги» не всегда свободно плавают в липидном море, а могут быть «заякорены» на внутренние (цитоплазматические) структуры клетки. К таким структурам относятся микрофиламенты и микротрубочки. Микротрубочки – полые цилиндры диаметром около 300 нм из особого белка – тубулина играют важную роль в функционировании клетки. (рис. 2.7)

Рис. 2.7 Гипотетическая модель плазматической мембраны (объяснения в тексте) .

Выяснилось также, что не все липиды в мембране расположены по принципу бислоя. Физические методы исследования показали также, что липидная фаза мембран содержит и небислойные структуры – участки, где липидные молекулы не образуют двойной слой, а, например, мицеллы (рис. 2.8).

Рис. 2.8 Мицеллы.

Изучением сложного химического состава мембран, мембранных белков и других веществ занимается наука биохимия. Основная область приложения биофизики – структурная основа мембраны – двойной слой фосфолипидных молекул.

На рис. 2.9 представлена схема строения молекулы лецитина (фосфотидилхолина) – одного из основных липидов клеточной мембраны.

Рис. 2.9 Схема строения молекулы лецитина – одного из основных мембранных фосфолипидов.

Молекула фосфолипида содержит полярную голову (производную фосфорной кислоты) и неполярный хвост (остатки жирных кислот). В голове фосфолипидной молекулы имеются две заряженные группы P-O– иN+(Ch4 )3, расположенные на некотором расстоянии друг от друга. Два разноименных заряда, равные по абсолютной величине, образуют электрический диполь (рис. 2.10).

Рис. 2.10 Электрический диполь.

Вектор дипольного момента =qнаправлен от (-) к (+).

В мембране содержатся разные фосфолипиды. Например, в мембране эритроцитов их около 20 видов. Варьируется химическая формула полярной головы молекулы. У некоторых фосфолипидов головы, кроме двух зарядов противоположного знака, создающих дипольный момент, но оставляющих молекулу в целом нейтральной, несут еще один нескомпенсированный отрицательный заряд, вследствие чего молекула оказывается заряженной отрицательно. Углеводородные хвосты фосфолипидной молекулы содержат приблизительно 20 атомов углерода, в хвосте может быть (1-4) двойных ненасыщенных связей.

Полярные головы молекул фосфолипидов – гидрофильны, а их неполярные хвосты – гидрофобны. В смеси фосфолипидов с водой, термодинамически выгодно, чтобы полярные головы были бы погружены в состоящую из полярных молекул воду, а их неполярные хвосты были бы расположены подальше от воды. Такое расположение амфифильных (имеющих и гидрофильную и гидрофобную части) молекул соответствует наименьшему значению энергии Гиббса: G = G min по сравнению с другими возможными расположениями молекул.

Очень существенным является то обстоятельство, что молекулы фосфолипидов имеют два хвоста. Такая молекула имеет форму, близкую к цилиндру (рис. 2.11). Из молекул фосфолипидов в водной среде происходит самосборка двухслойной мембраны. Присутствие молекул с одним хвостом разрушает клеточные мембраны (рис. 2.12)

а) б)

Рис. 2.11 Схематическое изображение «двуххвостовой» фосфолипидной молекулы – а) и схема образования бислойной мембраны из таких молекул – б).

а) б)

Рис. 2.12 Схематическое изображение «однохвостовой» фосфолипидной молекулы – а) и схема образования поры в мембране из «однохвостовых» молекул – б).

Фосфолипидные молекулы, лишенные одного из хвостов, образуют поры в бислойной мембране, нарушается барьерная функция мембран и клетка гибнет. Это наблюдается, например, при укусе некоторых ядовитых змей.

studfiles.net

Жидкостно-мозаичная модель биологических мембран

В 1972 г. Джонатан Сингер и Гарт Николсон предложили жидкостно-мозаичную модель, объясняющую в общих чертах организацию биологических мембран. Согласно этой модели, мембраны представляют собой двумерные растворы определенным образом ориентированных фосфолипидов и глобулярных белков которые пронизывают мембрану насквозь (интегральные белки) или погружены в ее толщу (периферические белки).

Рис. 2. Жидкостно-мозаичная модель строения плазматической мембраны.

Большая часть мембранных фосфолипидов и гликолипидов представлена в виде бислоя который играет двоякую роль. Во-первых, небольшая часть мембранных липидов специфически связана с определенными мембранными белками и, вероятно, необходима для их функционирования. Во-вторых, будучи гидрофобными, мембранные фосфолипиды являются барьером проницаемости, обеспечивая одну из базовых функций клетки – барьерную (защитную), благодаря которой внутреннее содержимое клетки надежно отделено от внешней среды.

Молекулы белков встроены (интеркалированы) в фосфолипидный матрикс клеточной мембраны. Все мембранные белки свободно перемещаются в липидном матриксе в латеральном направлении, но не могут перемещаться в поперечном направлении, т.е. от одной поверхности мембраны к другой.

Благодаря высокой химической активности, специфическими белками выполняются многие важные функции мембран связанные с распознаванием сигналов, ферментативной активностью, преобразованием энергии, переносом веществ. Белки, прикрепленные к поверхности клеточной мембраны (в основном к внутренней ее части), называют периферическими, они, как правило, являются ферментами (ацетилхолинестераза, фосфатазы, аденилатциклаза, протеинкиназы). Некоторые интегральные белки также выполняют функцию ферментов, например АТФаза. Рецепторами и антигенами мембраны могут быть как интегральные, так и периферические белки. Белки, примыкающие к мембране с внутренней стороны, являются также составной частью цитоскелета, который обеспечивает дополнительную прочность клеточной мембране и ее эластичность.

Важнейшей функцией интегральных белков является перенос веществ через клеточную мембрану. (транспортная функция) – процесс, имеющий фундаментальное значение для всех живых клеток, так как обеспечивает обмен веществ и поддержание гомеостаза. Кроме того, за счет переноса заряженных частиц – ионов - работой транспортных систем поддерживается электрическая активность плазматической мембраны, лежащая в основе раздражимости и возбудимости.

Основную роль в возникновении и поддержании электрических состояний мембраны играют следующие ее транспортные системы: первично активного транспорта – ионные насосы (помпы), - работа которых обеспечивает формирование и восстановление заряда мембраны, и вторично активного транспорта – ионные каналы, - которые играют основную роль в изменении заряда мембраны при действии раздражителя.

Насосы представляют собой белковые молекулы, обладающие свойствами переносчика и АТФ-азной активностью. Обычно указывают на существование трех ионных насосов: натрий-калиевого, кальциевого и водородного, есть основание предполагать наличие и хлорного насоса. Насосы локализуются на клеточных мембранах или мембранах органелл клеток.

В результате работы ионных насосов плазматической мембраны создаются и поддерживаются трансмембранные ионные градиенты, определяющие заряд мембраны – мембранный потенциал:

· концентрация Na+, Ca2+, Cl– внутри клетки ниже, чем снаружи (в межклеточной жидкости)

· концентрация K+ внутри клетки выше, чем снаружи.

Натрий-калиевый насос (Na/K-АТФаза) — это интегральный белок клеточной мембраны, обладающий, как и все другие насосы, свойствами фермента, т. е. сам переносчик обеспечивает расщепление АТФ и освобождение энергии, которую он же сам и использует. Более трети энергии АТФ, потребляемой клеткой в состоянии покоя, расходуется на перенос только ионов Na+ и К+. Этот насос имеется в мембранах всех клеток и создает характерный признак живого — градиент концентрации Na+ и К+ внутри и вне клетки, что обеспечивает формирование мембранного потенциала и вторичный транспорт веществ. Главными активаторами насоса являются гормоны (альдостерон, тироксин), ингибирует насос недостаток энергии (кислородное голодание), его специфическими блокаторами являются строфантины, особенно уабаин. Работа натриевого насоса после удаления К+ из среды сильно нарушается.

Кальциевый насос локализуется в эндоплазматическом ретикулуме и в клеточной мембране, он обеспечивает транспорт Са2+. Насос строго контролирует содержание Са2+ в клетке, поскольку изменение содержания Са2+ в ней нарушает ее функционирование. Насос переносит Са2+ либо во внеклеточную среду (в гладких мышцах), либо в цистерны ретикулума (в поперечно-полосатых мышцах) и митохондрии (внутриклеточное депо Са2+).

Протонный насос работает в митохондриях .

Хлорный насос работает, по-видимому, подобно всем другим помпам и играет главную роль в процессах торможения ЦНС.

Механизм работы ионных насосов заключается в следующем. Na+/K+-насос переносит за один цикл 2Na+ из клетки и 3К+ в клетку . Это осуществляется в результате конформации (изменения третичной структуры) молекулы белка в форму при которой его активный участок способен связывать либо Na+ (форма Е1), либо К+ (форма Е2). При конформации Е1 активная часть белка обращена внутрь клетки где и связывает Na+, вследствие чего активируется его АТФ-аза, в результате белок превращается в форму Е2 и активный участок поворачивается наружу клеточной мембраны. Теперь он теряет сродство к Na+, который отщепляется, а приобретает сродство к иону К+ и соединяется с ним. Это снова ведет к изменению конформации переносчика: форма Е2 переходит в форму Е1 , а активный участок белка опять поворачивается внутрь клетки. При этом он теряет сродство к иону К+, который отщепляется, а белок приобретает снова сродство к иону Na+, т.е. цикл повторяется.

Насос является электрогенным, поскольку за один цикл выводится из клетки два иона Na+, а возвращаются в клетку три иона К+. Энергия расходуется только на перенос Na+. На Обеспечение одного цикла работы Na/K-помпы расходуется одна молекула АТФ.

Подобным образом работают и Са-АТФазыэндоплазматического ретикулума, а также клеточной мембраны, с тем лишь различием, что переносятся только ионы Са2+ и в одном направлении: из гиалоплазмы в эндоплазматический ретикулум либо наружу клетки.

Ионные каналы – интегральные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов по градиенту концентрации. Энергией для транспорта служит разность концентрация ионов по обе стороны мембраны (трансмембранный ионный градиент), который создается работой мембранных насосов.

Наличие ионных каналов впервые было доказано для мембран нервной ткани. Структурно каналы представляет собой, как бы, «поры» которые имеют устье и селективный фильтр, а управляемые каналы — и воротный механизм. Каналы способны пропускать ионы через мембрану с огромной скоростью, через один ионный канал может проходить 107- 108 ионов в секунду. Количество каналов на единицу площади мембраны так же очень велико, поэтому суммарный заряд переносимых ионов может быть относительно большим. Движение зараженных ионов, создает ток, текущий через плазматическую мембрану клетки. Изменение величины и направления этого тока, приводит к изменению заряда самой плазматической мембраны и воспринимается клеткой как изменение окружающей среды. Этот процесс и лежит в основе электрической природы раздражимости.

Page 2

В состоянии покоя мембрана возбудимой клетки поляризована, т.е. имеется постоянная разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностью клеточной мембраны, причем наружная сторона заряжена положительно по отношению к внутренней. Эту разность потенциалов называют потенциалом покоя. Возникновение потенциала покоя – результат работы мембранных транспортных систем.

Ионные основы возникновения потенциала покоя.Физиологической основой потенциала покоя является неравномерное распределение различных ионов (прежде всего К+) между вне- и внутриклеточным пространством, создаваемое непрерывной работой Na+/К+ - АТФ-азы. Закачивая в клетку ионы К+, и удаляя из клетки ионы Na+, (в соотношении 3К+/2Na+), она создает мощнейший химический градиент этих ионов (10-15 раз) между вне- и внутриклеточным пространствами. Сам по себе, этот градиент не приводит к возникновению существенного заряда на мембране, т.к. заряд переносимых ионов одинаков, а электрогенность самой АТФ-азы невелика. Однако, возникающий градиент концентрации калия столь велик, что диффузия этого иона из клетки становится достаточно значимой. Кроме того, большая часть его «стравливается» через неспособные к инактивации К+ - каналы (каналы утечки).

Мембранный потенциал, возникающий в результате утечки К+, называют “равновесным калиевым потенциалом” (ЕК). Его можно рассчитать по формуле Нернста:

где R – универсальная газовая постоянная,

Т – температура (по Кельвину),

F – число Фарадея,

[К+]нар – концентрация ионов К+ снаружи клетки,

[К+]вн – концентрация ионов К+ внутри клетки.

Вынос дополнительного, положительного заряда наружу приводит к тому, что, наружная сторона плазматической мембраны заряжается положительно относительно своей внутренней стороны, т.е. возникает потенциал – потенциал покоя. Величина его близка к равновесному калиевому, но не равна ему. Эта разница объясняется тем, что свой вклад в формирование ПП вносят:

во-первых - поступление в клетку Na+ и Cl– через неселективные ионные каналы; при этом поступление в клетку Cl– дополнительно гиперполяризует мембрану, а поступление Na+ - дополнительно деполяризует ее; вклад этих ионов в формирование ПП невелик, т.к. проницаемость неселективных каналов для Cl– и Na+ в 2,5 и 25 раза ниже, чем для К+;

во-вторых – прямой электрогенный эффект Na+/К+ ионного насоса, возникающий в том случае, если ионный насос работает асимметрично (количество переносимых в клетку ионов K+ не равно количеству выносимых из клетки ионов Na+).

Поле, создаваемое избытком положительных ионов снаружи клетки формирует электрический градиент, который препятствует неограниченному выходу ионов К+ из клетки. Таким образом возникает динамическое равновесие способствующее непрерывному поддержанию определенной величины потенциала покоя.

Любая живая клетка поддерживает на мембране определенной величины потенциал. Его величина колеблется в значительных пределах, у возбудимых клеток его величина составляет обычно 60 - 90 мВ, у других тканей не превышает 10 мВ. Различные внешние воздействия, способные изменять ионную проницаемость мембраны, вызывают изменения величины ПП. Форма и последствия этих изменений зависят, при прочих равных условиях, от характеристик раздражителя.

Универсальным раздражителем для мембран возбудимых клеток является электрический ток, а все формы изменения величины ПП наблюдаются при внутриклеточном способе раздражения (с помощью электродов, один из которых введен внутрь клетки, а другой расположен на ее поверхности (см. рис.1)).

Эти формы представлены на рис 4.

При действии слабых импульсов постоянного электрического тока на мембране клетки под приложенными электродами развивается электротонический потенциал (ЭП) – сдвиг мембранного потенциала в сторону соответствующую полярности электрода. ЭП это пассивная реакция клетки на электрический раздражитель. Никакой физиологической реакцией клетки не проявляется, состояние ионных каналов и транспорт ионов при этом не изменяется, т.к. силы раздражителя не хватает для открытия воротного механизма канала, Поэтому ЭП не является возбуждением.

При действии более сильного тока возникает и более сильный сдвиг мембранного потенциала – локальный ответ. Локальный ответ (ЛО) – активная реакция клетки на электрический раздражитель, при котором происходит открытие потенциалчувствительных ионных каналов. Однако, транспорт ионов при этом изменяется незначительно, ток текущий через открытые каналы невелик и не способен повлиять на воротный механизм каналов находящихся вне поля действия электродов. Локальный ответ не проявляется заметной физиологической реакцией клетки, его называют местным возбуждением, т.к. это возбуждение не распространяется по мембранам возбудимых клеток. Такая форма электрической активности является основной для большинства клеток не способных к возбуждению, и реагирующих изменением мембранного потенциала только в месте действия раздражителя.

Рис. 4. Изменение мембранного потенциала при действии электрического тока разной силы

ЭП - электротонический потенциал,

ЛО – локальный ответ,

ПД – потенциал действия.

При достижении силы раздражителя определенной (пороговой) величины происходит быстрое, активное изменение потенциала покоя - потенциал действия (ПД), - быстрое колебание (спайк) мембранного потенциала, возникающее при возбуждении нервных, мышечных, некоторых железистых и растительных клеток; электрический сигнал, обеспечивающий быструю передачу информации в организме. Потенциал действия лежит в основе процесса возбуждения. Он характеризуется тем, что значение потенциала покоя клетки очень быстро уменьшается до 0 (деполяризация), и даже приобретает положительное значение (+20…+30 мВ), т.е. внутренняя сторона мембраны заряжается положительно относительно наружной. Затем значение МП быстро возвращается к исходному уровню. Сильная деполяризация клеточной мембраны во время ПД приводит к развитию физиологических проявлений возбуждения (сокращение, секреция и др.). Потенциал действия называют распространяющимся возбуждением, поскольку, возникнув в одном участке мембраны, он быстро распространяется во все стороны.

Механизм развития ПД практически одинаков для всех возбудимых клеток.

Ионные основы возникновения потенциала действия.В основе потенциала действия лежит увеличение проницаемости плазматической мембраны, прежде всего для ионов Na+, приводящее к нарушению (изменению) распределения этого иона между вне- и внутриклеточным пространством. Это изменение проницаемости вызывается действием раздражителя, который либо уменьшает заряд мембраны (деполяризует ее), что приводит к открытию воротного механизма электроуправляемых Na+ - каналов у места действия раздражителя, либо действует на воротный механизм хемо-управляемых Na+ - каналов через соответствующий рецептор.

Благодаря наличию химического градиента, через открытые каналы ионы Na+ свободно поступают в клетку и продолжают деполяризовать ее мембрану у места действия раздражителя. Когда величина деполяризации достигнет критической величины (порога), достаточной для открытия воротного механизма соседних каналов, процесс становится необратимым и распространяющимся.

Это состояние автоматического прогрессирующего нарушения мембранного заряда и есть суть возбуждения. Возбуждение пропорционально величине деполяризации, т.е. количеству входящих в клетку ионов, а величина деполяризации характеризуется амплитудой ПД и зависит от силы раздражителя.

Сильная и длительная деполяризация мембраны ведет к инактивации натриевых каналов и прекращению входа Na+. Недостаток положительно заряженных ионов (Na+) снаружи мембраны нарушает электрохимическое равновесие - потенциал покоя, что приводит к повышению калиевой проницаемости. Выход ионов калия наружу через неинактивируемые К+ каналы и потенциалчувствительные, управляемые К-каналы продолжается до восстановления электрохимического градиента т.е. потенциала покоя. Это фаза процесса возбуждения называется фазой реполяризацией.

Окончание процесса возбуждения и переход клетки в состояние физиологического покоя сопровождается активацией натрий - калиевого насоса перекачивающего ионы Nа+ из клетки, а ионы К+ - внутрь ее. В клетке восстанавливается способность к следующему акту возбуждения.

Таким образом, сущность процесса возбуждения заключается в следующем. Все клетки организма имеют электрический заряд, обеспечиваемый неодинаковой концентрацией анионов и катионов внутри и вне клетки. Различная концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки является следствием работы ионных насосов и неодинаковой проницаемости клеточной мембраны для разных ионов. При действии раздражителя на клетку возбудимой ткани изменяется проницаемость ее мембраны (сначала повышается для Na+ и быстро возвращается к норме, затем также, но более медленно изменяется для К+), вследствие чего ионы быстро перемещаются в клетку и из клетки согласно электрохимическому градиенту. Эта ответная реакция возбудимой клетки на раздражение, выражающаяся в быстром перемещении ионов в клетку и из клетки согласно электрохимическому градиенту, и есть возбуждение, основой которого является потенциал покоя.

Одиночный цикл возбуждения.

К возбудимым тканям относятся только те, клетки которых генерируют потенциал действия (ПД). Это мышечные и нервные клетки. Нередко к возбудимым тканям необоснованно относят и «железистую ткань», хотя железистой ткани нет, а имеются различные железы и железистый эпителий как вид тканей. В процессе активной деятельности железы в ней действительно регистрируются биоэлектрические явления, поскольку железа как орган состоит из различных клеток: соединительной ткани, эпителиальной, мышечной. ПД проводится по мембранам нервных и мышечных клеток, с его помощью передается информация и обеспечивается управление деятельностью клеток организма.

Невозбудимыми тканями являются эпителиальная и соединительная (собственно соединительная, ретикулярная, жировая, хрящевая, костная и гемотопоэтические ткани в совокупности с кровью), клетки этих тканей хотя и способны изменять свой мембранный потенциал, но не генерируют ПД при действии на них раздражителя.

Основными физиологическими свойствами возбудимых тканей являются: возбудимость, проводимость, рефрактерность, лабильность. Специфическим свойством мышечной ткани является сократимость.

Возбудимость — это свойство некоторых тканей генерировать потенциал действия (ПД) в ответ на раздражение. Развитие ПД возможно только при действии раздражителей, которые вызывают деполяризацию клеточной мембраны. Раздражители вызывающие гиперполяризацию мембран будут приводить к процессу обратному возбуждению – торможению.

Возбудимость может быть охарактеризована кривой потенциала действия, в которой выделяют несколько фаз (рис.1 А). Отметим, что единой терминологии в классификации этих фаз нет, поэтому будем использовать наиболее часто употребляемые названия.

Рис. 1. Изменение мембранного потенциала (А) и возбудимости клетки (Б) в разные фазы потенциала действия.

МВ – фаза местного возбуждения;

Д – фаза деполяризации;

РБ – фаза быстрой реполяризации;

РМ – фаза медленной реполяризации;

Г – фаза следовой гиперполяризации;

Н – период нормальной возбудимости;

РА – период абсолютной рефрактерности;

РО – период относительной рефрактерности;

Н+ – период первичной экзальтации;

Н++ – период экзальтации;

Н– – период субнормальной возбудимости.

Вначале, под действием раздражителя, развивается местное возбуждение (фаза начальной деполяризации) - процесс медленной деполяризации мембраны от мембранного потенциала до критического уровня деполяризации (КУД). Если этот уровень не будет достигнут – ПД не формируется, а развивается только локальный ответ.

Разность между мембранным потенциалом покоя и критическим уровнем деполяризации называют пороговым потенциалом, его величина определяет возбудимость клетки – чем больше пороговый потенциал, тем меньше возбудимость клетки.

Время фазы начальной деполяризации очень короткое, на кривой ПД она регистрируется только при большой развертке, и чаще всего является составной частью общей фазы деполяризации. Эта фаза развивается при достижении КУД, за счет открытия всех потенциалчувствительных Na+ - каналов и лавинообразного входа ионов Na+ в клетку по градиенту концентрации (входящий натриевый ток). В результате, мембранный потенциал очень быстро уменьшается до 0, и даже приобретает положительное значение. Графически – это восходящая часть кривой потенциала действия. В результате инактивации Na+ - каналов и прекращения поступления Na+ в клетку, рост кривой ПД прекращается и начинается ее снижение. Явление изменения знака мембранного потенциала называют реверсией заряда мембраны.

По мнению некоторых исследователей, фаза деполяризации заканчивается уже тогда, когда мембранный потенциал становится равным нулю, и весь период, когда величина мембранного потенциала превышает величину 0 мВ, следует считать отдельной фазой реверсии, т.к. ионные токи, определяющие развитие этой части ПД, имеют характерные особенности.

Период времени, в течение которого мембранный потенциал имеет положительное значение, называется овершут.

Нисходящая част кривой ПД – фаза реполяризации. Она определяется выходящим калиевым током. Калий выходит через постоянно открытые каналы утечки, ток через которые резко возрастает из-за изменения электрического градиента вызванного нехваткой снаружи ионов Na+ и через потенциалочувствительные, управляемые К+- каналы, которые активируются на пике ПД.

Различают быструю и медленную реполяризацию. В начале фазы, когда активны оба типа каналов, реполяризация происходит быстро, к концу фазы, ворота потенциалочувствительных К+- каналов закрываются, интенсивность калиевого тока снижается и реполяризация замедляется. Она прекращается тогда, когда положительный заряд снаружи мембраны вырастет настолько, что окончательно затруднит выход калия из клетки.

Фазу медленной реполяризации называют иногда отрицательным следовым потенциалом, что не совсем верно, так как эта фаза не является потенциалом по определению и не является следовым процессом по механизму.

Фаза следовой гиперполяризации (следовой положительный потенциал) – увеличение мембранного потенциала выше величины потенциала покоя, которое наблюдается у нейронов. Развивается за счет остаточного калиевого тока и за счет прямого электрогенного эффекта активировавшейся Na+/K+ АТФ-азы.

Механизм наблюдаемой иногда следовой деполяризации (следовой отрицательный потенциал) до конца не ясен.

Page 3

Возбудимость в различные фазы развития одного цикла возбуждения, вообще является переменной величиной. В ходе развития одного цикла возбуждения возбудимость изменяется в сторону, как повышения, так и понижения. Повышение возбудимости называется экзальтацией, понижение – рефрактерностью.

В изменении возбудимости от момента нанесения раздражения до завершения одиночного цикла возбуждения отмечается несколько периодов (фаз). (Рис.1. Б)

В период развития местного возбуждения наблюдается некоторое повышение возбудимости, которое получило название первичной экзальтации. Каждое нанесенное в это время дополнительное раздражение, по силе даже ниже порогового, ускоряет развитие местного потенциала. Это связано с тем, что пороговый потенциал уменьшается, и открытие воротного механизма Na+ -каналов облегчается.

Как только местное возбуждение достигает критической величины и переходит в потенциал действия (фаза деполяризации), возбудимость начинает быстро снижаться и в точке пика потенциала практически становится равной нулю. Это связано с полной инактивацией Na+ -каналов на пике ПД.

Время, в течение которого происходит это снижение возбудимости называется абсолютной рефрактерной фазой (периодом), а само снижение возбудимости - абсолютной рефрактерностью. Раздражение любой сверхпороговой силы, нанесенное в этот период, практически не может повлиять на развитие текущего возбуждения (потенциала действия).

В фазе реполяризации возбудимость мембраны последовательно восстанавливается, до исходного уровня, за счет постепенного восстановления активности инактивированных Na+ -каналов. Пока активны не все каналы – то этот период называется относительной рефрактерной фазой, а состояние, в котором находится живой объект - относительной рефрактерностью. Эта фаза продолжается до восстановления заряда мембраны до величины, соответствующей критическому уровню деполяризации. Раздражение, нанесенное в этот период, может вызвать усиление возбуждения только в том случае, если по силе оно будет больше величины порогового потенциала Длительность относительной рефрактерной фазы может быть значительно больше, чем абсолютной.

Вслед за периодом относительной рефрактерности наступает фаза экзальтации (повышенной возбудимости). Это связано с тем что мембранный потенциал снижается до величины КУД, при которой восстанавливается активность большей части Na+ каналов, а разница между величиной мембранного потенциала и КУД – пороговый потенциал – минимальна. В этой фазе может возникнуть повторная волна возбуждения даже на раздражения, которые значительно ниже порогового потенциала. Фаза экзальтации длится до тех пор, пока не восстановится исходная величина мембранного потенциала – потенциал покоя, при этом восстанавливается исходная величина возбудимости.

В фазы следовой гипер- и деполяризации возбудимость меняется незначительно и связана с колебаниями порогового потенциала.

Биологический смысл фазового изменения возбудимости в ходе развития одиночной волны возбуждения заключается в следующем.

Начальная фаза повышения возбудимости обеспечивает условие, при котором каждый дополнительный раздражитель ускоряет процесс подготовки (местное возбуждение) к специфической (для данной ткани) приспособительной реакции.

Состояние абсолютной рефрактерности позволяет данной ткани «без помех» осуществлять текущую приспособительную реакцию. Если бы в этих условиях возбудимость была нормальной, то дополнительное раздражение, вызвав дополнительное возбуждение, могло бы исказить эту реакцию, превратив ее в избыточную или недостаточную для данных условий.

Абсолютная рефрактерность защищает ткань от чрезмерных энергетических трат в процессе осуществления текущей приспособительной реакции. Сходную роль играет и относительная рефрактерность, с той разницей, что в данном случае живое образование в состоянии реагировать на раздражения, требующие срочного ответа. Именно поэтому для большинства тканей и органов, работающих непрерывно и не имеющих длительных периодов физиологического покоя (например, сердце), характерна более длительная по сравнению со скелетной мускулатурой рефрактерность.

Кроме того, рефрактерность - один из факторов, определяющих максимальный (предельный) ритм импульсации клетки, что лежит в основе например кодирования и декодирования сигнала структурами нервной системы, регуляции восприятия, сокращения, обеспечении одностороннего проведения возбуждения по нервам и др.

Состояние зкзальтации создает условия готовности ткани к ответу на повторное раздражение не только прежней силы, но и более слабой.

Лабильность, или функциональная подвижность, одно из физиологических свойств живых тканей. Это свойство описано в 1892 г. Н. Е. Введенским, который установил, что скорость протекания процесса возбуждения в тканях различна. Каждая возбудимая ткань способна на раздражение отвечать только определенным количеством волн возбуждения. Так, нервное волокно способно воспроизводить до 1000 импульсов в секунду, поперечно-полосатая мышца только 200 250 имп/с.

Мерой лабильности, по Н. Е. Введенскому, является то наибольшее количество волн возбуждения, которое возбудимая ткань может воспроизводить в 1 с в точном соответствии с ритмом наносимых раздражений без явлений трансформации (переделки) ритма, т.е. не уменьшая и не увеличивая его.

Лабильность величина подвижная и может изменяться в достаточно широких пределах. В частности, лабильность широко варьирует в процессе ритмического раздражения. В одних случаях вследствие взаимодействия волн возбуждения лабильность может повыситься, в других понизиться. Повышение лабильности может привести к тому, что недоступные ранее ритмы деятельности станут доступными. На основании этого А. А. Ухтомский сформировал представление об «усвоении ритма», как способности ткани отвечать на раздражение более высоким или более низким ритмом возбуждения по сравнению с его исходным уровнем. Усвоение ритма зависит от текущих изменений обмена веществ в ткани во время ее деятельности

Явление усвоения ритма играет важную роль в процессах врабатывания и тренировки. Снижение лабильности, происходящее в процессе деятельности, приводит к иному результату, способность ткани к ритмической работе уменьшается. Лабильность может быть измерена косвенным путем по величине хронаксии (см. ниже) возбудимых тканей. Чем короче хронаксия, тем выше лабильность. Определение лабильности весьма важно в физиологии труда и спорта.

Проводимость- способность живой ткани проводить возбуждение, которое, возникая в рецепторе, распространяется по нервной системе и является для организма информацией, закодированной в нейроне в виде электрических или химических сигналов. Способностью к проведению возбуждения обладают практически все возбудимые ткани, но наиболее ярко она выражена в нервной ткани, для которой проводимость является одной из функций.

Подробно механизм и закономерности распространения возбуждения по мембранам возбудимых клеток рассмотрен в отдельном занятии.

Законы раздражения.

Процесс возбуждения начинается с действия на возбудимую клетку какого либо раздражителя.

Раздражитель - любое изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию. По своей природе раздражители делят физические (электрические, механические, температурные, световые) и химические.

В зависимости от степени чувствительности клеток к тому или иному раздражителю их подразделяют на адекватные и неадекватные. Адекватный раздражитель — это такой раздражитель, к которому клетка обладает наибольшей чувствительностью вследствие наличия специальных структур, воспринимающих этот раздражитель. Так, адекватным раздражителем для фоторецепторов сетчатки глаза, например, являются световые волны, адекватным раздражителем нейронов являются медиаторы и электрические импульсы.

Неадекватные раздражители в естественных условиях существования организма не воздействуют на возбудимые структуры. Однако, при достаточной силе и продолжительности действия, могут вызвать ответную реакцию со стороны возбудимых тканей, например, удар в глаз при достаточной силе может вызвать ощущение вспышки света.

В условиях физиологического эксперимента в качестве раздражителя чаше всего используют электрический ток. Электрический ток легко дозировать, и он является адекватным раздражителем для возбудимых тканей, так как их функциональная активность всегда сопровождается электрическими явлениями.

Определенную зависимость между действием раздражителя и ответной реакцией возбудимой ткани отражают законы раздражения. К законам раздражения относятся:

Закон силы.

Для возникновения возбуждения решающее значение имеет сила раздражителя. Возбуждение возникают только в том случае, если сила действующего раздражителя достигает минимальной, критической величины, которая характеризуется порогом возбуждения. По отношению к этой величине, по своей силе раздражители могут быть подпороговыми, пороговыми и надпороговыми.

Подпороговый раздражитель - это раздражитель такой силы, который не вызывает видимых изменений, но обусловливает возникновение физико-химических сдвигов в возбудимых тканях, например локального ответа. Однако степень этих сдвигов недостаточна для возникновения распространяющегося возбуждения.

Пороговый раздражитель - это раздражитель минимальной силы, который впервые вызывает минимальную измеримую ответную реакцию со стороны возбудимой ткани. Именно эту пороговую силу раздражителя называют порогом раздражения или возбуждения. Порог раздражения и является мерой возбудимости ткани. Между порогом раздражения и возбудимостью существует обратная зависимость: чем выше порог раздражения, тем ниже возбудимость, чем ниже порог раздражения, тем возбудимость выше. При достижении раздражителем величины порога, возникновение потенциала действия становится неизбежным.

Следует отметить, что порог раздражения показатель достаточно изменчивый и значительно зависит от исходного функционального состояния возбудимой ткани и практически никак не зависит от характеристик самого раздражителя

Надпороговый раздражитель - это раздражитель, сила которого выше, чем сила порогового раздражителя.

Закон силы - характеризует взаимосвязь между силой раздражителя и электрическим ответом, он может быть применен для простых и сложных систем.

Простая возбудимая система – это одна возбудимая клетка, которая реагирует на раздражитель как единое целое. Исключением является сердечная мышца, которая вся реагирует как одна клетка. Закон силы для простых возбудимых систем - подпороговые раздражители не вызывают возбуждения, а пороговые и сверхпороговые раздражители вызывают сразу максимальное возбуждение(Рис. 2).

При подпороговых значениях раздражающего тока возбуждение (электротонический потенциал, локальный ответ) носит местный (не распространяется), градуальный (сила реакции пропорциональная силе действующего стимула) характер. При достижении порога возбуждения возникает ответ максимальной силы (ПД). Амплитуда ответа (амплитуда ПД) не изменяется при дальнейшем увеличении силы раздражителя.

Закон силы для простых возбудимых систем известен как закон «все ли ничего».

Сложная возбудимая система – система, состоящая из множества возбудимых элементов (мышца включает множество двигательных единиц, нерв – множество аксонов). Отдельные элементы (клетки) системы имеют неодинаковые пороги возбуждения.

Закон силы для сложных возбудимых систем - амплитуда ответа пропорциональна силе действующего раздражителя(при значениях силы раздражителя от порога возбуждения самого легковозбудимого элемента до порога возбуждения самого трудновозбудимого элемента) (рис. 3). Амплитуда ответа системы пропорциональна количеству вовлеченных в ответ возбудимых элементов. При возрастании силы раздражителя в реакцию вовлекается все большее число возбудимых элементов.

В случае сложных систем, от силы раздражителя будет зависеть не только электрический, но и физиологический (функциональный) ответ ткани, например сила сокращения. В этом случае закон силы будет звучать следующим образом: чем больше сила раздражителя, тем выше, до определенного предела, ответная реакция со стороны возбудимой ткани.Этот предел будет определяться функциональными возможностями ткани.

Ответ минимальной силы – едва заметное сокращение - возникнет при достижении раздражителем пороговой величины. При этом сократятся мышечные волокна имеющие наименьший порог возбуждения.

Ответная реакция на надпороговый раздражитель будет выше и по мере его увеличения некоторое время также возрастает за счет вовлечения в сокращение все новых мышечных волокон, которые имеют более высокие пороги возбуждения. По достижении определенной величины раздражителя, рост силы сокращения прекратится, значит, в сокращение вовлечены все мышечные волокна. Такую ответную реакцию называют максимальной, а степени силы раздражителя, находящиеся между пороговой и максимальной – субмаксимольными.

  Амплитуда ответа   а лЛ И Т У Д а ответа         Амплитуда ответа    

Рис. 2. Зависимость силы реакции простой Рис. 3. Зависимость силы реакции сложной

возбудимой системы от силы раздражителя. возбудимой системы от силы раздражителя. ПВ – порог возбуждения. ПВMIN – порог возбуждения самого

легковозбудимого элемента,

ПВMАХ – порог возбуждения самого

трудновозбудимого элемента.

Увеличение силы раздражителя выше максимального какое-то время не сказывается на величине ответной реакции. Такую силу раздражителя называют супермаксимальной. Но при достаточно большом увеличении силы раздражителя, сила ответной реакции начинает снижаться. Такую величину силы раздражителя называют пессимальной.

Пессимальный ответ и есть тот определенный предел, до которого может расти ответная реакция. Превышение этого предела при спортивных, интеллектуальных, эмоциональных и любых других нагрузках не имеет никакого физиологического смысла для получения результата.

Page 4

Эффективность раздражителя зависит не только от силы, но и от времени его действия. Длительность действия раздражителя, способна компенсировать недостаток силы раздражителя и при его недостатке привести, тем не менее, к возникновению распространяющегося потенциала действия, поэтому важно определять не только пороговую силу, но пороговую длительность раздражителя. Учение о хронаксии как пороговом времени необходимом для возникновения возбуждения было создано французским ученым Лапиком.

Связь между силой и временем действия раздражителя характеризует закон силы длительности - сила раздражителя, вызывающего процесс распространяющегося возбуждения, находится в обратной зависимости от длительности его действия,т.е., чем больше сила раздражителя, тем меньше времени он должен действовать для возникновения возбуждения. Зависимость между силой раздражителя и продолжительностью его воздействия, необходимого для возникновения минимальной ответной реакции живой структуры, очень хорошо можно проследить на так называемой кривой силы - времени (кривая Гоорвега - Вейса - Лапика) (Рис 4).

Рис.4.Зависимость пороговой силы раздражителя от времени его действия. Р – реобаза, ПВ – полезное время, Х – хронаксия.

Из кривой следует, что ток ниже некоторой минимальной величины не вызывает возбуждение, как бы длительно он не действовал, и как бы ни велика была сила раздражителя, при недостаточной длительности его воздействия ответной реакции не будет.

Минимальная сила раздражителя, способная, при неограниченном времени действия вызвать возбуждение, была названа Лапиком реобазой. Наименьшая длительность действия раздражителя силой в одну реобазу, достаточная для возникновения ответной реакции называется – полезным временем.

Но определение точки соответствующей на кривой величине полезного времени по техническим причинам затруднено, поэтому Лапиком было предложено измерять не полезное время, а условную величину – хронаксию.

Хронаксия – это наименьший промежуток времени, в течение которого ток, равный по силе удвоенной реобазе, вызывает в ткани возбуждение. Она и есть показатель пороговой длительности раздражения. Хронаксия измеряется в d (тысячные доли секунды). По величине хронаксии можно судить о скорости возникновения возбуждения в ткани: чем меньше хронаксия, тем быстрее возникает возбуждение.

Определение хронаксии - хронаксиметрия - получило широкое распространение в физиологии спорта, в клинике, для определения функциональных возможностей и сохранности возбудимых тканей.

Закон крутизны нарастания силы раздражителя (закон аккомодации, закон Дюбуа-Реймона)

Для возникновения возбуждения имеет значение не только сила и время действия тока, но и скорость нарастания силы раздражителя в единицу времени от нулевой величины до величины порога. Степень крутизны, т.е. величина прироста силы раздражения в единицу времени, представляет собой градиент раздражения. Зависимость ответной реакции от градиента раздражения характеризует закон градиента (крутизны нарастания) раздражения -чем выше градиент раздражения, тем сильнее (до определенных пределов) ответная реакция возбудимого образования (рис 5).

Рис. 5. Изменение мембранного потенциала и критического уровня деполяризации при медленном (А) и быстром (Б) нарастании силы раздражающего тока.

При действии медленно нарастающего раздражителя возбуждение возникает при его гораздо большей силе, так как происходит приспосабливание возбудимой ткани к действию этого раздражителя, что получило название аккомодации. Аккомодация обусловлена тем, что при действии медленно нарастающего раздражителя в мембране возбудимой ткани происходит повышение критического уровня деполяризации. При снижении скорости нарастания силы раздражителя до некоторого минимального значения потенциал действия вообще не возникает.

Причина заключается в том, что деполяризация мембраны является пусковым стимулом к началу двух процессов: быстрого, ведущего к повышению натриевой проницаемости, и тем самым обусловливающего возникновение потенциала действия, и медленного, приводящего к инактивации натриевой проницаемости и как следствие этого - окончанию потенциала действия. При быстром нарастании стимула повышение натриевой проницаемости успевает достичь значительной величины прежде, чем наступит инактивация натриевой проницаемости. При медленном нарастании тока на первый план выступают процессы инактивации, приводящие к повышению порога или ликвидации возможности генерировать ПД вообще.

Способность к аккомодации различных структур неодинакова. Наиболее высокая она у двигательных нервных волокон, а наиболее низкая у сердечной мышцы, гладких мышц кишечника, желудка.

Базисные знания студентов, необходимые ля реализации целей занятия.

1. Биологический смысл раздражимости. Физиологические основы процесса возбуждения.

2. История наблюдения биоэлектрических явлений.

3. Современные представления о строении биологических мембран. Роль мембранных транспортных систем в обеспечении электрической активности клетки.

4. Электрические и физиологические проявления возбуждения. Ионные основы возникновения потенциала покоя. Изменения электрического состояния клетки при возбуждении. Потенциал действия.

5. Одиночный цикл возбуждения и его фазы. Изменение возбудимости клетки при развитии возбуждения. Рефрактерность.

6. Лабильность, ее физиологический смысл и значение.

7. Законы раздражения; сила и длительность раздражителя, градиент раздражения.

8. Новая кора большого мозга. Структурно-функциональная характеристика.

Вопросы для самоподготовки к занятию.

1. Понятие о возбудимых тканях. Общие свойства возбудимых тканей.

2. Что такое возбуждение?

3. Что такое раздражитель и какие виды раздражителей существуют?

4. Основные положения мембранно-ионной теории возникновения биоэлектрических потенциалов.

5. Какова причина возникновения мембранного потенциала? Потенциал покоя. Какие ионы принимают участие в их поддержании?

6. Понятие о критическом уровне деполяризации.

7. Что называют деполяризацией?

8. Потенциал действия. Ионный механизм возникновения потенциала действия.

9. Как изменяется возбудимость в различные фазы ПД?

10. Смысл закона “всё или ничего”?

11. Что такое гиперполяризация?

Page 5

Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки (см. Практикум по Нормальной физиологии/ Под ред. Н.А. Агаджаняна. - М., 1996.-С. 183-184.)

Необходимы: лягушка, препаровальная дощечка, препаровальный набор,

марлевые салфетки, раствор Рингера.

Цель работы: освоить методику приготовления нервно-мышечного препарата.

Ход работы

1. Обездвиживают лягушку декапитацией и разрушением спинного мозга. Для этого вводят браншу ножниц в полость рта, одним движением производят декапитацию. В обнажившийся разрез центральной нервной системы вводят разрушитель и разрушают спинной мозг. Качество разрушения центральной нервной системы контролируют по отсутствию тонуса конечностей.

2. Берут лягушку за задние лапки спинкой вверх. Перерезают позвоночник примерно посредине туловища. Отвисшую вниз верхнюю часть туловища и внутренности убирают, сделав разрезы справа и слева сверху вниз вдоль позвоночника до лонного сочленения, и, захватив одной рукой позвоночник, а другой край кожи, снимают кожу с обеих лапок.

3. Берут препарат за остаток позвоночника так, чтобы задние лапки свисали вниз и вырезают копчиковую кость - уростиль. При этом бранши ножниц проводят вдоль копчиковой кости так, чтобы не задеть нервные стволики. Разрезают продольным разрезом позвоночник и лонное сочленение. Из получившихся двух препаратов задних лапок лягушки один помещают в раствор Рингера, другой используют для дальнейшей препаровки.

4. Располагают бедро задней поверхностью вверх. Препаровальными крючками раздвигают мышцы и обнажают седалищный нерв. Взявшись за остаток позвоночника, выделяют нервный пучок, в составе которого идет седалищный нерв, а затем и сам седалищный нерв.

5. Вылущивают головку бедра из тазобедренного сустава и убирают мышцы бедра. В результате этих операций получается препарат реоскопической лапки.

6. Для приготовления нервно-мышечного препарата пересекают ахилово сухожилие и, взяв за него, отделяют икроножную мышцу до коленного сустава. Оставшиеся кости и мышцы голени убирают. В результате получается нервно-мышечный препарат, состоящий из седалищного нерва, икроножной мышцы и бедренной косточки.

Воспроизведение нервного опыта Гальвани ( см. Практикум с.191-192).

Необxодимы: лягушка, препаровальная дощечка, препаровальный набор,

марлевые салфетки, раствор Рингера, электростимулятор, 10%-ный раствор спирта.

Цель работы: доказать значение физиологической целостности для проводимости нерва.

Ход работы

1. Собирают цепь для раздражения нерва индукционным током.

2. Готовят нервно-мышечный препарат.

3. Раздражают нерв одиночными ударами тока сверхпороговой величины и наблюдают сокращение мышц, кладут фитилек, смоченный спиртом, между электродами и мышцей на нерв. Наблюдают исчезновение сокращений.

4. Отмывают нерв и наблюдают восстановление нормальной реакции на раздражение.

5. Перевязывают нерв лигатурой и убеждаются в том, что раздражение дальше места перевязки не приводит к сокращению мышцы.

6. В отчетах необходимо зарисовать препарат и указать место нарушения проводимости нерва.

Воспроизведение второго опыта Гальвани (см. Практикум с. 192-193).

Необxодимы: лягушка, препаровальная дощечка, препаровальный набор,

марлевые салфетки, раствор Рингера, вилочка Гальвани.

Цель работы: доказать наличие потенциала покоя в икроножной мышце лягушки.

Ход работы

1. Готовят реоскопическую лапку.

2. Воспроизводят первый опыт Гальвани. Для этого прикасаются вилочкой Гальвани, состоящей из медной и цинковой пластинок, к нерву. Наблюдают ответную реакцию.

3. Воспроизводят второй опыт Гальвани. Для этого делают разрез на икроножной мышце и осторожно набрасывают нерв на мышцу так, чтобы он попал одновременно на поврежденный и неповрежденный участки мышцы. Наблюдают ответную реакцию.

4. В отчетах зарисовывают схему первого и второго опытов Гальвани.

Опыт Маттеучи (вторичный тетанус) (см. практикум с. 193).

Необходимы: лягушка, препаровальная дощечка, препаровальный набор,

марлевые салфетки, раствор Рингера, электорстимулятор.

Цель работы: доказать наличие потенциала действия в икроножной мышце.

Ход работы

1. Готовят две «реоскопические лапки».

2. Накладывают нерв второй лапки на икроножную мышцу первой.

3. Собирают схему для раздражения индукционным током.

4. Раздражают нерв первого препарата индукционным током сверхпороговой величины. Наблюдают ответную реакцию первой и второй лапки. В отчетах зарисовывают схему опыта.

Решите ситуационные задачи

1. Под влиянием лекарственных веществ увеличилась проницаемость мембраны клетки для ионов натрия. Как изменится мембранный потенциал и почему?

2. Возникает ли потенциал действия, если концентрация ионов натрия в цитоплазме клетки и окружающей среде будет одинакова?

3. Под влиянием химического фактора в мембране клетки увеличилось количество калиевых каналов, которые могут активироваться при возбуждении. Как это скажется на потенциале действия и почему?

4. Как изменится мембранный потенциал, если заблокировать работу Na-К-АТФ-азы?

Page 6

Цель работы. Изучение устройства и работы кормораздатчика мобильного электрифицированного КС-1,5, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Кормораздатчик мобильный электрифицированный КС-1,5, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу кормораздатчика мобильного электрифицированного КС-1,5 и его основные сборочные единицы.

2. Провести частичную разборку-сборку кормораздатчика, подготовить его к работе.

3. Включить кормораздатчик в работу и после его остановки выполнить операции технического обслуживания.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Кормораздатчик КС-1,5 предназначен для перемещения и раздачи влажных кормовых смесей всем возрастным группам свиней на репродукторных и небольших откормочных свиноводческих фермах во всех климатических зонах страны.

Раздатчик загружают кормами, поступающими из кормоцеха в приготовленном виде влажностью 60...80 %. При отсутствии на ферме кормоцеха кормораздатчик может быть использован для приготовления и раздачи влажных мешанок полужидких и сухих кормов. В этом случае их загрузка в бункер производится шнековыми или скребковыми транспортерами. Машину обслуживает один человек.

Кормораздатчик КС-1,5 (рис. 26) состоит из следующих сборочных единиц: ходовой части 1; бункера 8; левого выгрузного шнека 3; правого выгрузного шнека 4; шнека-мешалки 10; лопастной мешалки 7; распределительной коробки 2; электрооборудования 13.

Ходовая часть представляет собой самоходную тележку с электрическим приводом; состоит из рамы, ведомой и ведущей колесных пар, мотор-редуктора, цепной передачи, тормоза ленточного, устройства для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие (людей, животных), состоящего из кронштейна, качающей рамки и конечного выключателя.

При раздаче корма в индивидуальные кормушки пользуются тормозным ленточным устройством.

При нажатии ногой на педаль ленточного тормоза срабатывает конечный выключатель и отключается электродвигатель привода ходовой части, при этом раздатчик останавливается в заданном месте.

Бункер вместимостью 2 м3 состоит из верхнего и нижнего поясов, среднего цилиндрического пояса. Днище снабжено выгрузными окнами, перекрываемыми дозирующим устройством. Форма бункера обеспечивает хорошую текучесть материала и полное его опорожнение от корма.

Рис. 26. Кормораздатчик КС-1,5:

1 – ходовая часть; 2 – распределительная коробка; 3,4 – шнеки выгрузные; 5 – мотор-редуктор; 6 – устройство для автоматической остановки кормораздатчика; 7 – лопастная мешалка; 8 – бункер; 9 – траверса; 10 – шнек-мешалка; 11 – разравниватель; 12 – пульт управления; 13 – электрооборудование; 14 – таблица; 15 – шкала; 16 – штурвал.

В бункере смонтированы шнековая и лопастная мешалки, а к его днищу прикреплены выгрузные шнеки и распределительная коробка.

В передней части бункера в шкафу расположены электрическая аппаратура и пульт управления.

Выгрузные шнеки 3 и 4 предназначены для выдачи корма из бункера в кормушки: каждый из них состоит из корпуса, шнека, привода, дозирующего устройства и опор.

Привод для передачи вращения шнеку состоит из электродвигателя и клиноременной передачи.

Дозирующее устройство состоит из заслонки и специального уплотнения.

Величину открытия заслонки определяют по указательной стрелке.

Шнек-мешалка 10 вместе с лопастной мешалкой предназначены для перемешивания корма в бункере и его равномерной подачи на раздающие шнеки. Шнек-мешалка состоит из вертикального шнека и самоцентрирующейся опоры.

Нижняя часть вала шнека-мешалки соединяется при помощи шлицевого соединения с выходным валом второй ступени распределительной коробки, а верхняя фиксируется в бункере траверсой 9 (см. рис. 26).

Шнек-мешалка приводится в действие от мотор-редуктора 5 через распределительную коробку 2.

Разравниватель 11 на верхней части вала шнека служит для равномерного распределения корма по периметру бункера.

Лопастная мешалка предназначена для перемешивания нижних слоев корма с последующей подачей их к вертикальному шнеку-мешалке, а также для равномерной подачи корма к выгрузным шнекам.

Лопастная мешалка состоит из ступицы, лопастей и устройства от сводообразования. Привод мешалки осуществляется от мотор-редуктор а через распределительную коробку.

Распределительная коробка предназначена для передачи крутящего момента рабочим органам. Она состоит из корпуса, крышки, входного вала с шестерней, выходного вала с зубчатым колесом, шестерни второй ступени, зубчатого колеса второй ступени, входного вала второй ступени. Валы первой ступени вращаются в конических подшипниках, валы второй ступени – в шарикоподшипниках. Уровень масла проверяют маслоуказателем. Отработанное масло опускают через отверстие в днище корпуса редуктора.

В состав электрооборудования входят: пускозащитная аппаратура, пульт управления, электродвигатель привода смесителя, электродвигатель привода ходовой части, электродвигатель выгрузных шнеков, защитно-отключающего устройства ЗОУП-25, предназначенного для защиты людей и животных от поражения электрическим током при трехфазных несимметрических и двухфазных замыканиях на землю. Конечный выключатель ВПК-2111 предназначен для периодической остановки машины во время раздачи корма в индивидуальные кормушки, а конечный выключатель ВК-300А – для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие.

Электроэнергия к кормораздатчику поступает по кабелю, уложенному в специальном желобе, размещенном вдоль всей длины кормового прохода.

Пускозащитная аппаратура смонтирована на панели установленной в шкафу электрооборудования.

Технологический процесс(рис. 27) раздачи корма начинается с загрузки машины кормами, которые поступают из кормоцеха, сблокированного со свинарником, или с заготовительного отделения при помощи транспортера.

Рис. 27 принципиально-технологическая схема работы

кормораздатчика КС-1,5

Перед загрузкой бункера кормами необходимо закрыть шиберными заслонками выгрузные окна и включить в ра­боту привод мешалки.

После окончания процесса перемешивания открываются шиберные заслонки и включается скорость перемещения, а затем – привод выгрузных шнеков, привод ходовой части и начинается раздача корма в кормушки. Раздача может производиться одним шнеком или обоими одновременно.

Регулировки. Дозирующие устройства в виде шиберных заслонок на выгрузных шнеках обеспечивают широкий диапазон нормы выдачи корма в кормушки.

Подготовка к работе. Проверяют: натяжение цепей и клиноременной передачи; крепление сборочных единиц кормораздатчика; работу тормозного устройства; работу шиберных заслонок. Мегомметром проверяют сопротивление изоляции электродвигателей; сопротивление должно быть не менее 0,5 МОм. При необходимости подтягивают болтовые соединения.

Смазывают кормораздатчик по схеме смазки.

Включают кормораздатчик нажатием на кнопку «пуск» и подают питание на пульт управления, установив пакетно-кулачковый выключатель в положение «вверх», при этом загорается сигнальная лампочка. Мешалку включают, нажав кнопку «смеситель» на пульте управления.

При необходимости приготовления кормовой смеси непосредственно в кормораздатчике загрузку начинают с жидких компонентов смеси.

Перед раздачей корма нажимают на кнопку «вперед» поста управления и одновременно включают в работу раздающие шнеки. С помощью штурвала 16 (рис. 26) по шкале 15 открывают шиберные заслонки. По мере продвижения раздатчика вдоль кормушек в них поступает корм.

По окончании раздачи корма в кормушки перекрывают горловины раздающих шнеков заслонки, отключают мешалку и раздающие шнеки.

Нажатием на кнопку «назад» возвращают раздатчик в исходное положение. После раздачи корма бункер кормораздатчика промывают теплой водой.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). При ежедневном техническом обслуживании вы­полняют следующие операции: очищают от остатков корма бункер и раздающие шнеки. Проверяют натяжение ремней привода выгрузных шнеков и цепи привода ходовой части; уровень масла в редукторах; гайки и болты крепления узлов; надежность заземления электрооборудования. Перед загрузкой корма осматривают бункер и при обнаружении в нем посторонних предметов удаляют их.

Через 30 дней при первом техническом обслуживании проводят все работы, предусмотренные ежедневным техническим обслуживанием, и выполняют дополнительные операции. Открывают заливные пробки редукторов и проверяют уровень масла. Смазывают детали кормораздатчика в соответствии с таблицей и схемой смазки. Проверяют крепление лопастного колеса, техническое состояние редукторов и уплотнения в подшипниках, тормозное устройство, состояние изоляции электродвигателей, сопротивление контура повторного заземления, сопротивление изоляции по отношению к токоведущим частям.

Через шесть месяцев при втором техническом обслуживании выполняют все операции, предусмотренные техническим обслуживанием, проводимым через 30 дней, и дополнительные операции. Тщательно промывают водой все детали. Выпускают отработанное масло из редукторов, промывают керосином или дизельным топливом и заменяют новым. Тщательно осматривают детали. Смазывают детали в соответствии со схемой и таблицей смазки. Ремни заменяют новыми.

Page 7

Цель работы. Изучение устройства и работы транспортера-раздатчика внутри кормушек ТВК-80Б, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Транспортер-раздатчик внутри кормушек ТВК-80Б, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу транспортера-раздатчика внутри кормушек ТВК-80Б и его основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку транспортера-раздатчика и подготовить его к работе.

3. Включить транспортер-раздатчик в работу и после его остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку его технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Стационарный транспортер-раздатчик внутри кормушек ТВК.-80Б предназначен для раздачи всех видов кормов, кроме жидких, на фермах крупного рогатого скота. Один оператор одновременно обслуживает 60 коров.

Транспортер-раздатчик ТВК-80Б (рис. 28) состоит из приводной станции 1, кормового желоба 2, рабочего органа 3, натяжной станции 4, электрооборудования.

Привод транспортера-раздатчика состоит из рамы, приводной станции, устройства для сбрасывания цепи, конечных выключателей. Рама крепится при помощи фундаментных болтов к фундаменту. Вращение ведущего вала осуществляется от приводной станции цепью и звездочками. Натяжение цепи регулируют перемещением мотор-редуктора. Цепная передача закрыта кожухом.

Станция натяжная служит для натяжения рабочего органа транспортера-раздатчика. Станция натяжная состоит из рамы, натяжного барабана, бункера. Натяжение рабочего органа транспортера-раздатчика регулируют перемещением оси натяжного барабана в пазах рамы с помощью натяжных винтов.

Рабочий орган служит для перемещения корма по кормовому желобу. Рабочий орган представляет собой замкнутый контур, состоящий из ленты и пластинчатой цепи. Предохранительное устройство рассоединяет цепь со звездочкой при выходе из строя концевого выключателя.

Желоб одновременно служит кормушками; собирается из щитов, к которым прикреплены кронштейны поилок.

Электрооборудование предназначено для управления работой транспортера-раздатчика; состоит из шкафа управления, установленного на стене со стороны привода, поста управления, установленного на стене со стороны загрузочного бункера, кабеля, коробки ответвле­ния. Посты управления, расположенные в шкафу и со стороны разгрузочного бункера, блокированы.

Рис. 28. Принципиально-технологическая схема

кормораздатчика ТВК-80Б:

1 – приводная станция; 2 – желоб кормовой; 3 – рабочий орган; 4 – натяжная станция с загрузочным бункером; 6 – мобильный кормораздатчик; 7 – конечный выключатель; 8 – упор; 9 – ограждение.

Технологический процесс. При загрузке бункера с помощью мобильного кормораздатчика корм лентой разносится по кормовому желобу. При движении рабочего органа в обратном направлении остатки корма сбрасываются в приямок, расположенный за загрузочным бункером, через открытую дверь бункера (рис. 29).

Рис. 29. Схема расположения цепи тяговой и ленты тракторной:

а – окончание раздачи корма животным; б – окончание очистки кормового желоба от остатков корма.

Регулировки. Цепь натянута полностью тогда, когда нерабочая часть касается настила на расстоянии 4...5 м от оси натяжного барабана. Натяжение рабочего органа регулируют до тех пор, пока нижняя ветвь не будет касаться настила на расстоянии 4...5 м от оси натяжного барабана.

Подготовка к работе. При подготовке к работе проверяют крепления сборочных единиц и деталей, натяжение рабочего органа, соосность натяжной станции; убеждаются в наличии заземления.

Пуск и остановку транспортера-раздатчика осуществляют вручную кнопочными постами управления, расположенными со стороны привода и натяжной станции. В крайних положениях транспортер-раздатчик останавли­вают конечными выключателями.

После пуска в работу следят за натяжением цепи рабочего органа и по мере необходимости цепи натягивают. При загрузке бункера вручную для уменьшения скорости движения рабочего органа необходимо поменять местами звездочки.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневное техническое обслуживание проводят один раз в день перед началом работы. Сюда входят: внешний осмотр, проверка надежности крепления резьбо­вых соединений и при необходимости их подтягивание, проверка смещения ленты на натяжном барабане и при необходимости выравнивание ее положения натяжными болтами.

Периодическое техническое обслуживание проводят через 100...150 ч работы транспортера-раздатчика. Выполняют все операции ежедневного технического обслуживания и дополнительные операции. Снимают приводную цепь, очищают от грязи и промывают в керосине с последующей проваркой в масле в течение 20 мин. Проверяют износ зубьев звездочек цепных передач, резьбовые крепления корпусов и крышек подшипников натяжного барабана, уровень масла в мотор-редукторе приводной станции и производят его замену. Смазывают детали согласно схемам и таблицам смазки. Проверяют сопротивление заземляющего контура.

Page 8

Цель работы. Изучение устройства и работы индивидуальных и групповых автопоилок, частичная разборка-сборка, регулировки и оценка их технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Индивидуальные автопоилки АП-1А, ПБС-1 и групповая автопоилка АГК-4А, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологические карты.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу индивидуальных и групповых автопоилок и их основных сборочных единиц.

2. Произвести частичную их разборку-сборку и выполнить регулировочные операции.

3. Подключить автопоилки к водопроводной сети и выполнить операции технического обслуживания.

Методические указания к работе. Одночашечная стационарная автоматическая поилка АП-1А предназначена для поения крупного рогатого скота при привязном содержании животных и рассчитана на обслуживание двух животных. Однако эта поилка может применяться и при беспривязном содержании животных. В этом случае одна поилка рассчитана на 10...12 голов.

Автопоилка АП-1А (рис. 31) состоит из чаши 7, рычага 1. Клапанное устройство поилки состоит из прижима 3, седла 4, клапана 2, амортизатора 5.

При поении животное надавливает на педаль, которая перемещает стержень клапана. При этом резиновый амортизатор сжимается, клапан отходит от седла, вода проходит между ребрами амортизатора и по зазору между клапаном и седлом поступает в поильную чашу. Когда животное напьется и освободит педаль, клапан под действием амортизатора возвращается в исходное положение и поступление воды в чашу прекращается.

Рис. 31. Поилка автоматическая АП-1А с пластмассовой чашей:

1 – рычаг; 2 – клапан; 3 – прижим; 4 – седло; 5 – амортизатор;6 – кольцо; 7 – чаша

Техническая характеристика АП-1А

Вместимость чаши, л 1,95
Избыточное рабочее давление на вводе в поилку, кПа 40...200
Пропускная способность клапанного механизма при рабочем давлении, л/мин Не менее 5
Габаритные размеры, мм:  
длина
ширина
высота
Масса (без присоединительных деталей), кг 0,7
Диаметр резьбы для соединения с водопроводной сетью 3/4

Подготовка автопоилки к работе начинается с подвода воды к поилке от магистральной трубы, расположенной выше или ниже поилки.

Перед пуском в работу поилку внимательно осматривают, проверяют и при необходимости подтягивают болтовые крепления. Затем в магистральный трубопровод пускают воду.

Через 10...15 мин поилку снова тщательно осматривают и проверяют, не подтекает ли вода через клапан и в местах соединения с угольником, а также через резьбовые соединения.

При обнаружении течи воды через клапанный механизм перекрывают поступление воды на магистральном трубопроводе, отсоединяют чашу вместе с рычагом, разбирают клапанный механизм, выясняют причину подтекания, устраняют ее и вновь собирают поилку.

Снова заполняют магистральный трубопровод водой. Убедившись в отсутствии течи воды, проверяют работу клапана, нажимая несколько раз рукой на рычаг, и наполняют чашу наполовину водой.

Поилка, а также детали крепления поилок не должны иметь острых кромок, забоин и заусенцев, способствующих травмированию животных и обслуживающего персонала.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневно необходимо очищать поилку от грязи, а также при необходимости затягивать крепления.

Периодически, один раз в месяц, при выполнении ежедневного технического обслуживания при использовании поилок промывают чаши поилок двух-трехпроцентным раствором кальцинированной соды щеткой типа «ерш» или ветошью.

При работе следует оберегать глаза от попадания на них раствора.

После промывки чаш раствором ополаскивают их два раза чистой водой.

При обнаружении течи воды либо заедания клапанного механизма .снимают чашу, вынимают клапанный механизм, промывают его и при необходимости заменяют поврежденную деталь.

Ремонт и замену деталей выполняют при отключенном трубопроводе.

После промывки и замены изношенных деталей собирают поилку и проверяют на работоспособность клапанный механизм.

При необходимости подкрашивают места с поврежденной окраской.

Сосковая автопоилка ПБС-1.Бесчашечная (сосковая) автопоилка ПБС-1 (рис.32) предназначена для поения взрослых свиней при групповом и индивидуальном их содержании.

Рис. 32. Сосковая автопоилка ПБС-1:

1 – сосок; 2 – корпус, 3,4 – уплотнение; 5 – амортизатор; 6 – клапан; 7 – упор; 8 – сферический буртик

Сосковая поилка ПБС-1 состоит из цилиндрического корпуса 2 с носком, внутри которого свободно помещается сосок 1, выполненный в виде полой трубки с внутренним диаметром 6,5 мм; клапана 6 и двух уплотнительных прокладок 3 и 4.

Поилки монтируют на высоте 420…450 мм от уровня пола так, чтобы ось соска была отклонена от вертикали на угол 45…60°. Во время поения животное забирает сосок 1 вместе с носком корпуса 2 и сжимает их. При этом сосок перемещается до соприкосновения с носком корпуса, а между уплотнением в соске и кольцевым пояском клапана 6 образуется щель, через которую вода поступает непосредственно, в рот животного. Когда оно напьется и выпустит изо рта сосок, тот под действием давления воды и упругости амортизатора возвратится в исходное положение и поступле­ние воды в поилку прекратится.

При эксплуатации сосковой поилки необходимо следить за тем, чтобы твердые частицы не попали между соском и носком корпуса, так как поилка перестанет работать. Кроме того, проверяют состояние прокладок и амортизатора. Изношенные и поврежденные детали заменяют.

Техническая характеристика ПБС-1

Количество обслуживаемых животных, гол. 25...30
Расход воды, л/мин 1,33
Усилие перемещения конца соска, Н
Давление воды в водопроводной сети, МПа 0,08...0,35
Габариты, мм:  
диаметр
длина
Масса, кг 0,33

Автопоилка АГК-4А предназначена для подогрева питьевой воды и механизации процесса поения крупного рогатого скота при беспривязном его содержании в течение всего года при наличии водопроводной сети и электроэнергии.

Автопоилка АГК-4А (рис. 33) состоит из следующих основных сборочных единиц: корпуса 1, поильной чаши 2; крышки 3, клапана 4, поплавкового механизма 5, разделителя 6, терморегулятора 7, нагревателя 9, изоляции 10.

Принцип действия автопоилки: вода из водопроводной сети через водопроводящую трубу 11 и клапанно-поплавковый механизм 5 поступает в чашу 2, где подогревается нагревателем 9 до заданной температуры.

При нажатии животным на откидную крышку открывается поильное место и животное получает доступ к питьевой воде.

По мере израсходования воды при поении клапанно-поплавковый механизм автоматически обеспечивает поступление воды, заполняя чашу до установленного уровня (2...3 см от верхней кромки чаши).

Температура нагрева воды регулируется и автоматически поддерживается в течение всего периода работы терморегулятором 7.

При включении нагревателя загорается сигнальная лампа, при выключении – гаснет.

Для отключения нагревателя от электросети и установки на основной автоматический или кратковременный ручной режим подогрева воды предусмотрен пакетный переключатель.

Рис. 33. Автопоилка АГК-4А:

1 – корпус; 2 – поильная чаша; 3 – крышка; 4 – клапан; 5 – поплавковый механизм; 6 – разделитель; 7 – терморегулятор; 8 – блок заземления; 9 – нагреватель; 10 – изоляция; 11 – водопроводящая труба; 12 – утеплительная труба

Внутренняя поверхность корпуса покрыта теплоизоляционным слоем из минераловатной плиты, обернутой фольгой, для интенсивного отражения тепловых лучей нагревателя 9 в направлении чаши 2. В нише корпуса расположен шкаф управления.

С противоположной стороны в стенке корпуса предусмотрено окно для подключения автопоилки к водопровод­ной сети, закрываемое монтажной крышкой с надписью «подвод воды».

Откидные крышки вращаются на приваренных к ним полуосях в кронштейнах боковых стенок. Крышки закрывают поильные места при помощи пружин.

Клапанно-поплавковый механизм служит для поддержания постоянного уровня воды в чаше и состоит из клапана, корпуса клапана, штока, рычага, поплавка.

Терморегулятор служит для включения и отключения нагревателя в диапазоне заданной температуры и состоит из мембраны, заполненной смесью эфира и спирта, микропереключателя, подпружиненного регулировочного винта и диска со стрелками, указывающими направление вращения регулировочного винта. Сверху терморегулятор закрыт крышкой.

В шкафу управления 8 расположена панель, на которой смонтированы: пускатель магнитный П6-Ш, предназначенный для включения и выключения нагревателя; пакетный переключатель ПКП-10-10-17 – для переключения системы электроподогрева в автоматический или ручной режим работы и отключения нагревателя от электросети; предохранитель ПР-1М – для защиты от токов короткого замыкания.

В шкафу управления расположены также арматура для сигнальной лампы АСЛ и болт заземления.

Нагреватель 9, предназначенный для подогрева воды в чаше, представляет собой трубчатый электронагреватель типа ТЭН-120 В16/1С на 220 В.

Подготовка к работе. Подключают автопоилку к электросети в соответствии с прилагаемыми схемами электрических соединений, а также требованиями ПУЭ, ПТЭ и ПТБ. Заземляющий провод надежно подсоединяют к болту заземления.

Открывают вентиль водопроводной сети и регулируют уровень воды в чаше перемещением поплавка путем гибкого рычага вверх или вниз. Поплавок устанавливают в таком положении, чтобы при заборе воды из чаши клапанно-поплавковый механизм открывался и из системы водопровода поступала новая порция воды. При достижении необходимого уровня клапан должен полностью перекрывать поступление воды в чашу. При регулировке воду сливают через трубу.

После наполнения чаши водой до заданного уровня включают электросеть. При этом система электроподогрева должна автоматически включиться. Терморегулятор должен автоматически отключать и выключать нагреватель, поддерживая температуру воды в чаше в заданном диапазоне (+12 оС).

При установившемся режиме подогрева автопоилка подготовлена к поению животных.

В летний период отключают систему электроподогрева от электросети выключателем, установленным на главном щите питания.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневно очищают наружную поверхность поилки, а также площадку вокруг нее от загрязнений, а в зимнее время от снега и льда. Проверяют по сигнальной лампе исправность электрических цепей. При температуре воды в поильной чаше +5 оС включают систему электроподогрева. Проверяют уровень воды в чаше автопоилки и исправность работы клапанно-поплавкового механизма.

При периодическом обслуживании № 1 (через 7 дней), кроме выполнения операций ежедневного технического обслуживания, очищают от грязи и промывают чашу, а также проверяют надежность резьбовых соединений.

При периодическом обслуживании № 2 (через 45 дней), кроме выполнения операций технического обслуживания № 2, проверяют техническое состояние электрооборудования, соединения контактов токоведущих частей, сопротивление изоляции и сопротивление контура заземления. Подкрашивают оголенные нетоковедушие части автопоилки.

Техническая характеристика АГК-4А

Вместимость поильной чаши, л
Мощность нагревателя, кВт 1,0
Высота по поильной чаше, мм
Габаритные размеры (±3 %), мм:  
длина
ширина
высота
Напряжение, В
Пределы регулировки температуры, оС +4...18
Точность поддержания температуры воды, оС ±2
Рабочее давление в водопроводной сети, кПа 20...350
Фронт поения при двухстороннем подходе
Число обслуживаемых животных
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему автопоилок АП-1А, ПБС-1 и АГК-4А.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию автопоилок.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство автопоилки АП-1А.

2. Объясните принцип действия и устройство автопоилки АГК-4А.

3. Как устроена система электроподогрева у автопоилки АГК-4А?

Работа 13

Page 9

Цель работы. Изучение устройства и работы приточно-вытяжной установки ПВУ, частичные разборка-сборка, регулировки, подготовка установки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка ее технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Приточно-вытяжная установка ПВУ, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу приточно-вытяжная установка ПВУ и ее основных сборочных единиц.

2. Включить в работу установку, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку ее технического состояния.

3. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Приточно-вытяжная установка типа ПВУ применяют для вентиляции животноводческих помещений, она обеспечивает автоматическое поддержание заданной температуры воздуха в помещении и регулирование воздухообмена в зависимости от наружной и внутренней температуры.

При размещении вентиляторов в вытяжных шахтах свежий воздух обычно подается без его предварительного подогрева. Если вентиляторы монтируют в приточных каналах, удобно предварительно нагревать воздух для помещений в которых недостаточно теплоты. Такие установки получили название вентиляционно-калориферных.

На рисунке 34 показана схема приточно-вытяжной установки типа ПВУ, обеспечивающей возможность автоматизированной вентиляции и обогрева поступающего внешнего воздуха как за счет электронагревательных элементов ТЭН-26 и ТЭН-27, так и при частичной рециркуляции воздуха, отводимого из вентилируемого помещения.

Рис. 34. Приточно-вытяжная установка типа ПВУ:

1 – приточные насадки; 2 – электронагревательные секции; 3 – вентиляторная секция; 4 – колесо вентилятора; 5 – рециркуляционная заслонка; 6 – электропривод заслонок; 7 – секция рециркуляционных заслонок; 8 – промежуточные секции; 9 – зонт.

Шахта установки типа ПВУ составлена из секций двух кон­центрических труб, образующих приточный и вытяжной воздуховоды. Вентилятор, расположенный в вентиляторной секции, имеет колесо с двумя рядами лопастей. Наружные лопасти колеса засасывают воздух в помещение, лопасти внутренней части выбрасывают его из помещения по центральной трубе. Выброс регулируется заслонками 5, при помощи которых часть воздуха помещения направляется в поток свежего воздуха и несколько обогревает его. При отклонении температуры выводимого воздуха от установленного значения система автоматики приводит в действие электропривод заслонок. С понижением температуры воздуха помещения заслонки постепенно перекрывают приточ­ный воздуховод и при определенном ее значении посекционно включаются обогреватели ТЭН. Привод заслонок осуществля­ется от электродвигателя мощностью 15 Вт через редуктор, тяги и зубчатые секторы.

В комплект ПВУ входят 6 шахт с силовым блоком и пультом централизованного управления работой приточно-вытяжных установок.

Технические характеристики установки ПВУ

Показатель ПВУ-4 ПВУ-6 ПВУ-9
Воздухопроизводительность, мз/ч.      
на притоке
на вытяжке
Мощность электронагревателей, кВт 16,8 16,8 16,8
Число нагревателей:      
ТЭН-26
ТЭН-27
Мощность электродвигателя осевого вентилятора, кВт 1,1 1,1 2,2
Частота вращения, с-1 23,3 15,5 15,5
Габариты, мм:      
высота
диаметр
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему приточно-вытяжной установки ПВУ.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство установки ПВУ.

2. Объясните принцип действия и устройство установки ПВУ.

Работа 14

Теплогенератор ТГ-2,5А

Цель работы. Изучение устройства и работы теплогенератора ТГ-2,5А, частичные разборка-сборка, регулировки, подготовка теплогенератора к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка ее технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Теплогенератор ТГ-2,5А, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу теплогенератора ТГ-2,5А и его основных сборочных единиц.

2. Включить в работу теплогенератор, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку его технического состояния.

3. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Теплогенераторы служат для нагрева и подачи приточного воздуха в птицеводческих помещениях. Представляют собой установки, в которых приточный воздух нагревается от сгорания жидкого или газообразного топлива.

При больших внутренних объемах отапливаемых помещений для равномерного распределения воздуха по всей площади теплогенераторы подают подогретый воздух в воздуховоды. Тип теплогенератора выбирают по требуемой теплопроизводительности и воздухообмену.

На рисунке 35 показан общий вид теплогенератора ТГ-2,5А.

Рис. 35. Теплогенератор ТГ-2,5А:

1–главный вентилятор с приводом; 2–дымоход; 3–станция управления; 4– корпус; 5–горелка; 6–взрывной клапан; 7 – теплообменник.

Корпус теплогенератора представляет сварную конструкцию из листовой стали. В нем установлены камера сгорания и защитный кожух, предохраняющий корпус от перегрева.

На корпусе теплогенератора установлены шкаф управления, форсунка и фланец соединения дымовой трубы. Для подсоединения воздуховодов на торцах теплогенератора приварены фланцы с отверстиями под крепеж.

Камера сгорания теплогенератора изготовлена из нержавею­щей жаропрочной стали. Для увеличения поверхности теплоотдачи внутри камеры сделаны ребра и вставки.

Нагрев и подача воздуха осуществляются следующим образом (рис. 36). Из расположенной вне помещения емкости 1 топливо самотеком по топливопроводам через топливный бак 13 и отстойник 12 поступает к топливному насосу. Топливный насос 11, приводимый во вращение электродвигателем вентилятора форсунки 7 под давлением, через электромагнитный клапан 10 подает топливо к горелке 8.

Рис. 36. Функциональная схема теплогенератора ТГ-2,5А:

1 – емкость; 2 – рукоятка; 3 – вентилятор; 4 – дымовая труба; 5 – теплообменник; б – трансформатор зажигания; 7 – форсунка; в – горелка; 9 – лопасти вентиляторов; 10 – клапан; 11 – топливный насос; 12 – отстойник; 13 – топливный бак.

Одновременно вентилятором форсунки 7 подается воздух на горение. Проходя через горелку 8, топливо и воздух получают вращательное движение в направлениях, противоположных друг другу, и на выходе образуют рабочую смесь, которая поджигается искрой от трансформатора зажигания 6.

Продукты, образующиеся при сгорании рабочей смеси, проходя через каналы теплообменника 5, отдают свое тепло воздуху, который подается главным вентилятором 8. Через дымовую трубу 4 продукты сгорания удаляются в атмосферу.

Главный вентилятор предназначен для принудительного продувания воздуха через установку. Производительность главного вентилятора регулируют при помощи лопастей 9, приводимых в движение рукояткой 2.

Техническая характеристика теплогенераторов

Показатели ТГ-1,5 ТГ-2,5 ТГ-3,5
Тепловая мощность кВт
Подача нагретого воздуха, тыс. м3/ч 12…15 22,5
Расход топлива, кг/ч 16,8
Температура нагрева воздуха, °С 35...50 50±5 53±6
Коэффициент полезного действия, %, не менее 88,5
Рабочее давление топлива, МПа 0,6...0,12 0,6...0,12 0,12
Установленная мощность, кВт: главный вентилятор вентилятор форсунки 4,6 4,0 0,6 4,6 4,0 0,6 8,6 8,0 0,6
Напряжение, В: цепей управления силовых цепей      
Зажигание факела Электрической искрой
Габариты, мм: длина ширина высота      
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему теплогенератора ТГ-2,5А.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство теплогенератора ТГ-2,5А.

2. Объясните принцип действия и устройство теплогенератора ТГ-2,5А.

Глава V

Page 10

Цель работы. Изучение устройства и работы агрегата доильного АДМ-8А, частичные разборка-сборка, регулировки, подготовка агрегата к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Агрегат доильный АДМ-8А с молокопроводом, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу агрегата доильного АДМ-8А с молокопроводом и его основных сборочных единиц.

2. Включить в работу доильный агрегат, выполнить операции технического обслужи­вания и дать оценку его технического состояния.

3. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Доильный агрегат АДМ-8А с молокопроводом предназначен для машинного доения коров в стойлах, транспортирования выдоенного молока в молочное отделение, группового учета выдоенного молока от 50 коров, фильтрации, охлаждения и сбора его в емкость для хранения. Агрегат выпускается в двух исполнениях: АДМ-8А-1 – для обслуживания 100 и АДМ-8А-2 – для обслуживания 200 коров. Для первичной обработки молока можно совместно с доильным агрегатом использовать резервуар-охладитель и холодильную установку.

Доильный агрегат АДМ-8Асостоит из следующих основных сборочных единиц (рис. 37, 38): молокопровода 3, главного вакуум-регулятора 4, вакуум-провода 1, вакуумной установки 16, доильной аппаратуры 8, устройства зоотехнического учета надоя молока 7, молочного насоса 13, воздухоразделителя 12, фильтра 11, дозатора молока 14, охладителя молока 10, промывочной установки 6, устройства подъема молокопровода 5, шкафа запасных частей 15 и шкафа управления.

Рис. 37. Доильный агрегат с молокопроводом АДМ-8:

1 – вакуумпровод, 2 – переключатель, 3 – молокопровод, 4 – главный вакуум-регулятор, 5 – механизм подъема молокопровода, 6 – промывочная установка, 7 – устройство УЗМ-1, 8 – доильные аппараты, 9 – автоматическое устройство КЭП-12У, 10 – охладитель молока, 11 – фильтр, 12 – воздухоразделитель, 13 – молочный насос, 14 – групповой счетчик молока, 15 – шкаф запасных частей, 16 – вакуумная установка, 17 – электрический водонагреватель

Молокопровод 3 (рис. 37) предназначен для транспортировки выдоенного молока в молочное отделение и состоит из стеклянных и полиэтиленовых труб, молочно-вакуумных кранов, соединенных между собой соединительными муфтами и разделителей, которые предназначены для разделения каждой линии молокопровода на две ветви для доения и группового учета выдоенного молока от 50 коров. Ветви молокопровода с одной стороны соединены с главным вакуум-регулятором, а с другой – подсоединены к групповым счетчикам. Во время промывки разделитель служит для закольцевания ветвей молокопровода.

Рис. 38. Кран молочно-вакуумный АДМ.01.050:

а – детали; б – разрез; 1 – корпус; 2 – скоба; 3 – прижим; 4 – шайба; 5 – винт; 6 – движок; 7, 8 – прокладки.

Главный вакуум-регулятор (рис. 39) предназначен для поддержания в молокопроводе постоянной величины вакуума 49 кПа. Он крепится к вакуум-проводу и соединяется с молокопроводом при помощи резинового шланга.

Рис. 39. Главный вакуум-регулятор АДН-10-000:

1 – крестовина; 2 – вакуум-регулятор; 3 – тройник; 4 – индикатор; 5 – переходник; 6 – шланг; 7 – вакуумметр; 5 – фильтр.

Вакуум-регулятор (рис. 40) служит для предохранения вакуумного насоса от перегрузок и обеспечения оптимального количества воздуха, просасываемого через главный вакуум-регулятор. Разрежение в молокопроводе создает перепад давления на клапане вакуум-регулятора, который уравновешивается грузами. Для увеличения чувствительности вакуум-регулятора груз подвешен к клапану посредством пружины.

Рис. 40. Вакуум-регулятор АДМ.08.010:

1 – клапан; 2 – крышка; 3 – пружина; 4 – стержень; 5–колпак; 6 – шайба-груз; 7 – трубка; 8 – масло; 9 – шайба.

Вакуум-провод 1 (рис. 37) предназначен для подвода вакуума (вакуум 45 кПа) к пульсаторам доильных аппаратов. Постоянный перепад вакуума между молокопроводом и вакуумпроводом, равный 3 кПа, поддерживается дифференциальным клапаном (рис. 41).

Рис. 41. Дифференциальный клапан АДМ.02.090:

1 – тройник; 2 – клапан; 3 – крышка; 4 – кольцо; 5 – стержень; 6 – шайба-груз; 7 – колпак; 8 – переходник; 9 – шланг; 10 – патрубок; 11 – крестовина; 12 – штуцер; 13 – вакуумметр; 14 – труба.

Клапан смонтирован вместе с регулятором подачи воздуха из атмосферы, который поддерживает более глубокий вакуум в молокопроводе для обеспечения транспортировки молока по молокопроводу. Воздух в вакуум-провод поступает через регулятор подачи воздуха в количестве, необходимом для нормальной работы доильных аппаратов в оптимальном режиме, а вакуум распространяется из молокопровода через дифференциальный вакуум-регулятор. В начале вакуум-провода установлен предохранительный клапан, предотвращающий обратный ход ротора и поломки лопаток насоса, служащий одновременно диэлектрической изолирующей вставкой между вакуумной установкой и вакуум-проводом. Для предохранения вакуум-насоса от перегрузок и контроля величины подсоса воздуха на магистральном вакуум-проводе и вакуум-насосе установлен вакуум-регулятор с индикатором. По показаниям индикатора определяют запас производительности вакуум-насоса.

Унифицированная вакуумная установка УВУ-60/45 предназначена для создания вакуума в системе доильного агрегата и состоит из вакуумного насоса, электродвигателя, вакуум-регулятора, вакуумметра и вакуум-баллона.

Доильная аппаратура служит для обеспечения доения коров и индивидуального учета молока при контрольных доениях. Состоит из подвесной части доильного аппарата, пульсатора, устройства зоотехнического учета молока УЗМ-1, молочного шланга и шланга переменного вакуума.

Устройство зоотехнического учета молока УЗМ-1 устанавливают между молочным шлангом и ручкой доильной аппаратуры. Выходной штуцер устройства соединяется с ручкой при помощи шланга длиной 0,8 м. При контрольном доении устройство подвешивают на вакуум-провод слева от молочного крана.

Переключатель предусмотрен для перевода доильного агрегата с режима доения в режим промывки и наоборот, соединяет концы петли молокопровода со счетчиками или коллекторной трубой стенда промывки.

С помощью воздухоразделителя молоко или моющий раствор разделяют и выводят из под вакуума; состоит из молокосборника с датчиком и предохранительной камеры.

Молочный насос НМУ-6 предназначен для пере­качивания молока, воды и моющей жидкости; молочный фильтр служит для очистки молока от механических примесей.Охладитель молока предназначен для охлаждения молока до температуры на 3 °С выше охлаждающей воды. Он состоит из 42 пластин, зажатых болтами между двумя плитами.

Устройство подъема молокопровода предназначено для подъема ветвей молокопровода в местах пересечения кормовых проходов в перерывах между дойками. Оно подвешивается на шарнирных кронштейнах.

Поднятая часть молокопровода поддерживается за счет массы груза. При включенных вакуумных насосах мембраны механизма подъема опускают поднятую ветвь молокопровода. При выключении вакуум-насосов и раз-вакуумировании линии пружины поднимают конец ветви молочной линии над кормовым проходом вверх.

Технологический процесс. Принципиально-технологическая схема работы доильного агрегата АДМ-8А в режиме доения приведена на рисунке 42а.

В режиме доения работа доильного агрегата основана на принципе отсоса молока доильным аппаратом из вымени коровы через сосок под действием разрежения, создаваемого в системе трубопроводов вакуумными насосами. Молоко из доильного аппарата поступает в счетчик молока при контрольных дойках или непосредственно в молокопровод 2. По молокопроводу оно транспортируется в молочное отделение к групповым счетчикам.

Рис. 42. Принципиально-технологическая схема работы доильного агрегата АДМ-8 с молокопроводом:

а – при доении; б – при промывке; 1 – доильная аппаратура; 2 – молокопровод; 3 – вакуум-провод; 4 – вакуум-регулятор; 5 – воздухоразделитель; 6 – дифференциальный клапан; 7 – переключатель; 8 – счетчик молока; 9 – молокоразделитель (молокотарник); 10, 13 – насосы; 11 – фильтр; 12 – охладитель молока; 14– резервуар; 15, 16 – устройство и автомат промывки; 17 – ванна.

От счетчиков молоко попадает в воздухоразделитель 5, отделяется от воздуха и молочным насосом через фильтр 11 и пластинчатый охладитель 12 перекачивается в емкость для хранения. Вакуум из вакуум-провода поступает в предохранительные камеры воздухоразделителя, молокосборник и далее в молокопровод. Молоко или моющий раствор из молокопровода поступает в молокосборник и накапливается в нем. Достигая определенного уровня, молоко приподнимает поплавковый клапан и укрепленный на нем резиновый клапан. Через образованную щель вакуум по шлангу распространяется в сильфон, управляемый микровыключателем. Включается молочный насос и порция мо­лока перекачивается из молокосборника через фильтр и охладитель в емкость для хранения. При снижении уровня молока поплавковый клапан опускается, доступ вакуума прекращается, и микровыключатель выключает насос. При дальнейшем поступлении молока цикл повторяется. Датчик включения работает так, что определенная порция молока всегда находится в молокосборнике, предотвращая попадание воздуха в насос. При переполнении молокосборника молоко из него засасывается в предохранительные камеры. При заполнении этих камер предохранительные клапаны в них всплывают и прекращают доступ вакуума в молокосборник и молокопровод, этим самым сигнализируя о наличии аварийного положения. При выключении вакуумного насоса молоко вытекает из предохранительных камер через клапаны спуска, расположенные на днищах камер.

Рабочий вакуумный режим доильного агрегата поддерживается двумя вакуумными насосами, вакуумными регуляторами и дифференциальным клапаном.

Регулировки. Для настройки вакуум-регулятора используют десять больших и малых регулировочных шайб. Для контроля величины подсоса воздуха через вакуум-регулятор служит индикатор. Флажок индикатора показывает величину подсоса.

Оптимальному режиму транспортирования молока соответствует подача воздуха через главный вакуум-регулятор в пределах 5...7 м3/ч. Величину вакуума в вакуум-проводе устанавливают с помощью дифференциального клапана.

Подготовка к работе. Проверяют уровень масла в масленках вакуум-насосов и при необходимости доливают его; прополаскивают молокопроводящие пути агрегата, при этом разделители и переключатели должны быть в положении «Промывка»; закрывают кран подвода вакуума к шкафу управления; рукоятку командного прибора переводят в положение «О»; затягивают замки крепления днища молокосборника; заполняют ванну водой 30...35 °С; нажимают кнопку «Пуск»; через 5...6 мин отсоединяют угольник устройства промывки от переключателя и запускают в молокопровод 1...2 поролоновые пробки для удаления воды; включают молочный насос в режиме «Ручной» и откачивают остатки воды из молокосборника; нажимают кнопку «Стоп».

Затем устанавливают агрегат в режим «Доение». Для этого вынимают поролоновые пробки из приемных бачков счетчика молока; переводят разделители и переключатели в режим «Доение»; снимают выходной шланг охладителя с патрубка ванны и присоединяют к емкости для сбора молока; отсоединяют шланг крана циркуляционной промывки от выходного конца фильтра; отворачивают гайку на выходном конце молочного насоса, выпускают воду из фильтра и затягивают гайку; вставляют фильтрующий элемент в корпус фильтра; снимают входной шланг охлаждения патрубка молокосборника, освобождают от воды и соединяют с выходным концом фильтра, патрубок молокосборника закрывают пробкой; освобождают шайбы клапанов коллекторов доильных аппаратов, отогнув края шайб крепления к корпусу коллектора; нажимают кнопку «Пуск» и выключают вакуумные установки; по приборам проверяют параметры вакуумного режима; открывают кран охлаждающей воды и включают пульт групповых счетчиков молока. После этого агрегат готов к доению.

Дояры-операторы в зависимости от своей квалификации работают с 2...3 доильными аппаратами и при доении выполняют в строгой последовательности такие операции: подключают доильные аппараты к молочно-вакуумным кранам между 1-й, и 2-й, 3-й и 4-й, 5-й и 6-й коровой; проверяют работу доильных аппаратов, подготавливают вымя первой коровы к доению; устанавливают аппарат на вымя коров, а именно: берут коллектор клапаном вниз одной рукой так, чтобы стаканы свободно свисали, открывают клапан, при этом шайбу клапана коллектора прижимают пальцем к корпусу, берут дальний от себя стакан другой рукой и устанавливают его вертикально головкой вверх, при этом молочная труба должна быть перегнута, быстрым движением, выпрямляя трубку, надевают стакан на дальний сосок коровы, не допуская при этом длительного подсоса воздуха через стакан. После этого надевают остальные стаканы, слегка приподнимают коллектор и убеждаются, что аппарат надежно держится на вымени и по смотровым конусам поступает молоко; подходят к 3-й и затем к 5-й корове и выполняют те же операции; подготовляют вымя второй коровы к доению; выполняют машинное додаивание первой коровы и снимают аппарат, прижав пальцем Г шайбу клапана к корпусу коллектора. Далее описанный выше цикл операций повторяется.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). При ежедневном (ежесменном) техническом обслуживании разбирают и щетками промывают внутреннюю полость молокосборника. После контрольных доек разбирают и промывают ершами счетчик молока.

При ежемесячном техническом обслуживании разбирают и промывают доильные аппараты, молокосборник, молочный насос, охладитель и групповые счетчики молока; проверяют регулировку вакуумного режима и при необходимости доливают масло в вакуум-регуляторы, заменяют фильтрующий элемент фильтра, удаляют отложение молочного камня в молокопроводе. Для удаления молочного камня выполняют операции промывки доильного агрегата, затем повторяют промывку, залив в чашку 2,5 л 10 %-го раствора уксусной кислоты или 5 %-го раствора соляной кислоты.

При сезонном техническом обслуживании два раза в год промывают вакуум-провод; разбирают молокопровод, промывают соединительные детали, молочно-вакуумные краны и собирают его; заменяют лопатки вакуумного насоса, если подача понизилась до 43 м3/ч; разбирают и прочищают клапаны вакуум-регуляторов и дифференциального клапана; заменяют масло в колпаках вакуум-регуляторов; бензином промывают фитили для смазыва­ния вакуумных насосов; проверяют показания всех вакуумметров и при необходимости регулируют вакуумный режим; заменяют фильтрующий элемент; проверяют герметичность соединения молокопровода и вакуум-провода и устраняют обнаруженные подсосы; промывают все детали пульсатора и заменяют мембраны, а также соско­вую резину всех доильных аппаратов; очищают от отложения солей пластины охладителя со стороны потока воды, заменяют пластины с дефектами; разбирают молочный насос, промывают все детали, при необходимости заменяют графитное кольцо сальника; проверяют точность показания счетчиков молока; проверяют наличие цепи заземляющей сети; проверяют изоляцию электродвигателей, электрической проводки пускозащитной аппаратуры и затем смазывают подшипники электродвигателей.

Отчет о работе.

1. Вычертите принципиально-технологическую схему работы агрегата АДМ-8А с молокопроводом.

2. Приведите основные технические данные доильного агрегата АДМ-8А.

3. Опишите технологические регулировки доильного агрегата АДМ-8А.

Контрольные вопросы и задания.

1. Из каких основных сборочных единиц состоит доильный агрегат АДМ-8А с молокопроводом? Каково их значение?

2. По какой принципиально-технологической схеме работает доильный агрегат АДМ-8А с молокопроводом в режиме доения?

3. Каков порядок подготовки доильного агрегата к работе?

4. Назовите основные операции технического обслуживания доильного агрегата.

5. Приведите основные правила безопасности труда.

Работа 16

Page 11

Цель работы. Изучение конструкции и работы системы промывки доильного агрегата АДМ-8А, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка системы промывки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка их технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Система промывки доильного агрегата АДМ-8А, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу системы промывки доильного агрегата АДМ-8А и их основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку системы промывки доильного агрегата АДМ-8А и подготовить ее к работе.

3. Включить в работу устройство и автомат промывки доильного агрегата АДМ-8А, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку техническому состоянию.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Система промывки включает устройство и автомат промывки.

Устройство промывки (рис. 43) предназначено для обеспечения промывки доильных аппаратов моющим раствором. Тип устройства промывки – вакуумный, циркуляционный.

Рис. 43. Устройство промывки АДМ.20.000:

1 – труба; 2 – чашка; 3,4 – трубки; 5 – распределитель; 6 – фланец; 7 – прокладка; 8 – винт; 9 – скоба.

Автомат промывки (рис. 44) предназначен для автоматического управления циклом промывки. Автомат промывки состоит из шкафа управления 4, вентиля холодной и горячей воды 5, крана 3 для переключения системы на циркуляционную промывку или сброс жидкости в канализацию, ванны 7 с поплавковым устройством, двух дозирующих устройств 1 и переходника 2 для подсоединения молочного шланга при промывке охладителя.

Рис. 44. Автомат промывки АДМ.25.000:

1 – дозирующее устройство; 2 – переходник; 3 – кран; 4 – шкаф управления; 5 – вентиль; 6, 9 – пробка; 7 – ванна; 8 – шланг; 10 – штуцер; 11 – фильтр; 12 – винт.

В шкаф управления (рис. 45) входят командный прибор, предохранитель, клеммники и магнитный пускатель. В шкафу управления расположены шесть электромагнитных вентилей. На крышке шкафа расположен переключатель программы 7 и кнопка 6 со световой сигнализацией. Валик командного прибора имеет 10 программных дисков, обеспечивающих через микропереключатели и магнитные вентили управление исполнительными механизмами автомата промывки. За 60 мин валик командного прибора делает один оборот. Регулирование программы промывки выполняется программными дисками. Шкаф управления обеспечивает промывку доильной установки по двум программам. Первая программа – промывка перед и после доения. Вторая программа, кроме промывки после доения, предусматривает кислотную очистку оборудования от молочного камня. Первую или вторую программы устанавливают с помощью переключателя программ 7 (рис. 45).

Управление вентилями горячей и холодной воды – автоматическое. Предусмотрено и ручное управление.

Переключение системы на циркуляционную промывку или сброс жидкости в канализацию автоматизировано.

Поплавковое устройство ванны обеспечивает подачу необходимого количества воды для промывки. В зависимости от уровня воды в ванне запорное устройство поплавка открывает доступ воздуха к пневмоприводам вентилей или соединяет их с вакуумной системой.

В дозирующее устройство 1 (см. рис. 44) через фильтр 11 и штуцер 10 с регулирующим винтом 12 засасывается моющий концентрат. Винтом 12 регулируют количество засасываемого концентрата в объеме 2,5 л (для циркуляционной промывки после доения). В верхней крышке устройства расположен предохранительный клапан, а в нижней – обратный клапан. Дозирующие устройства к магнитным вентилям шкафа управления подсоединяются при помощи поливинилхлоридных шлангов. В момент образования вакуума концентрат промывки засасывается в дозирующее устройство. После автоматического переключения магнитного вентиля атмосферный воздух заходит в дозирующее устройство и промывочный концентрат поступает в ванну.

Рис. 45. Шкаф управления:

1 – предохранитель; 2 – командный прибор; 3 – магнитный пускатель; 4 – клеммник; 5 – магнитный вентиль; 6 – кнопка со световой сигнализацией; 7 – переключатель программы. А – вид на крышку; I – холодная вода; II – горячая вода; III – губка; IV – циркуляционный кран; V–кислотное моющее средство; VI – щелочное моющее средство

Технологический процесс (см. рис. 42б). Автомат промывки обеспечивает выполнение следующих операций: прополаскивание водой аппаратов, молочных линий и доильного оборудования и слив воды в канализацию; заполнение ванны моющим и дезинфицирующим растворами, циркуляционную промывку; прополаскивание чистой водой; откачивание остатков воды из молокосборника; выключение вакуумных и молочных насосов.

Техническое обслуживание. Щелочная очистка и дезинфекция длятся 15 мин, прополаскивание – 5 мин. При использовании комбинированного средства для очистки и дезинфекции циркуляция раствора должна продолжаться 20 мин.

Для подготовки агрегата к промывке после доения савтоматом промывки закрывают вакуумный кран воздухоразделителя. Переключатель, разделители и главные вакуумрегуляторы переводят в положение «Промывка». Укладывают губку в место ее пуска и открывают вакуумный кран. После этого освобождают молокопроводы с помощью губки от остатков молока, вынимают пробку из места пуска губки и закрывают вакуумный кран. Далее вынимают губку из переключателей, а переключатели оставляют в положении «Промывка». Затем освобождают молокоприемник, фильтр и охладитель от остатков молока нажатием кнопки на пульте управления молочного насоса. Закрывают кран охлаждающей воды и выключают пульт групповых счетчиков. После чего снимают молочный шланг с емкости для молока и надевают на переходник на ванне. Снимают с выходного конца фильтра входной шланг охладителя и надевают его на переходник молокоприемника. Вынимают фильтрующий элемент из молочного фильтра и вновь устанавливают направляющую в фильтре. На выходной конец фильтра закрепляют шланг крана циркуляционной промывки. Очищают поверхность доильных аппаратов и подсоединяют к устройству промывки, зафиксировав шайбы клапанов коллекторов.

Для промывки и дезинфекции доильного агрегата и доильных аппаратов включают автомат промывки нажатием кнопки шкафа управления. После заполнения водой ванны открывают вакуумный кран. По окончании промывки вакуумный агрегат автоматически выключается.

Операции технического обслуживания устройства и автомата промывки выполняют в рамках ежедневного и пе­риодического технического обслуживания доильного агрегата АДМ-8А (см. «Работа 20. Доильный агрегат АДМ-8А с молокопроводом).

Отчет о работе.

1. Вычертите технологическую схему доильного агрегата АДМ-8А с устройством и автоматом промывки в режиме «Промывка».

2. Приведите основные технические данные устройства и автомата промывки.

3. Опишите технологические регулировки и подготовку к работе устройства и автомата промывки.

Контрольные вопросы и задания.

1. Из каких сборочных единиц состоит система промывки доильного агрегата АДМ-8А?

2. Как осуществляется технологический процесс доильного агрегата АДМ-8А в режиме «Промывка»?

3. Назовите основные технологические показатели и регулировки устройства и автомата промывки.

4. Расскажите о последовательности подготовки доильного агрегата АДМ-8А для работы в режиме «Промывка» с автоматом.

Работа 17

Page 12

Цель работы. Изучение устройства и работы доильного агрегата ДАС-2Б, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка агрегата к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Доильный агрегат ДАС-2Б, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу доильного агрегата ДАС-2Б и его основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку доильного агрегата и подготовить его к работе.

3. Включить в работу доильный агрегат, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку его технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Доильный агрегат ДАС-2Б предназначен для машинного доения коров в переносные доильные ведра при привязном содержании коров. Обслуживающий персонал – 4 дояра.

Доильный агрегат ДАС-2Б (рис. 46) состоит из: вакуумной линии, доильных ведер, 8 доильных аппаратов ДА-2М «Майга», 4 тележек для перевозки каждой одного бидона, шкафа для запасных частей, комплекта инструмента, принадлежностей и запасных частей.

Рис. 46. Доильный агрегат ДАС-2Б:

а – схема доильного агрегата; 1 – доильные стаканы; 2 – доильный аппарат; 3 – вакуумный регулятор; 4 – вакуумметр; 5 – вакуумный баллон; б – магистральный вакуумный провод; 7 – вакуумный насос; б – общий вид; 1 – доильный аппарат с ведром; 2 – вакуум-провод; 3 – вакуум-баллон; 4 – стенд для мойки и дезинфекции доильных аппаратов; 5 – шкаф для запасных частей; 6 – вакуум-насос; 7 – тележка для перевозки бидонов с молоком.

Вакуумная линия предназначена для отсоса воздуха из вакуумных систем доильного агрегата и состоит из: вакуумной установки УВУ-60/45; системы вакуум-трубопроводов; вакуум-баллона; вакуум-регулятора с индикатором запаса вакуума; вакуумметра.

Установка вакуумная унифицированная УВУ-60/45 (рис. 47) состоит из цилиндрического корпуса 7 и 18. В корпусе предусмотрены всасывающее и выпускное окна. С торцов камера закрыта крышками с подшипниками. Внутри цилиндрической камеры корпуса эксцентрично установлен ротор 8 и 15. В роторе под углом 90° расположены четыре паза, в которых свободно перемещаются лопатки 9 и 14 – пластины с вкладышами, образующие четыре замкнутые камеры. Пластины в пазах могут свободно перемещаться в радиальном направлении.

При вращении ротора объем камер изменяется. Когда камера расположена против всасывающего окна, ее объем увеличивается, а когда против выпускного – уменьшается. При вращении ротора за лопатками по ходу вращения ротора через всасывающее окно воздух всасывается из вакуум-баллона и вакуум-трубопровода, а перед лопатками воздух сжимается и выталкивается через выпускное окно в атмосферу.

Рис. 47. Установка вакуумная унифицированная УВУ-60/45:

а – общий вид; б – схема работы; 1 – рама; 2 – масленка; 3 – электродвигатель; 4 – глушитель; 5 – стекловата; 6 – корпус глушителя; 7 – корпус; 8 –-ротор; 9 – лопатки; 10 – вакуумный регулятор; 11 – вакуумметр; 12 – вакуум-баллон; в – сборочные единицы: 1 – болт; 2, 3, 13 – шайба; 4 – шкив; 5 – штифт; б – шпонка; 7– винт; 8, 10 – крышка; 9 – кольцо; 11 – манжета; 12 – шарикоподшипник; 14 – лопатка; 15 – ротор; 16 – колпачок; 17 – втулка; 18 – корпус.

Вакуум-баллон 12 представляет собой небольшой резервуар. Сверху в него вмонтированы два трубчатых угольника для соединения с вакуум-трубопроводом и насосом. В нижней части баллона шарнирно крепится крышка. После пуска насоса в работу крышку вручную поднимают, и за счет вакуума, образовавшегося в баллоне, она плотно закрывается. После отключения насоса вакуум в баллоне падает и крышка открывается сама.

Вакуум-регулятор 10 служит для поддержания вакуума в заданных пределах при любом числе работающих доильных аппаратов. Промышленность выпускает вакуум-регуляторы различных типов. Простейший из них состоит из корпуса, ввернутого в тройник трубопровода, клапана и груза. Воздух внутрь системы в корпусе входит через два отверстия. Устанавливают вакуум-регулятор на требуемое значение вакуума увеличением или умень­шением груза при максимальном для данного агрегата числе одновременно работающих аппаратов (18...12).

При отключении одного или нескольких доильных аппаратов количество воздуха, поступающего через них, уменьшается, и его недостаток будет компенсирован поступлением через клапан вакуум-регулятора. При повышении вакуума в трубопроводе выше нормы наружный воздух преодолеет массу груза, клапан поднимается, откроет отверстия и впустит в трубопровод необходимое количество воздуха. После снижения вакуума до заданной величины клапан закроется.

Вакуумметр 11 служит для измерения и контроля значения вакуума в системе. Пределы допустимого вакуума принято указывать на шкале циферблата прибора красными пограничными линиями.

Доильный аппарат двухтактный АДУ-1 с доильным ведром предназначен для доения коров и переноски выдоенного молока. Доильный аппарат состоит из подвесной части доильного аппарата (доильные стаканы, трубки и коллектор), пульсатора, ведра доильного и комплекта шлангов.

Устройство промывки предназначено для циркуляционной промывки молокопроводящих путей доильного аппарата. Схема работы устройства промывки показана на рисунке 48.

Рис. 48. Устройство промывки:

а – общий вид; б – схема работы; 1 – трубопровод; 2 – воронка; 3 – крышка доильного ведра; 4 – пульсоусилитель; 5 – муфта; 6 – угольник; 7 – вакуумный кран; 8 – пульсатор; 9 – опорожнитель; 10 – ванна; 11 – подвесная часть доильного, аппарата; I – при предварительном ополаскивании; II – при циркуляционной промывке.

Основная составная часть устройства промывки – опорожнитель (рис. 49). Рамка 1 предназначена для переключения опорожнителя в положение для выливания воды обратно в ванну или канализацию.

Рис. 49. Опорожнитель:

1 – корпус; 2,3 – бобышка; 4, 6 – прокладка; 5 – клапан; 7 – крышка; 8 – дужка; 9 – рамка.

Управляют опорожнителем (подача переменного вакуума) с помощью пульсоусилителя (рис. 50). Пульсоусилитель при помощи резиновой трубки соединен с управляющим пульсатором.

Рис. 50. Пульсоусилитель:

1 – воронка; 2 – гайка; 3 – мембрана; 4 – основание; 5 – тарелка; 6– корпус; 7 – тройник; 8 – клапан; 9 – уплотнение; 10 – наконечник.

Количество воды и промывочной жидкости в ванне должно быть 40...45 л. Частота пульсаций пульсатора должна быть 14...20 пульсов в минуту.

Технологический процесс включает подготовку к доению, доение, транспортирование молока в молочное отделение, промывку и дезинфекцию доильного аппарата.

В режиме доения работа доильного агрегата основана на принципе отсоса молока доильным аппаратом из молочной цистерны вымени коровы под действием разрежения (вакуума), создаваемого в системе трубопроводов вакуумным насосом. Рабочий вакуумный режим доильного аппарата обеспечивается вакуумным насосом и вакуумным регулятором.

В режиме промывки промывочный раствор отсасывается из ванны доильным аппаратом и далее через систему трубопроводов при помощи опорожнителя выливается в канализацию или обратно в ванну.

Регулировки. При вводе в эксплуатацию доильного агрегата и по мере необходимости в процессе эксплуатации необходимо изменять: вакуумный режим вакуумным регулятором; частоту переключения клапана пульсатора доильного аппарата регулировочным винтом; частоту переключения клапана пульсатора пульеоусилителя устройства промывки; интенсивность подачи смазки масленкой в вакуумный насос при помощи регулировочного винта.

Вакуумный режим регулируют так. Убедившись в пра­вильности монтажа вакуумной линии и отсутствии подсоса воздуха в местах соединений, присоединяют к вакуум-проводу 8 доильных аппаратов с доильными ведрами; кла­паном коллектора доильных аппаратов перекрывают отсос воздуха, для чего оттягивают шайбу от корпуса коллектора; включают вакуумный насос; обеспечивают показания вакуумметра в коровнике 47 кПа подбором необходи­мого числа регулировочных шайб.

Подготовка доильного агрегата к работе. Проверяют уровень масла в масленке вакуумного насоса и при необходимости доливают. Собирают доильный аппарат в режиме доения, для чего: устанавливают крышку на доильное ведро; отгибают края шайбы клапана коллектора доильного аппарата, освободив ее от крепления к корпусу; закрывают вакуумный кран устройства промывки; включают вакуумную установку; проверяют по показаниям приборов параметры вакуумного режима. Стрелка индикатора запаса вакуума должна быть за третьей меткой (проход воздуха более 15 м3/ч).

Доильный агрегат обслуживают четыре дояра с двумя доильными аппаратами каждый.

Технологические операции доения выполняют в такой последовательности: доильные аппараты подключают к вакуумным кранам между 1-й и 2-й, 3-й и 4-й коровами; подготавливают вымя 4-й коровы к доению; устанавливают стаканы на вымя коровы.

При установке доильного аппарата клапан коллектора прижимают пальцем к его корпусу; слегка приподнимают коллектор, тем самым убеждаются в том, что аппарат надежно держится на вымени коровы; подходят к третьей корове и выполняют описанные выше операции; подходят ко второй корове, подготавливая ее вымя к доению; выполняют машинное додаивание первой коровы и снимают до­ильный аппарат, оттягивая пальцами шайбу клапана от корпуса коллектора, затем описанный выше цикл повторяют.

Техническое обслуживание (ежедневное, периодическое и сезонное). При ежедневном техническом обслуживании, выполняемом перед каждой дойкой, проверяют со­стояние и работу вакуумного насоса, уровень масла в масленке, при необходимости доливают масло, проверяют и при необходимости регулируют величину вакуума в вакуумной линии; убеждаются в отсутствии разрывов соско­вой резины и молочных шлангов (резиновые детали с прорывами заменяют); проверяют и регулируют число пульсаций пульсаторов ла величину 80 ± 5.

При первом техническом обслуживании один раз в месяц разбирают и промывают ершами и щетками доильные аппараты (силами бригады технического обслуживания).

Проверяют подачу вакуумного насоса. При падении подачи до 30 м3/ч и ниже снимают насос и отправляют на станцию технического обслуживания для проведения периодического обслуживания, а на его место устанавливают исправный. Проверяют давление в вакуум-проводе. В отдаленном конце вакуум-провода вместо пробки устанавливают корпус клапана спуска конденсата без резинового клапана. На расположенный рядом вакуумный кран подключают вакуумметр, регулируют вакуумный уровень до показания вакуумметра 47 кПа при закрытом отверстии в корпусе клапана пуска конденсата. Вакуум-провод промывают, если падение вакуума при открытом отверстии в корпусе превышает 20 кПа. Проверяют температуру на поверхности вакуумного насоса. При повышении температуры более чем на 80 °С выше окружающего воздуха промывают или заменяют набивку глушителя. Проверяют уровень масла в вакуум-регуляторе. При загрязнении масла или повышении уровня выше допустимого масло заменяют.

При сезонном техническом обслуживании один раз в год промывают вакуум-провод; проверяют достоверность показаний всех вакуумметров с помощью эталонного вакуумметра; проверяют и при необходимости заменяют мембрану пульсоусилителя.

Каждый участок трубопровода промывают отдельно. Для этого включают вакуумный насос и навешивают дополнительный груз на вакуум-регулятор, на самый отда­ленный от насоса вакуумный кран надевают один конец шланга, а другой конец опускают в ведро с горячим раствором каустической соды концентрацией 3 % и промывают всю ветвь трубопровода. Для улучшения промывки шланг периодически вынимают из раствора для впуска в него порций воздуха. Периодически сливают конденсат из вакуум-баллона. По окончании промывки для просушки вакуум-провода на каждом участке открывают наиболее отдаленные от насоса краны для пропуска через вакуум-провод воздуха в течение 15 мин. Если при сильном загрязнении вакуум-провода такая промывка не дает эффективных результатов, необходимо прочистить вакуум-провод механически (при помощи ершей и проволоки), открыв заглушки в торцах ветвей вакуум-провода.

Page 13

Цель работы. Изучение устройства и работы доильного аппарата АДУ-1, его частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка доильного аппарата к работе, выполнение операций технического обслуживания.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Доильный аппарат АДУ-1, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологические карты.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу доильного аппарата АДУ-1 и его основные сборочные единицы.

2. Произвести частичную разборку-сборку доильного аппарата и подготовить его к работе.

3. Включить в работу доильный аппарат, выполнить операции технического обслуживания.

Методические указания к работе. Доильный аппарат предназначен для выведения молока из молочной цистерны вымени коровы через сосок и упругую мышцу – сфинктр с помощью вакуума.

Доильный аппарат АДУ-1выпускается в двух исполнениях: для работы в двухтактном режиме на доильных установках УДА-16А «Елочка-автомат», УДА-8А «Тандем-автоиат», АДМ-8А, ДАС-2Б (с доением в ведра) и на пастбищной доильной установке УДС-3Б (основное исполнение), а также в трехтактном режиме – на доильной установке АД-100Б с доением в ведра и на пастбищной установке УДС-3Б (исполнение 01). Для пастбищной доильной установки в летнее время рекомендуется тот же режим доения, что и в зимнее время; изменение режима не допускается «Правилами машинного доения коров», так как это приводит к заболеваниям животных.

В установках, при доении на которых молоко собирают в переносное ведро, в комплект доильного аппарата (рис.51) входит само доильное ведро 1, крышка 2 с пульсатором 3, коллектор 4, четыре доильных стакана 5, молочные 6 и вакуумные 7 патрубки, шланги – молочный 8 и вакуумный 9. Между ведром и крышкой имеется резиновая прокладка 13, обеспечивающая лучшую герметизацию.

Рис. 51. Доильный аппарат АДУ-1:

1 – ведро; 2 – крышка; 3 – пульсатор; 4 – коллектор; 5 – доильные стаканы; 6 – молочные патрубки; 7 – вакуумные патрубки; 8 – шланг молочный; 9 – шланг вакуумный; 10 – дужка; 11 – ручка; 12 – ручка крышки; 13 – прокладка; 14 – винт; 15 – шланг; 16 – двойной патрубок

На крышке специальным винтом 14 крепится пульсатор 3. С вакуум-магистралью доильный аппарат соединяется резиновым шлангом 15, который через двойной патрубок 16 обеспечивает раздельный подвод вакуума к крышке доильного ведра и пульсатору 3. В крышке доильного ведра имеется отверстие с клапаном для впуска воздуха при снятии крышки.

Доильный стакан (рис. 52) – исполнительный орган доильного аппарата. Он состоит из корпуса 1 и сосковой резины 2. Между корпусом и сосковой резиной после сборки образуется межстенная камера I, под соском – подсосковая камера II. Во внутренней полости сосковой резины расположена кольцевая камера, где в процессе доения поддерживается вакуум, способствующий удержанию стакана на соске при такте отдыха.

Рис. 52. Схема работы двухкамерного доильного стакана:

а – такт сосания; б – такт сжатия (двухтактный режим); в – такт отдыха (трехтактный режим); 1 – сосковая резина; 2 – корпус; I – межстенная камера; II – подсосковая камера

В процессе доения в камерах доильного стакана происходит следующее: в такте сосания в подсосковой и межстенной камерах – вакуум, сосковая резина не деформируется и не препятствует свободному течению молока из соска. Под действием вакуума сосок удлиняется, сфинктер открывается, и молоко поступает в подсосковую камеру.

В такте сжатия в подсосковой камере сохраняется вакуум, а в межстенную камеру поступает атмосферный воздух. В результате давления воздуха сосковая резина сжимается (сплющивается), прерывая поток молока, что защищает нижнюю часть соска от действия вакуума.

В такте отдыха в подсосковой и межстенной камерах восстанавливается атмосферное давление. Сосковая резина распрямляется. Вакуум на сосок не действует. Длина соска сокращается до естественных размеров и в нём восстанавливается кровообращение, нарушенное в тактах сосания и сжатия.

Пульсатор (рис. 53) аппарата предназначен для преобразования постоянного вакуума в переменный, необходимый для работы исполнительных органов – доильных стаканов. Пульсатор мембранного типа, изготовлен из пластмассы. Состоит из корпуса 7, с верхней 1 и нижнейю гайками, крышки 3 с прокладкой 2, резиновой мембраны 6, обоймы 5, клапана 4. В нижней части установлена камера 8 с кольцом 9. Винтовая канавка на камере и внутренняя поверхность кольца образуют дросселирующий канал, соединенный через радиальное отверстие с камерой 4п, а с другого конца через отверстие в мембране и корпусе с камерой 2п. На корпусе пульсатора имеются патрубки для подвода вакуума, воздушный с фильтром и патрубок переменного вакуума.

Рис. 53. Пульсатор аппарата АДУ-1:

1 – верхняя гайка; 2 – прокладка; 3 – крышка; 4 – клапан; 5 – обойма; 6 – мембрана; 7 – корпус; 8 – камера; 9 – кольцо; 10 – гайка нижняя; 1п – камера постоянного вакуума; 2п, 4п – камеры переменного вакуума; 3п – камера атмосферного давления

В пульсаторе четыре камеры: 1п – постоянного вакуума; 2п – переменного вакуума, расположенная под крышкой 3; 3п – атмосферного давления, расположенная под гайкой 1 и соединенная через патрубок с фильтром с атмосферой; 4п – переменного вакуума (управляющая), расположенная под мембраной, соединенная дросселирующим каналом с 2п. В отличие от серийных пульсаторов у этого пульсатора нет регулирующего частоту винта, не требуется регулировка частоты пульсов во время работы. Разная частота пульсов для двух-, и трехтактного исполнения аппарата обеспечивается различными величинами разрежения, при которых работают аппараты.

Коллектор предназначен для сбора молока и распределения переменного вакуума по доильным стаканам.

Коллектор аппарата в двухтактном исполнении (рис. 54) состоит из корпуса 2, прозрачного основания 4, распределителя вакуума 1.

В отличие от трехтактного он не имеет клапанного механизма. В нем всего две камеры: 1к – постоянного вакуума (молочная камера), соединена молочными трубками с подсосковыми камерами доильных стаканов и через выходной штуцер молочным шлангом – с молокопроводом; 2к – камера переменного вакуума, расположенная в распределителе, соединена вакуумными трубками с межстенными камерами доильных стаканов и вакуумным шлангом с камерой переменного вакуума пульсатора. Аппарат включается в работу открытием клапана 3 при нажатии на шайбу 5. С помощью шайбы клапан фиксируют в открытом и закрытом положении.

Молочный шланг аппарата выполнен прозрачным из пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), что улучшает контроль за ходом молоковыведения.

Рис. 54. Коллектор двухтактный аппарата АДУ-1:

1 – распределитель; 2 – корпус; 3 – клапан; 4 – основание; 5 – шайба; б – шплинт; 1к – камера постоянного вакуума (молокосборная); 2к – камера распределительная (переменного вакуума).

Схема работы доильного аппарата АДУ-1 в двухтактном режиме показана на рисунке 55.

Рис. 55. Схема работы аппарата АДУ-1 в двухтактном режиме: а – сосание; б – сжатие: 1 – клапан пульсатора; 2 – воздушный шланг от пульсатора к коллектору; 3 – клапан для включения аппарата в работу; 4 – молочный шланг; 5 – счетчик молока УЗМ-1; 6 – молокопровод; 7 – вакуум-провод; 8 – канал дросселя; 1к, 1п – камера постоянного вакуума; 2к, 2п, 4п – камеры переменного вакуума; 3п–камера атмосферного давления.

Вакуум из вакуум-магистрали 7 передаётся в камеру 1п пульсатора, мембрана пульсатора под давлением воздуха со стороны камеры 4п поднимает клапан 1 и вакуум переходит к камере 2п коллектора и распределяется по межстенным камерам доильных стаканов. Из молокопровода 6 вакуум по молочному шлангу 4 распространяется на подсосковые камеры стаканов при поднятом и фиксированном клапане 3 коллектора. Происходит такт сосания, и молоко из сосков проходит через коллекторную камеру 1к и молочный шланг 4 в молокосборник. Для улучшений эвакуации молока в зазор между коллектором и штоком клапана 3 поступает воздух в камеру 1к. В ходе такта сосания в пульсаторе вакуум по каналу 8 и дросселю переходит в камеру 4п. При этом воздух со стороны камеры 3п, действуя на клапан 1, переводит мембранно-клапанный механизм пульсатора в нижнюю позицию (рис.55) и клапан 1 отключает камеру 2п от вакуума камеры 1п. Воздух из камеры 3п по воздушному шлангу 2 проходит в межстенные камеры стаканов, создавая такт сжатия. В ходе такта сжатия воздух по дроссельному каналу 8 постепенно проходит в камеру 4п, повышая в ней давление, и поднимаем мембрану. Клапан 1 перекрывает камеры 3п и 2п , одновременно сообщаются камеры 2п и 1п и вакуум проходит на межстенные камеры стаканов, вновь создавая такт сосания. Далее вакуум переходит в управляющую камеру, и механизм переключается на такт сжатия.

Для обеспечения работы трёхтактной модификации аппарата АДУ-1 следует использовать коллектор, имеющий четыре камеры.

Коллектор аппарата в трехтактном исполнении (рис. 56) изготовлен из пластмассы, имеет прозрачную молочную камеру для контроля за ходом молоковыделения. Состоит из корпуса 6, основания 9, распределителя 3 с клапаном 1 отключения коллектора от вакуума. Клапанный механизм состоит из клапана 7, резиновой мембраны 4, стержня 5, прижимной шайбы 2.

Рис. 56. Коллектор трехтактный аппарата АДУ-1:

1 – клапан отключения коллектора от вакуума; .2 – шайба прижимная; 3 – распределитель; 4 – мембрана; 5 – стержень клапана; 6 – корпус; 7 – клапан; 8 – прокладка; 9 – основание; 10 – выходной штуцер; 1к – камера постоянного вакуума; 2к – камера переменного вакуума; 3к – камера постоянного атмосферного давления; 4к – камера переменного вакуума (распределительная)

В коллекторе четыре камеры: 1к–постоянного вакуума, расположенная в выходном штуцере 10; 2к – камера переменного вакуума (молочная камера), соединенная через молочные трубки с подсосковыми камерами доильных стаканов; 3к – постоянного атмосферного давления, соединенная с атмосферой, расположена под мембраной; 4к – камера переменного вакуума (распределительная), расположена над мембраной, вакуумным шлангом соединена с камерой переменного вакуума пульсатора.

Аппарат в трехтактном исполнении включают в работу и отключают поворотом клапана 1.

Вакуум (рис.57) от вакуум-магистрали 1 поступает в камеру 1п пульсатора. Благодаря атмосферному давлению в камере 4п эластичная мембрана 12 поднимается с подпятником 3 и клапаном 4, который перекрывает сообщение между камерами 2п и 3п, открывая при этом между камерами 1п и 2п. Вакуум распространяется на камеру 2п и по шлангу 10 на камеру 4к, а также на межстенные камеры стаканов. Атмосферное давление со стороны камеры 3к, имеющей каналы сообщения с атмосферным воздухом, поднимает мембрану 15 коллектора и связанные с ней стержень с клапаном 13. При этом камера 1к сообщается с молочной камерой 2к коллектора, и вакуум от молкопровода 8 переходит на подсосковые камеры стаканов, формируя такт сосания.

Рис. 57. Схема работы трехтактного аппарата:

а – такт сосания; б – такт сжатия; в – такт отдыха;1п, 1к – камеры постоянного вакуума; 2п, 2к – камеры переменного вакуума; 3п, 3к – камеры постоянного атмосферного давления; 4п – управляющая камера переменного вакуума; 4к – распределительная камера переменного вакуума; П, М – подсосковая и межстенная камеры доильного стакана; 1 – вакууммагистраль; 2 – вакуумный шланг; 3 – подпятник; 4 – клапан пульсатора; 5 – коллектор; 6 – молочный шланг; 7 – доильный стакан; 8 – молокопровод; 9 – сосковая резина; 10 – шланг переменного вакуума; 11 – дроссельный канал; 12 – мембрана; 13 – клапан; 14 – воздушный фильтр; 15 – мембрана коллектора

Возникает разность давлений в цистерне соска и в подсосковой камере. Молоко, преодолевая сопротивление сфинктера извлекается из вымени, поступая через молочную камеру коллектора в молочный шланг 6 и далее в молокосборник. В ходе сосания вакуум перетекает от камеры 2п пульсатора по дроссельному каналу 11 в камеру 4п (рис.57б). Атмосферное давление, действующее на верхнюю площадку клапана 4 со стороны камеры 3п, опустит клапан. Окно между камерами 1п и 2п перекрывается, а в окно, образовавшееся между камерами 3п и 2п, входит атмосферный воздух, который затем проходит через камеру 4к, и в межстенных пространствах стаканов создаётся такт сжатия.

В ходе такта сжатия воздух из камеры 2п по каналу 2 перетекает в камеру 4п, в которой был вакуум. В камерах 3к и 4к коллектора давление выравнивается. Возникает разность давлений между камерами 3к и 2к, за счёт которой опускается клапан 13. Из камеры 3к воздух проходит в молочную камеру коллектора и подсосковые пространства стаканов, создавая такт отдыха (см. рис. 57в). В пульсаторе давление воздуха в камере 4п возрастает и так как площадь мембраны больше площади давления клапана 4, отсекает приток воздуха в камеру2п из камеры 3п и, открывая путь вакууму из камеры 1п в камеру 2п и далее в межстенные камеры стаканов с последующим формированием такта сосания. Затем последовательность тактов повторяется. Частоту пульсаций обеспечивает дроссельная канавка в кольце 9, которую изготавливают с высокой точностью, и резиновое кольцо, уплотняющее дроссельную канавку. Частота смены тактов зависит от сопротивления дроссельного канала 11 (его длинны и сечения) прохождения воздуха. Во избежание изменения режима работы в следствие загрязнённости воздуха осаждения пыли в дросселе, пульсатор оснащён фильтром 14 с бумажным или ватным вкладышем.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). При разборке и сборке доильных аппаратов необходимо выполнить все операции в установленном порядке. От качества сборки зависит результат машинного доения. Небрежная сборка может привести к задержкам в доении, что отрицательно сказывается на удое.

Надёжность действия, долговечность аппаратуры и качество молока зависят от выполнения следующих правил технического обслуживания.

Перед доением промывают доильные аппараты горячей температурой 80…90 оС водой для устранения случайных загряз нений и подогрева доильных стаканов до температуры 36…38 оС, что улучшает молокоотдачу;

После доения промывают аппаратуру сначала холодной водой, затем горячей водой температурой 80…90 оС, тёплым дезинфицирующим раствором температурой 50…60 оС и затем снова горячей водой.

Для промывки применяют синтетические моющие средства (порошки А и Б, растворяемые в воде), а также 0,5 %-й раствор кальцинированной соды.

Ежедневно проводят частичную разборку доильного аппарата и промывку коллектора, сосковую резину в стаканах после доения освобождают от натяжения, после промывки детали аппаратов сушат в подвешенном положении и на стеллажах; в процессе эксплуатации необходимо следить за натяжением сосковой резины, при ослаблении её вытягивают на следующий буртик, если при сборке стакана и установке резины на третий буртик натяжение не обеспечивается, то её заменяют новой; один раз в неделю проводят полную разборку аппаратов; после разборки аппаратов резиновые детали мембраны пульсатора выдерживают для обезжиривании в 1 %-м горячем содовом растворе температурой 70…80 оС, в течение 30 мин., затем чистят ершами и промывают в горячей воде. Сменяемую сосковую резину обезжиривают кипячением в 1 %-м растворе соды в течении получаса и для восстановления её упругих свойств укладывают на 2…3 недели в шкаф, где выдерживают в 5 %-м растворе каустической соды в течение всего этого периода. Наиболее долговечна резина доильных стаканов в хозяйстве, где используют 2…3 сменных комплекта. Мембрану пульсатора заменяют один раз в месяц при необходимости.

Техническая характеристика унифицированного доильного аппарата АДУ-1

Показатель Исполнение
двухтактное трёхтактное
Рабочий вакуум, кПа 45…49 47…59
Число пульсаций в минуту 62…72
Соотношение длительности тактов от продолжительности пульса, %    
Сосание 65…70
Сжатие 30…35
Отдых -
Длина рабочей части (чулка) сосковой резины, мм.
Масса подвесной части аппарата, кг 2,6 2,05

Отчет о работе.

1. Вычертите принципиально-технологическую схему работы доильного аппарата.

2. Приведите основные технические данные доильных аппаратов.

Контрольные вопросы и задания.

1. Из каких сборочных единиц состоит доильный аппарат? Каково их устройство?

2. Каков принцип действия доильного аппарата?

3. По какой технологической схеме работают двухтактные и трехтактные доильные аппараты?

4. Каков порядок подготовки доильного аппарата к работе?

5. Назовите основные операции технического обслуживания доильных аппаратов.

6. Приведите основные правила безопасности труда.

Глава VI

Page 14

Цель работы. Изучение устройства и работы сепаратора-сливкоотделителя Г9-ОСП-3М, частичная разборка-сборка, регулировка, подготовка сепаратора к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Сепаратор-сливкоотделитель Г9-ОСП-3М, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу сепаратора-сливкоотделителя Г9-ОСП-3М и его основных сборочных единиц.

2. Произвести частично разборку-сборку сепаратора и подготовить его к работе.

3. Включить сепаратор в работу и после остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку его технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Сепаратор Г9-ОСП-3М предназначен для непрерывного разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат) и одновременной очистки от загрязнений.

Сепаратор Г9-ОСП-3М (рис. 58) состоит из станины, приводного механизма, тахометра, барабана и приемно-выводного устройства.

Рис. 58. Сепаратор молока Г9-ОСП-3М:

1 – станина; 2 – приводной механизм; 3 – стопорный винт; 4 – барабан; 5, 9 – вентили; 6 – измеритель сливок; 7 – поплавок; 8 – манометр; 10 – тормоз; 11 – тахометр; 12 – указатель уровня масла

В станине смонтированы приводной механизм и тахометр. В чаше станины укреплены два тормоза для остановки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора, удерживающие барабан от произвольного вращения при сборке и разборке. На верхнем торце чаши станины установлены крышка сепаратора. Внутренняя часть станины служит одновременно ванной для масла.

Приводной механизм состоит из электродвигателя, фрикционно-центробежной муфты, горизонтального и вертикального валов. Он предназначен для передачи вращения барабану от электродвигателя.

Фрикционно-центробежная муфта предназначена для постепенной и плавной передачи вращения от электродвигателя к барабану. При вращении диска муфты колодки ее под действием центробежной силы прижимаются к бандажу и не передают полных оборотов на вал, затем постепенно проскальзывание прекращается.

Контроль частоты вращения барабана осуществляется циферблатным тахометром и счетчиком..

Барабан (рис. 59) – основной рабочий орган сепаратора, в котором происходит разделение молока на сливки и обрат. Все детали барабана для сохранения его балансировки собирают и фиксируют только в одном положении. Положение большого затяжного кольца 2 относительно крышки барабана 4 определяют по нанесенным на них контрольным отметкам.

Рис. 59 Барабан

1 – основание; 2 – большое затяжное кольцо; 3 – тарелка промежуточная; 4 – крышка; 5 – тарелка разделительная; 6 – тарелка верхняя; 7 – кольцо малое затяжное; 8 – крышка напорной камеры; 9 – кольцо уплотнительное малое; 10 – кольцо уплотнительное большое; 11 – фиксатор; 12 – штифт; 13 – тарелкодержатель.

Затяжное кольцо имеет левую резьбу, что исключает возможность самоотвинчивания при вращении барабана (по часовой стрелке). Все детали барабана и тарелки замаркированы заводским номером.

Приемно-выводное устройство сепаратора Г9-ОСП-3М служит для подачи молока в барабан и отвода сливок и обрата из барабана

Электрооборудование. Электродвигатель подключают по электрической схеме завода-изготовителя. Аппаратуру управления устанавливают на стене или на отдельной стойке; аппаратура состоит из магнитного пускателя и кнопки управления. Для защиты электродвигателя от перегрузок и короткого замыкания необходимо, чтобы в предохранителях стояли соответствующие плавкие вставки.

Page 15
Температура поступающего в сепаратор цельного молока, °С 35...40
Продолжительность непрерывной работы сепаратора, ч Не более 2
Кислотность поступающего молока, в градусах, по Тернеру Не более 22
Содержание жира в обрате, % 0,02
Жирность сливок, % 35...40
Содержание жира в нормализованном молоке, % 3,2

Технологические режимы сепаратора-сливкоотделителя (рис. 60) по обезжириванию молока зависят от: частоты вращения барабана (с уменьшением частоты вращения барабана обезжиривание ухудшается); температуры и кислотности молока (наилучшее обезжиривание при температуре 35...40 °С и кислотности не выше 22° по Тернеру); неплотного прилегания торца тарелкодержателя к посадочному месту основания барабана (при этом положении молоко попадает в грязевое пространство и в процессе сепарации не участвует); несоблюдения инструкции по взятию проб и проведению анализов обрата; загрязненности молока (при повышении загрязненности молока быстрее заполняется межтарелочное пространство и увеличивается отход жира в обрат); продолжительности нелрерывной работы сепаратора (при непрерывной работе более двух часов межтарелочные зазоры комплектных тарелок забиваются и обезжиривание ухудшается).

Рис. 60. Принципиально-технологическая схема разделения молока в барабане сепаратора:

1 – поплавковая камера; 2 – отвод сливок; 3 – отвод обрата; 4 – трубопровод для сливок; 5 – разделительная тарелка; 6 – трубопровод для обрата; 7 – кожух барабана; 8 – гайка; 9 – тарелкодержатель; 10 – пакет промежуточных тарелок; 11 – грязевое пространство; 12 – основание барабана; 13 – центральная трубка.

Нарушение плавности хода барабана может быть вызвано следующими причинами: гайки не завернуты до отметок на крышке и кольце барабана; тарелки вложены в барабан не по порядку номеров или от другого барабана; ослаб пакет тарелок внутри барабана; неправильно собрана горловая опора веретена; неправильно установлен сепаратор по уровню; износились шарикоподшипники приводного механизма.

Подготовка к работе. Разборку-сборку (рис. 61) барабана и пуск сепаратора выполняют по инструкции завода-изготовителя.

Рис. 61. Порядок сборки барабана сепаратора:

а – посадка основания барабана на веретено; б – установка пакета тарелок; в – установка центральной трубки; г – установка разделительной тарелки; д – посадка крышки барабана; е – навинчивание большого затяжного кольца; ж – установка приемной тарелки обрата; з – навинчивание малого затяжного кольца; 1 – стопор; 2 – веретено; 3 – станина; 4 – основание барабана; 5 – пакет тарелок; 6 – центральная трубка; 7 – разделительная тарелка; 8 – крышка; 9, 11 – кольцо; 10 – приемная тарелка обрата.

Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты проводятся строго по графикам. Разбирать сепаратор полностью без особой необходимости не рекомендуется. Перед сборкой при текущем осмотре червячное колесо и червячную нарезку на конце горизонтального вала смазывают техническим вазелином.

После окончания сепарирования надо, не останавливая сепаратор, пропустить через барабан некоторое количество обрата, чтобы остатки сливок были удалены из барабана, затем последовательно промыть барабан горячей водой (40...60 °С) в течение 15 мин, раствором каустической соды (40...60 °С) в течение 30 мин и водой (18...25 °С) в течение 20 мин.

Page 16

Цель работы. Изучение устройства и работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1, частичная разборка-сборка, регулировка, подготовка установки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Пастеризационно-охладительная установка ОПФ-1, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1 и ее основных сборочных единиц.

2. Произвести частично разборку-сборку установки и подготовить ее к работе.

3. Включить установку в работу и после остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку ее технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Установка пастеризационно-охладительная пластинчатая автоматизированная ОПФ-1 предназначена для центробежной очистки, пастеризации, выдержки и охлаждения молока в закрытом потоке.

Установка ОПФ-1 поставляется в двух модификациях: ОПФ-1-20 – для пастеризации незараженного молока при температуре 74...78 °С с выдержкой 20 с.; ОПФ-1-300 – для пастеризации молока от больных коров при температуре 90...94 °С с выдержкой 300 с.

Установка ОПФ-1 (рис. 62) состоит из пластинчатого теплообменного аппарата 1, центробежного молокоочистителя 2, трубчатого выдерживателя 7, молочного насоса 4 и насоса для горячей воды 8, уравнительного бака 5, перепускного электрогидравлического клапана 11 и перепускного клапана 3, систем трубопровода и автоматики.

Пластинчатый теплообменный аппарат снабжен пластинами из нержавеющей, стали, которые разбиты на пять секций (рис. 62): I – пастеризации, II и III – регенерации, IV – охлаждения холодной (артезианской) водой, V – охлаждения ледяной водой или рассолом.

Секции отделены одна от другой специальными промежуточными плитами. На каждой плите выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновочных пластин. Пластины присоединены к стойке при помощи плит и нажимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяют по табличке со шкалой, установленной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливают по оси болта вертикальной распорки, что соответствует минимальному сжатию аппарата, обеспечивающему герметичность. В секции пастеризации происходит теплообмен между потоками горячей воды и молока, разделенными тонкими пластинами из нержавеющей стали. Между пластинами вода и молоко чередуются в противотоке. Молочный и водяной насосы создают необходимый для движения напор. В плиты ввернуты штуцеры для ввода и вывода молока, холодной и горячей воды.

Центробежный молокоочиститель 2 предназначен для удаления из молока механических примесей. Происходит также очистка молока от частиц эпителия, скоплений микроорганизмов.

Перепускной электрогидравлический клапан 11 служит автоматического переключения потока молока на повторный подогрев при снижении температуры пастеризации молока. Он состоит из клапана с гидравлической камерой и электрогидравлического реле.

Уравнительный бак 5 служит для приема молока и равномерного заполнения им насоса 4, подающего молоко в секцию первой рекуперации. Кроме того, он используется для приготовления моющего раствора при циркуляционной промывке.

Рис. 62. Технологическая схема пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1-300:

1 – пластинчатый аппарат, 2 – центробежный молокоочиститель, 3 – перепускной клапан, 4 – насос для молока, 5 – уравнительный бак, 6 – пульт управления, 7 – выдерживатель, 8 – насос для горячей воды, 9 – бойлер, 10 – инжектор, 11 – электрогидравлический клапан, регулирующий подачу пара

Бойлер 9 в системе нагрева теплоносителя пастеризованной установки служит для сбора воды, выравнивании ее температуры и отвода излишков. Он состоит из цилиндрического бака со сферической крышкой и перфорированных дисков, закрепленных на переливной трубе. В нижней части бака для подвода и вывода теплоносителя имеются два патрубка с фланцами на концах. Инжектор 10 предназначен для смешивания пара с горячей водой, циркулирующей между бойлером и секцией пастеризационной установки. Он представляет собой корпус, внутри которого установлен смеситель с цилиндрическими соплами и резьбовой штуцер с фланцем для подсоединения инжектора к трубопроводу.

Количество пара, поступающего в смеситель, регулируется автоматически в зависимости от температуры пастеризации молока. Подачу пара в инжектор регулируют электрогидравлический клапан.

Установки работают в автоматическом режиме или на ручном управлении.

Технологический процесс в автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установке (рис. 62) протекает в следующем порядке. Молоко, требующее обработки, самотеком поступает в уравнительный бак 5, откуда молочным насосом 4 подается во вторую секцию регенерации, где нагревается до 36–38 °С встречным потоком горячего молока (из выдерживателя), которое идет по другой стороне теплообменных пластин, и далее направляется в центробежный молокоочиститель 2. Здесь под действием центробежных сил молоко очищается не только от механических частиц, но и от слизи, сгустков, эпителия и форменных элементов крови, которые появляются в молоке при заболевании вымени. Из очистителя молоко подается в первую секцию регенерации, где дополнительно нагревается встречным потоком горячего молока и направляется в секцию пастеризации для окончательного нагрева до температуры, требуемой по технологии обработки (ОПФ-1-20 – до 76 °С и ОПФ-1-300 – до 92 °С). Из секции пастеризации молоко идет к перепускному клапану, который автоматически переключает поток, и оно поступает в уравнительный бак на повторный нагрев, если не нагрелось до требуемой температуры. Нагретое до заданной температуры молоко попадает в выдерживатель 7, где находится 300 с и возвращается в первую и вторую секции регенерации. В секциях оно предварительно охлаждается встречным потоком холодного молока, идущим из уравнительного бака, и далее подается в четвертую и пятую секции для окончательного охлаждения.

В установках используется вода, охлажденная естественным льдом или с помощью холодильной установки до 2–4 °С, а также артезианская или водопроводная вода такой же температуры. Расход охлаждающей воды 1800...2000 л/ч. Температура охлажденного молока регистрируется на пульте управления, а температура пастеризации – на диаграммной ленте, которая является документом, подтверждающим соблюдение технологического режима процесса обработки.

Установка работает при малом давлении пара (около 0,4 МПа), агрегатируется с паровым котлом КВ-300М. За счет высокой степени регенерации тепла и полной автоматизации расход пара незначителен.

Техническое обслуживание (ежесменное и периодическое). По окончании работы через установку пропускают чистую воду в циркуляционном потоке в течение 5...7 мин. Затем в бак 4 вносят однопроцентный раствор щелочи и ведут промывку при 70 °С в течение 10...12 мин, отключив подачу охлаждающих жидкостей. Слив раствор, установку вновь промывают чистой водой. При необходимости ведут повторную промывку раствором азотной кислоты (0,5 %) также в течение 10...12 мин и затем ополаскивают систему чистой водой.

Использование моющих порошков «А» и раствора азотной кислоты увеличивают эксплуатационный срок до 80...100 ч без разборки установки для по детальной промывки. Через десять дней работы разбирают выдерживатель и пастеризатор в соответствии с инструкцией для осмотра и удаления молочного камня.

Техническая характеристика ОПФ-1

Показатели ОПФ-1-20 ОПФ-1-300
Производительность, л/ч
Температура пастеризации, оС 74…78 90…94
Температура охлажденного молока, оС
Расход пара, кг/ч
Расход охлаждающей воды, л/ч
Рабочее давление пара, МПа 0,4 0,4
Установленная мощность электродвигателей, кВт 4,8 4,8
Габаритные размеры, мм:    
длина
ширина
высота
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертите принципиально-технологическую схему работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1.

2. Приведите основные технические данные установки.

Контрольные вопросы и задания.

1. Из каких основных сборочных единиц состоит пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1?

2. По какой технологической схеме работает установка?

3. Назовите основные операции технического обслуживания установки.

Работа 21

Page 17

Цель работы. Изучение устройства и работы очистителя-охладителя молока ОМ-1А, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка очистителя-охладителя к работе, выполнение операций технического обслуживания.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Очиститель-охладитель молока ОМ-1А, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу очистителя-охладителя молока ОМ-1А и его основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку очистителя-охладителя и подготовить его к работе.

3. Включить очиститель-охладитель в работу и после остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку его технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Очиститель-охладитель молока ОМ-1А предназначен для центробежной очистки и охлаждения молока в закрытом потоке на молочных фермах и комплексах. Агрегатируется с доильными установками, предназначенными для доения коров в переносные фляги, а также имеющими молокопровод.

Основными сборочными единицами очистителя-охладителя молока ОМ–1А (рис. 63) являются сепаратор-молокоочиститель 6, охладитель молока 15, смонтированные на плите и стойке, а также молочный насос 12, насос подачи холодной воды 11, емкость для необработанного молока 13, водоохлаждающая установка 10, соединительные шланги – 7, 8, танк молочный 14. Для охлаждения молока используют воду из артезианской скважины, а чаще из водоохлаждающей установки 10 с водяным насосом 11.

Рис. 63. Конструктивно-техническая схема

очистителя-охладителя молока ОМ-1

1 – электродвигатель; 2 – муфта фрикционно-центробежная; 3 – указатель уровня масла; 4 – кнопка пульсатора; 5 – пробка заливного отверстия; 6 – сепаратор-молокоочиститель; 7,8 – шланги; 9 – трубопровод; 10 – водоохлаждающая установка; 11 – насос подачи холодной воды; 12 – молочный насос; 13 – емкость для необработанного молока; 14 – танк молочный; 15 – охладитель

Центробежный молокоочиститель, или центрифуга состоит из барабана, приводного механизма, приемно-выводного устройства, электродвигателя 2 и станины 1 (рис. 64 а,б).

В чаше 3 станины укреплены два тормоза 4 для быстрой остановки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора 11, удерживающие барабан от произвольного вращения при разборке и сборке. Основание барабана закрепляется на веретене приводного механизма с помощью фигурной гайки 9.

Приемно-выводное устройство крепится к кожуху гайкой, а кожух – к чаше станины прижимами. Приводной механизм размещен в станине, масляная ванна которого имеет отверстия для залива масла и его выпуска, закрываемые соответственно пробками 12 и 15. Уровень масла контролируется указателем

14, а частота вращения барабана – пульсатором.

Рис. 64. Сепаратор-молокоочиститель ОМ-1А:

а – общий вид: 1 – станина; 2 – привод; 3 – стопор; 4 – кожух; 5 –приемно-выводное устройство; 6 – ручка тормоза; 7 – отверстие для залива масла;

8 – кнопка пульсатора; 9 – смотровое стекло;

б – вид в разрезе: 1 – станина; 2– вертикальный вал (веретено); 3 – чаша; 4– тормоз; 5 – крыльчатка; 6 – крышка; 7 – напорный диск; 8 – кольцо резиновое; 9 – гайка; 10 – прижим; 11 – стопор; 12 – пробка; 13 – кнопка пульсатора; 14 – смотровое стекло; 15– отверстие для слива масла; 16 – патрубок подвода вакуума; 17 – центральная трубка; 18 – выходной патрубок

Основной рабочий орган центробежного очистителя – барабан. На его основании 6 (рис. 64) в проточке устанавливают крыльчатку. Сверху барабан закрывают крышкой 2.

Рис. 64. Барабан:

1 – крыльчатка; 2 – крышка; 3 – гайка; 4 – уплотнительное кольцо;

5 – штифт; 6 – основание.

Герметичность барабана между его основанием 6 и крышкой 2 обеспечивается уплотнительным кольцом 4. Для соединения крышки с основанием служит гайка 3, имеющая левую трапецеидальную резьбу, что устраняет возможность самоотвинчивания гайки во время работы.

Приводной механизм состоит из горизонтального вала, связанного с вертикальным валом-веретеном винтовой парой. Вращение горизонтальному валу от электродвигателя передается через центробежную фрикционную муфту, которая обеспечивает постепенный разгон барабана до рабочей частоты вращения.

Приемно-выводное устройство состоит из центральной трубки 17 (рис. 63), напорного диска 7, тройника, втулки, клапана и патрубка подвода вакуума 16. Фиксация приемно-выводного устройства относительно крышки барабана осуществляется фланцем, а его крепление – болтами.

Технологическая схема очистки представлена на рисунке 65.

Молоко через дроссель, установленный на выходе из насоса с заданной подачей поступает через центральную трубку 2 к основанию барабана, а затем выводится к периферии. Под действием напора оно проходит через крыльчатку от периферии к центру.

Центробежными силами, развиваемыми в барабане, тяжелые частицы (механические примеси) отбрасываются к стенкам барабана, образуя на них плотный осадок, который удаляют из барабана после остановки.

Очищенное молоко вытесняется к центру барабана и попадает в напорную камеру, где захватывается неподвижным диском отводного устройства и подается через патрубок 4 на дальнейшую обработку (пастеризацию, охлаждение).

Пластинчатые охладители (рис. 66) могут работать в противо - и прямоточных режимах. В прямоточном режиме они работают, если в качестве хладоносителя используют рассол, охлажденный до минусовых температур, а в противоточном режиме, когда необходимо охлаждать молоко до температуры, превышающей на 3 °С начальную температуру охлаждающей жидкости.

Рис. 65. Технологическая схема очистки молока:

1 – барабан; 2 – центральная трубка для ввода молока; 3 – патрубок подвода вакуума; 4 – патрубок вывода очищенного молока; 5 – грязевая камера.

Рис 66 Схема работы пластинчатого охладителя:

1 – боковина; 2 – пластина; 3 – прокладка; 4,5,6,7 – соответственно шланги отвода теплой воды, молока, холодной воды и охлажденного молока

Пластинчатый охладитель состоит из набора штампованных пластин из нержавеющей стали, которые изолированы одна относительно другой резиновыми прокладками. Пластины скрепляют двумя боковинками, стянутыми болтами. Каналы для молока и охлаждающей жидкости разделены. При охлаждении холодной водой применяют схему противотока молока и воды.

По числу пластин в рабочем пакете определяют поверхность теплообмена и производительность охладителя, которую подсчитывают с учетом начальной температуры охлаждающей жидкости и молока, находящихся в теплообмене, и требуемой конечной температуры молока.

Охладитель молока, представляющий собой набор теплопередающих пластин, зажатых между упорной и прижимной плитами, обеспечивает быстрое тонкослойное охлаждение воды и начальной ее температуре 7...9 °С. Перепад температур между охлажденным молоком и входящей водой составляет не более двух градусов.

Технологический процесс работы охладителя-очистителя молока ОМ-1А протекает следующим образом (рис.63). Молоко с температурой не ниже 24 °С из фляги 13 или другой накопительной емкости молочным насосом 12 по шлангу 7 нагнетается в барабан молокоочистителя. Под действием центробежной силы находящиеся в молоке примеси отбрасываются к стенке грязевой камеры и остаются на ней. Очищенное молоко, напорным диском нагнетается в межпластинчатые каналы охладителя 15 и, отдав теплоту встречному потоку охлаждающей воды, поступает в молочный резервуар 14. Холодная вода из ванны водоохлаждающей установки 10 насосом 11 нагнетается в соседние по отношению к молочным водяные межпластинчатые каналы охладителя. Пройдя навстречу потоку молока и охладив его, она сливается обратно в установку 10.

Молоко охлаждается водой из холодильной установки или артезианской скважины. Охлаждающая вода подается через штуцер, установленный в прижимной плите, движется в направлении, противоположном направлению движе­ния молока, и выходит из охладителя через штуцер упорной плиты.

Регулировки. Зазор между крышкой барабана и торцом основания должен быть 2,5...3 мм. Гайку барабана затягивают ключом с обязательным применением рычага или ударяя молотком по ручке ключа. Если отметка на гайке не доходит до отметки на крышке барабана, это означает, что в наборе лишняя тарелка.

Подготовка к работе. При подготовке к работе необходимо отключить тормоза, в картер станины залить до середины указателя профильтрованное масло, включить электродвигатель и убедиться в правильности направления вращения вала электродвигателя. При этом барабан должен набрать необходимую частоту вращения в течение 2...3 мин. Свободный конец всасывающего шланга Ш-2 надо присоединить к штуцеру второй секции ванны, а свободный конец шланга Ш-4 для вывода охлажденного молока из охладителя – к переходнику ванны; закрыть пробкой отверстие во второй секции ванны и в эту секцию залить воду, подогретую до 50...60 °С, затем вынуть пробку, включить насос на 2...3 мин и проверить герметичность; провести пуск очистителя-охладителя в такой последовательности: выключить насос, вставить пробку во вторую секцию ванны, отсоединить шланг Ш-4 от переходника ванны и присоединить его к емкости для охлажденного молока, отсоединить шланг Ш-2 от штуцера второй секции ванны и присоединить к емкости для неочищенного молока. Если молоко забирается из фляг, то в переходник шланга Ш-2 необходимо поставить штуцер с вырезом для предотвращения присасывания переходника ко дну фляги. В этом случае шланг Ш-2 следует переставить в следующую флягу, не ожидая полного опорожнения фляги, установить подачу охлаждающей воды при помощи крана на подводящей водопроводной трубе – 3000 л/ч. Очистку молока следует начинать при объеме выдоенного молока, достаточном для обеспечения непрерывной подачи молока в центрифугу с расчетом, чтобы очистка-охлаждение всего выдоенного молока закончилась не позднее чем через 10...15 мин после окончания доения коров. Включить электродвигатель центрифуги и после достижения рабочей частоты вращения барабана включить молочный насос. Продолжительность работы очистителя-охладителя до остановки и выгрузки накопленной сепараторной слизи зависит от массы и загрязненности пропущенного молока и не должна превышать 2,5 ч.

Окончив очистку и охлаждение, приступают к опорожнению от молока всей системы. Для этого, не останавливая центрифугу, пропускают через нее около 10 л теплой воды. При заборе молока насосом из фляг остатки молока из системы удаляют, опуская шланг Ш-2 во флягу с теплой водой. В случае удаления остатков молока из системы при заборе молока из емкости следует выключить молочный насос, заполнить ванну теплой водой, установить шланг Ш-2 и штуцер ванны, вынуть пробку из отверстия второй секции ванны и после прекращения появления в ванне на поверхности воды пузырьков включить насос и опорожнить систему, выключить насос и электродвигатель центрифуги и спустя 1...3 мин затормозить барабан.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое) . Ежедневно моют водным раствором моющих средств центрифуги, охладители, шланги и насос в такой последовательности: отключают подачу охлаждающей воды в охладитель, шланг Ш-2 соединяют с нижним штуцером второй секции ванны и в эту секцию заливают воду температурой 30 °С, из патрубка удаляют дроссель, который служит для обеспечения заданной производительности молочного насоса и вновь присоединяют к молочному насосу, отсоединяют шланги Ш-1 и Ш-3 от центрифуги и соединяют их между собой, вынимают пробку из второй секции ванны и включают насос, после опорожнения ванны выключают насос, при этом воду спускают в канализацию. Снова закрывают пробку во второй секции ванны и заливают моющий раствор температурой 50...60 °С, соединяют шланг Ш-4 с переходником второй секции ванны и вынимают пробку из этой секции, включают насос и в течение 15 мин проводят циркуляционную промывку, затем от ванны отсоединяют шланг Ш-4 и сливают раствор, выключают насос, снова присоединяют шланг Ш-4 к ванне, в которую заливают чистую теплую воду и включают насос для прополаскивания, а воду сливают в канализацию. Выключают насос. Детали насоса, соприкасающиеся с молоком ежедневно, промывают вручную. Детали центрифуги моют в первой секции ванны в такой последовательности: моют детали водой температурой 30 °С, сливают воду, заливают моющий раствор температурой 40 °С, моют этим раствором, сливают этот раствор, снова заливают водой температурой 30 °С и еще раз моют детали. Во избежание появления механических повреждений крышку барабана и прижимную гайку моют в ванне отдельно одну от другой и от других деталей. Основание барабана моют на веретене. Эти же детали во избежание коррозии после каждой мойки тщательно протирают.

Дезинфекцию проводят летом через день, зимой – один раз в пять дней. Дезинфекция заменяет мойку моющим раствором. Для дезинфекции применяют 0,1 %-ный раствор гипохлорида натрия или гипохлорида кальция, но при этом проводят споласкивание водой температурой 40...45 °С.

Ежемесячная мойка очистителя-охладителя включает разовую мойку и тщательную ручную мойку мягкими щетками и ершами молочных шлангов, пластин охладителя и насоса водой и моющими растворами температурой 45 °С. При мойке пластин охладителя запрещается снимать их с направляющих штанг.

При периодическом техническом обслуживании заменяют масло в картере станины центрифуги, а также вручную очищают пластины охладителя и корпуса центрифуги. Первую замену масла проводят через 15 ч, вторую – через 50 ч, а затем – через 200...250 ч работы. Ежемесячно необходимо промывать пластины охладителя. Два раза в месяц снимают основание барабана с веретена и промывают внутреннюю часть корпуса центрифуги. После 100... 150 ч работы проверяют плотность пакета тарелок в барабане и при необходимости добавляют одну запасную тарелку. Разбирают очиститель-охладитель в такой последовательности: отсоединяют шланги для подвода и отвода молока и воды, отсоединяют от стойки охладитель молока, разборку центрифуги производят согласно заводской инструкции. Разборку, сборку и устранение неисправностей электродвигателя производят в соответствии с общими инструкциями по эксплуатации трехфазных асинхронных электродвигателей.

Page 18

Цель работы. Изучение устройства и работы транс­портера скребкового навозоуборочного ТСН-160Б, частич­ная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Транспортер скребковый навозоуборочный ТСН-160Б, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу транспортера скребкового навозоуборочного ТСН-160Б и его основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку транспортера и подготовить его к работе.

3. Включить в работу транспортер, выполнить после работы операции технического обслуживания и дать оценку его технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Транспортер скребковый ТСН-160Б предназначен для уборки навоза из животноводческих помещений с одновременной погрузкой в транспорт. С помощью транспортера один рабочий обслуживает 100...110 стойл крупного рогатого скота.

Транспортер скребковый ТСН-160Б (рис. 67) состоит из горизонтального транспортера 1, наклонного транспортера 2 и шкафа управления 3. Горизонтальный транспортер имеет привод 4, натяжное устройство 5, цепь со скребками 6 и поворотные устройства 7.

Горизонтальный транспортер состоит из привода 4, замкнутой цепи со скребками 6, натяжного устройства 5 и поворотных устройств 7.

Привод горизонтального транспортера предназначен для сообщения цепи со скребками поступательного движения. Привод состоит из электродвигателя 1, клиноременной передачи, редуктора и приводной звездочки. Масло в редуктор привода наливают и уровень его контролируют через отверстие, закрытое маслоуказателем, а сливают через отверстие, закрытое пробкой.

Рис. 67. Транспортер скребковый навозоуборочный ТСН-160:

1 – горизонтальный транспортер; 2 – наклонный транспортер; 3 – шкаф управления; 4 – привод; 5 – натяжное устройство; 6 – цепь;

7 – поворотное устройство.

Цепь горизонтального транспортера (рис. 68) изготовлена из цепной стали диаметром 14 мм, с шагом звеньев 80 мм. Цепь транспортера круглозвенная, неразборная, термически обработанная и калиброванная. Цепь состоит из горизонтальных и вертикальных звеньев 1, кронштейнов 2 для крепления скребков 3. Кронштейн 2 приварен к вертикальному звену цепи жестко. Скребок 3 при помощи болтов, шайб и гаек крепится к кронштейну 2.

Рис. 68. Цепь со скребками:

1 – звено цепи; 2 – кронштейн; 3 – скребок

Концы цепи связаны соединительным звеном и вставкой, которая после соединения концов цепи вставляется в прорезь соединительного звена и приваривается электродуговой сваркой. Места соединения цепи обозначают, поставив на конце прилегающего скребка болт с гайкой.

При необходимости цепь укорачивают путем вырезки трех звеньев с последующим соединением. Соединение и укорачивание проводят на участке между приводом и натяжным устройством.

Натяжное устройство предназначено для поддерживания постоянного натяжения цепи. Устройство универсально и может монтироваться в навозных каналах как с дополнительным желобом для цепи, так и без него. Натяжное устройство состоит из поворотного устройства, ролика, рычага с направляющей, стойки, контейнера для груза и каната.

Пластинчатый башмак служит для предотвращения забивания звездочки натяжного устройства длинносоломистой подстилкой.

Поворотное устройство предназначено для изменения направления движения цепи в местах поворота навозного канала. Устройство универсально и может монтироваться в навозных каналах как с дополнительным желобом для цепи, так и без него. Поворотное устройство состоит из скобы, к которой двумя болтами М12x35 присоединена пластина. В отверстиях скоб и- пластины установлена ось, на которой на двух шарикоподшипниках вращается звездочка. Ось крепится с одной стороны к пластине, с другой – к скобе болтом, через шайбу.

При использовании транспортера в канале без дополнительного желоба звездочка вместе с осью и предохранительным башмаком переворачивается на 180°, что изменяет расстояние от звездочки до пластины, при котором обеспечивается возможность прохода скребков под звездочкой. В этом случае дополнительно при сборке на звездочку устанавливают диск, улучшающий условия сцепления цепи со звездочкой и повышающий безопасность работы транспортера.

Наклонный транспортер предназначен для погрузки навоза с горизонтального транспортера в транспортное средство. Наклонный транспортер состоит из корыта поворотного устройства, цепи со скребками, привода и опорной стойки. Привод наклонного транспортера предназначен для сообщения цепи поступательного движения и состоит из электродвигателя и редуктора, на валу которого имеется приводная звездочка. Масло в редуктор привода заливают и уровень его контролируют и сливают через отверстие, закрытое пробками. Цепь наклонного транспортера унифицирована с цепью горизонтального транспортера, за исключением расстояния между скребками. Натяжение цепи наклонного транспортера регулируют натяжным винтом. Провисание цепи в горизонтальной плоскости у приводной звездочки не допускается.

Шкаф управления служит для дистанционного управления транспортерами и автоматического отключения их в аварийных режимах эксплуатации.

Технологический процесс. Горизонтальный транспортер устанавливают внутри животноводческого помещения. Навозные каналы по всей длине животноводческого помещения, рядом со стойлами для коров, в навозных проходах соединяют поперечными каналами в замкнутый четырехугольник. В эти каналы укладывают цепь со скребками горизонтального транспортера. При движении цепи скребки перемещают навоз в сторону наклонного транспортера. Наклонный транспортер представляет собой наклонно установленную стрелу с двумя желобами, в которых движется замкнутая скребковая цепь. Нижний конец наклонного транспортера расположен внутри животноводческого помещения таким образом, что навоз, передвигаемый скребками горизонтального транспортера, падает на нижнюю часть стрелы наклонного транспортера. Верхний конец наклонного транспортера выходит из животноводческого помещения и поднят над землей так, чтобы под ним можно было расположить прицеп или другое транспортное средство.

Скребковая цепь наклонного транспортера перемещает навоз вверх по его стреле и сбрасывает в прицеп. Транспортер включают в работу 3...4 раза в сутки. Применение соломистой подстилки длиной более 100 мм не рекомендуется.

Регулировки. Натяжение цепи происходит автоматически путем поворота рычага с подвижным роликом в интервале 60°, что соответствует удлинению цепи на 0,5 м. Сила натяжения цепи регулируется массой груза, помещенного в контейнер. В качестве груза рекомендуется применять камни, обломки бетона или железный лом. Нормальное натяжение цепи при длине 160 м и трехкратной уборке навоза обеспечивается при массе груза 100...120 кг. Цепь натянута нормально, если она свободно сходит с приводной звездочки. Предел автоматического поддержания натяжения цепи определяется расстоянием концов скребков холостой ветви цепи от наружного борта навозного канала, равного 20 мм. При зазоре 20 мм цепь должна быть укорочена.

Подготовка к работе. Перед работой устанавливают под стрелой наклонного транспортера транспортное средство. Убеждаются в исправности транспортера и отсутствии посторонних предметов в навозном канале и снимают переходные мостики (при необходимости обеспечения свободного прохода транспортируемого навоза под ними). В холодное время года перед пуском транспортера убеждаются, что цепь и скребки наклонного транспортера не примерзли к желобам корыта.

Включают автоматический выключатель с помощью кнопки «Включено». При этом загорается зеленая лампа с надписью «Автомат включен». Нажимают на пусковую кнопку «Наклонный транспортер», потом – «Горизонтальный транспортер». Для отключения обоих электродвигателей транспортеров достаточно нажать кнопку «Стоп». При необходимости отключения электродвигателя только горизонтального транспортера надо нажать на его кнопку «Стоп».

В холодное время года после выключения горизонтального транспортера дают проработать 2...3 мин вхолостую наклонному транспортеру.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). При ежедневном техническом обслуживании очищают скопившийся навоз со ската наклонного транспортера; проверяют: плотность закрытия сливных отверстий редукторов; состояние и крепление скребков к цепи (при обнаружении деформированного скребка немедленно устраняют дефект, определяют и устраняют причину деформации скребка); надежность заземления электродвигателей, магнитных пускателей и кнопочных станций (при обнаружении дефектов немедленно вызывают электрика для их устранения); степень натяжения цепей транспортеров. При необходимости подтягивают цепь.

Через 360 ч работы проводят первое техническое обслуживание. Проверяют и при необходимости натягивают цепи наклонного транспортера; проверяют крепление приводов на рамах, поворотных устройств, при необходимости детали крепления подтягивают. Осматривают транспортер; вместо деформированных или отсутствующих скребков устанавливают новые. Транспортеры смазывают по таблице смазки.

При сезонном техническом обслуживании промывают детали транспортеров, снимают и разбирают цепи транспортеров. Детали цепи промывают керосином или дизельным топливом и смазывают отработанным маслом, выпускают масло из редукторов и корпуса редукторов, промывают керосином или дизельным топливом, снимают поворотные и натяжную звездочки, промывают и проверяют состояние манжет и подшипников; проверяют степень износа звездочек. В случае обнаружения заметного износа зубьев при сборке звездочки переворачивают так, чтобы их нижняя сторона оказалась вверху; снимают электродвигатели и передают их в электромастерскую для проведения профилактического осмотра; снимают верхнюю крышку подшипника выходного вала редуктора горизонтального транспортера и заполняют гнездо подшипника свежей смазкой; тщательно осматривают детали цепи, корыта наклонного транспортера, поворотных и натяжных устройств. При обнаружении любого дефекта деталь заменяют или отправляют в мастерскую для текущего ремонта; транспортер собирают и смазывают в соответствии с таблицей смазки; в случае необходимости окрашивают поврежденные поверхности; заменяют изношенные детали; полосы корыта наклонного транспортера снимают и заменяют новыми, изготовленными в мастерской хозяйства; клиновые ремни заменяют новыми.

Page 19

Цель работы. Изучение устройства и работы установки скреперной навозоуборочной УС-15, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Установка скреперная навозоуборочная УС-15, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу установки скреперной УС-15 и ее сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку установки и подготовить ее к работе.

3. Включить в работу установку, выполнить после работы операции технического обслуживания и дать оценку ее технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Установка скреперная УС-15 предназначена для уборки бесподстилочного или с ограниченным количеством подстилочного материала (до 1 кг на голову в сутки) навоза крупного рогатого скота, применяется в открытых навозных каналах при боксовом и комбибоксовом содержании животных во всех зонах страны.

Установка скреперная УС-15 состоит из привода (рис. 69) с механизмом реверсирования поворотных устройств 2, ползунов 3, скребков 4 и 5, цепи 6 и щита управления.

Рис. 69. Установка скреперная УС-15:

1 – привод; 2 – поворотное устройство; 3 – ползун; 4,5 – скребки; 6 – цепь.

Привод установки состоит из редуктора, механизма реверсирования и рамы с анкерными болтами. Редуктор представляет собой спаренные редукторы горизонтального и наклонного транспортеров ТСН-3Б с измененной парой шестерен в верхнем редукторе. Механизм реверсирования обеспечивает автоматическое реверсирование электродвигателя и состоит из привода, который крепится на щите управления, и бесконтактных концевых переключателей, установленных на приводе.

Поворотные устройства предназначены для изменения направления цепи и состоят из подпятника с анкерными болтами, звездочки для круглозвенной цепи (ролика для кованой цепи), подшипника, крышек и оси.

Рабочий орган (рис. 70) – дельта-скрепер предназначен для перемещения навоза по каналу и состоит из ползуна, шарнирного устройства, правого и левого скребков и натяжного устройства. К ползуну присоединяется цепь при помощи натяжного винта. Цепь монтируют в канале навозного прохода. Скребки надевают на вертикальные оси шарнирного устройства. Внутри скребка расположен выдвижной резиновый чистик. Чистик обеспечивает бесшумный ход скребков при их перемещении.

Рис. 70. Рабочий орган с натяжным устройством

1 – ползун; 2 – натяжной винт; 3 – скребки; 4 – палец шарнирного устройства

Щит управления предназначен для автоматического управления электродвигателем привода, а также для включения и выключения установки. Щит состоит из панели, к которой прикреплены: кнопочная станция, блок управления, магнитный пускатель и выключатель. Выключатель служит для отключения механизма реверсирования и после остановки привода должен находиться в выключенном состоянии.

Технологический процесс (рис. 71). Рабочие органы – дельта-скреперы совершают возвратно-поступательное движение, при рабочем ходе они раскрываются, транспортируют навоз и сбрасывают его в люк. При обратном движении складываются и совершают холостой ход, оставляя навоз в канале.

Рис. 71. Технологическая схема навозоудаления с применением

установки УС-15:

1 – установка скреперная УС-15; 2 – транспортер скребковый ТСН-160Б;

3 – установка УТН-10.

Регулировки. Цепь считается нормально натянутой, если она спокойно, без рывков, сходит с приводной звездочки. Недостаточное натяжение приводит к наматыванию цепи на ведущую звездочку, соскакиванию со звездочки и обрыву цепи. Чрезмерное натяжение цепи также недопустимо, так как это приводит к увеличению износа деталей и нагрузке на привод.

При сезонном техническом обслуживании промывают водой поворотные, натяжные устройства; рабочие органы и детали контура смазывают отработанным маслом; снимают поворотные звездочки, промывают. Проверяют: состояние манжет и подшипников, при необходимости заменяют их; степень износа ведущей звездочки и цепи (в случае необходимости заменяют); состояние электродвигателя (при наличии неисправностей, которые невозможно устранить на месте, отправляют в электромастерскую для ремонта); состояние магнитных пускателей. В случае повреждения окрашенных поверхностей подновляют окраску.

Page 20

Цель работы. Изучение устройства и работы электростригального агрегата ЭСА-6/200, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операции технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Электростригальный агрегат ЭСА-6/200, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу электростригального агрегата ЭСА-6/200 и его основных сборочных единиц.

2. Провести частичную разборку-сборку электростригального агрегата и подготовить его к работе.

3. Включить электростригальный агрегат в работу и после его остановки выполнить операции технического обслуживания.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Учебные и методические указания к работе. Электростригальный агрегат ЭСА-6/200 предназначен для стрижки верблюдов и овец как на оборудованных стригальных пунктах, так и в полевых условиях. Агрегат ЭСА-6/200 используется для оборудования стригальных пунктов на шесть рабочих мест.

Электростригальный агрегат ЭСА-6/200 (рис. 72) состоит из следующих основных сборочных единиц: блока преобразователя, сети электрической, машинок стригальных со шнуром питания и точильного агрегата ДАС-350.

Блок преобразователя включает в себя преобразователь частоты тока ИЭ 9403 и щит приборов, смонтированных на легком переносном корпусе. Приборы контрольного щита позволяют контролировать напряжение и частоту тока, питающего стригальные машинки. Преобразователь частоты тока ИЭ 9403 предназначен для преобразования переменного трехфазного тока нормальной частоты 50 Гц, напряжением 380/220 В в переменный трехфазный ток повышенной частоты 200 Гц, напряжением 36 В. Переменным трехфазным током повышенной частоты питаются электродвигатели стригальных машинок.

Преобразователь частоты тока подключают к сети через щит приборов, на крышке которого установлены таблички с указанием «Сеть 36 В» и «Сеть 380/220 В». Пуск и остановка преобразователя осуществляются посредством автоматических выключателей АП-50-ЗМТ.

Рис. 72. Электростригальный агрегат ЭСА-1Д:

1 – отвод с пускателем; 2 – подвеска электродвигателя; 3 – электродвигатель; 4 – гибкий вал ВГ-10; 5 – стригальная машинка МСО-77Б; 6 – подвеска машинки.

Электрическая сеть состоит из кабеля подвода трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380/220 В для питания электродвигателя преобразователя, кабеля подвода трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380/220 В для питания электродвигателя точильного аппарата и сети подвода трехфазного тока частотой 200 Гц напряжением 36 В к машинкам МСУ-200 В от генератора-преобразователя.

Машинка МСУ-200 (рис. 73) состоит из двух основных сборочных единиц: стригальной головки и пристроенного электродвигателя со шнуром питания и выключателем. Стригальная головка состоит из укороченного корпуса, передаточного механизма, нажимного механизма и режущего аппарата. Фланцевое соединение электродвигателя с корпусом стригальной головки выполнено без выступающих углов и деталей крепежа.

Центр тяжести машинки расположен в ручке корпуса стригальной головки, что исключает опрокидывающий момент, снижает напряжение руки стригаля, а плавная форма соединения двигателя с головкой позволяет удерживать машинку в различных положениях.

Передаточный механизм служит для передачи крутящего момента от двигателя к рабочим органам и преобразования вращательного движения ведущего вала в колебательное движение ножа режущего аппарата. Частота вращения вала-эксцентрика снижается до 37 с –1.

Для предотвращения выскальзывания машинки из руки и изоляции руки стригаля в случае перегрева машинки корпус защищен чехлом из сукна.

Рис. 73. Схема стригальной машинки МСУ-200:

1 – лапка нажимная левая; 2 – лапка нажимная правая; 3 – гайка; 4 – подпятник стержня упорного; 5 – стержень упорный; 6 – штуцер; 7 – патрон нажимной; 8 – гайка нажимная; 9 – упор патрона; 10 – винт предохранительный; 11 – подпятник центра вращения; 12 – чехол; 13 – колесо зубчатое; 14 – штифт; 15 – щит подшипника; 16 – шарикоподшипник; 17 – статор; 18 – корпус электродвигателя; 19 – шнур питания; 20 – фиксатор; 21 – вентилятор; 22 – крышка задняя; 23 – винт; 24 – вал-шестерня ротора; 25 – винт; 26 – дистанционная втулка; 27 – подшипник; 28 – эксцентрик; 29 – ролик; 30 – корпус; 31 – гайка специальная; 32 – центр вращения; 33 – рычаг; 34 – винт гребенки; 35 – нож; 36 – гребенка.

Нажимной механизм обеспечивает равномерный прижим ножа к гребенке. Он устроен таким образом: в прилив корпуса головки ввернут штуцер, на верхнюю часть которого навернута нажимная гайка со стопорной пружиной. Нажимная гайка давит на нажимной патрон и через упорный стержень давление передается подпятнику на рычаге. Для предохранения от выпадания упорного стержня во время ослабления нажимной гайки на его головку надета пружина упорного стержня, прикрепленная винтом к рычагу.

Нажимные лапки удерживает на рычаге пружина, которая крепится к рычагу винтом М4 с гайкой. Лапки своими коническими усиками входят в отверстия крайних зубьев ножа, а цилиндрическими хвостовиками – в отверстия рычага. Каждая лапка свободно устанавливается в нужное положение, независимо одна от другой поворачиваясь вокруг своей оси, кроме того, сам рычаг работает на центре вращения. Центр вращения (шаровая опора) регулируется по высоте и от самопроизвольного отвинчивания фиксируется специальной гайкой.

Режущий механизм состоит из гребенки и ножа. Гребенка входит в шерсть, расчесывая и поддерживая ее при срезании. Гребенка имеет два отверстия под штифты держателя точильного аппарата и при помощи двух винтов крепится к передней части корпуса машинки. Нож имеет коробчатую форму. Тонкие стенки придают ножу эластичность, сохраняя жесткость конструкции. Нож имеет четыре режущих зуба. Каждый зуб воспринимает давление рожков нажимных лапок, посредством которых рычаг придает ножу колебательное движение. Перед началом работы рабочая поверхность ножа и гребенки должна быть доведена на точильном аппарате.

Электродвигатель машинки МСУ-200 трехфазный с короткозамкнутым ротором. Электродвигатель заключен в алюминиевый корпус. Вентилятор, укрепленный на валу ротора задней части двигателя, прогоняет воздух через вентиляционные окна между корпусом и задней крышкой и обдувает наружную ребристую поверхность корпуса и тем самым охлаждает двигатель. Передний конец вала эксцентрика имеет зубчатую нарезку, которая входит в зацепление с зубчатым колесом, насаженным на вал эксцентрика. Передаточное отношение образуемого ими зубчатого зацепления равно пяти. Фланец электродвигателя соединяется с фланцем стригальной головки при помощи стяжных винтов.

Шнур питания служит для подвода тока от сети питания к электродвигателю машинки. Он состоит из трех проводов МГШВ-0,75 мм2 и шелкового шнура, заключенных в резиновую трубку и безразъемно соединенных с электродвигателем. Передача напряжения на электродвигатель осуществляется через выключатель на задней крышке. Выключатель машинки существенно повышает удобство работы стригалей, при каждой остановке машинки в процессе стрижки стригалям не нужно поворачиваться назад или в сторону и искать выключатель, при этом сокращается время холостой работы машинки и сокращается износ режущей пары.

Точильный аппарат предназначен для заточки режущих пар стригальных машинок. Точильный аппарат ДАС-350 имеет на своем корпусе суппорт с резцом, с помощью которого протачивается диск на месте. Один точильный аппарат обеспечивает качественную заточку режущих пар 12...20 работающих машинок.

Технологический процесс. Включив машинку, стригаль подводит ее к животному. Срезанная шерсть перемещается по верхней части режущего аппарата и машинкой отклоняется стригалем в ту или иную сторону.

Разборка, сборка и регулировка машинки. Разборку машинки следует проводить в такой последовательности: открутив гайки крепления электродвигателя к корпусу головки, вынуть стяжные винты; отсоединить электродвигатель от стригальной головки; отвернуть на 2...3 оборота нажимную гайку, приподнять рычаг с нажимными лапками; снять нож; повернуть машинку гребенкой вверх, ослабить винты крепления гребенки, снять гребенку; повернув машинку нажимной гайкой вверх, отвернуть нажимную гайку; приподняв рычаг, вынуть нажимной патрон и упорный стержень, освободив последний от пружины рычага; отвернув предохранительный винт и центр вращения, вынуть рычаг с роликом, пружинами и лапками; отделить пружины и лапки от рычага; выбить бородком вал эксцентрика с подшипниками и деталями; снять с вала-эксцентрика шестерню, предварительно отогнув конец штифта и вынуть штифт; снять подшипники; взяв электродвигатель со шнуром питания, отсоединить последний; вынуть штифт крепления крыльчатки, вынуть крыльчатку и легким ударом выбить вал ротора; снять с вала ротора щит и вынуть из него подшипник; снять с вала ротора задний подшипник; сборку машинок производить в обратном порядке.

После сборки ротор машинки должен вращаться без заеданий.

Регулировка машинки сводится к правильной установке ножа гребенки, положения рычага и усилия нажатия. Нож и гребенку устанавливают так, чтобы расстояние от конца заходной части гребенки до ножа было в пределах 1...2 мм и режущие кромки крайних зубьев ножа перекрывали режущие кромки крайних зубьев гребенки, но не выходили за ее пределы (рис. 73).

При регулировке необходимо ослабить винты гребенки и установить гребенку так, как описано выше, а затем прочнее закрепить ее винтами. Контроль за правильностью установки гребенки надо проводить, проворачивая вал электродвигателя отверткой.

Положения рычага (см. 73) регулируют подъемом или опусканием центра вращения настолько, чтобы ролик в верхнем положении выступал из хвостовой части рычага не более одной трети диаметра (4 мм).

При регулировке необходимо ослабить специальную гайку, стопорящую центр вращения от самооткручивания, затем, удерживая ее ключом, отверткой, выкручивая или закручивая центр вращения, отрегулировать положение рычага так, чтобы он занимал вышеописанное положение. Ролик в крайнее верхнее положение устанавливают, проворачивая вал электродвигателя отверткой.

Рис. 74. Регулировка режущего аппарата:

а – ножа; б – гребенки; 1 – нож; 2 – гребенка

Усилие нажатия ножа на гребенку стригаль регулирует в процессе работы в зависимости от степени затупленности режущей пары (ножа и гребенки), откручивая или закручивая нажимную гайку.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневно перед началом работ проверяют состояние стригальных машинок, очищают их от жиропота и смазывают трущиеся части, проверяют крепление головки с электродвигателем.

Периодически, по мере загрязнения вентиляционных каналов двигателя, очищают каналы, загрязненные жиропотом, ножи и гребенки промывают в горячем мыльном растворе. После промывки режущей пары ее слегка смазывают жидким маслом. По мере затупления ножа и гребенки их необходимо снять с машинки и заменить заточенными. Для этого, отвернув нажимную гайку на 1,5–2 оборота, машинку переворачивают и отпускают на один оборот винты крепления гребенки, после этого снимают с машинки гребенку вместе с ножом. Затем на нажимные лапки надевают заточенный нож, накладывают на него гребенку, слегка прижимают гребенку винтами, а нож к гребенке – нажимной гайкой. После правильной установки ножа и гребенки винты затягивают. Приступить к стрижке следует, смазав режущую пару. Ролик смазывают через смотровое окно, расположенное в верхней части корпуса головки.

Page 21

Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰) и значительно меньше (12‰) с поверхности суши и выпадает на поверхность океана или суши в виде дождя и снега. При постоянном круговом обращении воды между сушей и океаном общее количество осадков X, выпавших на поверхность суши, равняется количеству потерь на испарение Z, подземному стоку Y1 и поверхностному стоку Y2 .Уравнение водного баланса может быть выражен формулой.

X= Z + Y= Z + Y1 + Y2

В нашей стране существует положительный водный баланс, т.е. среднее годовое количество осадков превышает среднее годовое количество испарений влаги.

Количество выпавших на поверхность почвы осадков измеряют в линейных и объемных единицах. В линейных единицах измеряют среднегодовое и среднемесячное количество осадков H, мм, характерное для данного климатического района, а также интенсивность отдельных дождей і, мм/мин. В технических расчетах принимают объемную единицу измерения количества выпавших осадков g, выраженную в л/с на 1 га.

Каждый дождь характеризуется интенсивностью (іили g), количеством осадков, выпавших за единицу времени, периодом продолжительности дождя и вероятностью его выпадения, т.е. вероятностью повторения такого дождя за тот или иной период наблюдений, лет. Между интенсивностью дождя и его продолжительностью существует определенная зависимость, которая выражается формулой.

g = A/tn,

где g– интенсивность дождя, л/с на 1 га; t – период продолжительности дождя, мин; А и n- параметры, зависящие от климатического района расположения населенного пункта и принятого периода с.

Из приведенной зависимости следует, что более продолжительные дожди имеют меньшую интенсивность, и наоборот максимальное за год – 16 305 мм (1899 г.) и 24 326 (1947 г.). В центральной части европейской территории России среднегодовое количество осадков постепенно убывает при движении с запада на восток. У западных границ России среднегодовая норма осадков достигает 650 – 700 мм в год. У западных склонов Уральского хребта среднегодовая норма осадков снова увеличивается до 600 – 700 мм в год.

Наибольшее количество осадков в год на территории России выпадает на восточном берегу Черного моря, а также в горах Алтая, на склонах, обращенных к Тихому океану.

Организация стока поверхностных вод.Организация стока поверхностных (ливневых и талых) вод непосредственно связана с вертикальной планировкой территории. Осуществляется организация поверхностного стока при помощи общетерриториальной водосточной системы, которая проектируется таким образом, чтобы собрать весь сток поверхностных вод с территории и отвести в места возможного сброса или на очистные сооружения, не допустив при этом затопления улиц, пониженных мест и подвалов зданий и сооружений. Организацию поверхностноговодотвода осуществляют со всех городских территорий. Для этой цели используют открытую и закрытую водосточную системы города, которые выводят поверхностный сток за городскую территорию или на очистные сооружения.

Типы дождевой сети

Система дождевого водоотведения может быть открытого, закрытого и смешанного типов.

Открытая система представляет собой комплекс канав, кюветов, лотков и выпусков упрощенных конструкций, создаваемых при решении вопросов наружного благоустройства объектов.

Закрытая системавключает в себя колодцы-дождеприемники, сеть подземных канализационных трубопроводов с колодцами различного назначения и выпуски дождевых вод в водоемы или на пониженные участки местности. При очистке дождевого стока эта система дополняется регулирующими резервуарами и очистными устройствами, если предусматривается отдельная очистка.

Смешанная сеть имеет элементы открытой и закрытой сети.

Глубина заложения ливневого коллектора зависит от геологических условий грунта и глубины промерзания. Если в районе строительства грунт не промерзает, то минимальная глубина заложения водостока составляет 0,7 м.

Обычно водосточная сеть проектируется с продольным уклоном 5‰, в условиях равнинного рельефа - 4‰. Такой уклон позволяет обеспечить непрерывность движения ливневых вод в коллекторе и предотвращает его заиливание.

Максимальные уклон коллектора принимают таким, при котором скорость движения воды составляет 7 м/с, а для металлических коллекторов 10 м/с. При больших уклонах коллекторы могут выйти из строя из-за возникновения гидравлического удара.

Выпуски водосточной сети по санитарным соображениям желательно устраивать вне границ застройки города в очистные сооружения (отстойники, поля фильтрации).

Открытая дождевая сеть

Стоит из уличной и внутриквартальной. В сети выделяют кюветы и лотки, перепускные лотки, удаляющие воду из пониженных мест территории, и канавы, отводящие воды с больших площадей бассейна. Иногда открытую сеть дополняют русла малых рек и каналы.

Лотки служат для направления стекающей воды с территории кварталов и микрорайонов, с территории зеленых насаждений к кюветам и канавам. Кюветы являются обычно элементами дорог, канавы служат для сброса и отведения в водоемы или иные места поверхностных вод (дождевых и талых). В открытой системе водоотвода с территории города канавы являются основным элементом. При неблагоприятных природных условиях (при наличии оползней, оврагов, при крутом рельефе) лотки и канавы применяют в качестве одного из мероприятий по ограждению склонов от размыва, по организации) стока поверхностных вод на откосах. В этих случаях канавы обычно играют роль нагорных, перехватывающих верховой сток. Поперечное сечение лотков, кюветов и канав показано на схемах (рис.17).

Рис. 17. Монолитные и сборные лотки и кюветы открытой водосточной сети: а — бетонный бортлоток; б, в — притротуарный монолитный и сборный лотки; г — то же, комбинированный с одерновкой; д — сборный лоток для канавы; е —то же, из элементов для прокладки теплосети; ж — сборный телескопический лоток

Для обеспечения нормальной эксплуатации городских улиц во время дождей, таяния снега глубина наполнения лотка ограничивается - она не должна превышать 4-5 см от верха бортового камня. Проезжая часть не должна затапливаться на ширину более 2-3 м.

Размеры поперечных сечений отдельных элементов сети определяют расчетом. При небольших площадях стока размеры поперечных сечений лотков и кюветов не рассчитывают, а принимают по конструктивным соображениям с учетом стандартных габаритов. В городских условиях водоотводящие элементы укрепляют по всему дну или по всему периметру. Крутизну откосов кюветов и каналов (отношение высоты откоса к его заложению) устанавливают в пределах от 1:0.25 до 1:0.5. Лотки и кюветы проектируют вдоль улиц. Трассы водоотводных каналов прокладывают, максимально приближаясь к рельефу, по возможности вне границ застройки.

Поперечное сечение кюветов и лотков проектируют прямоугольной, трапецеидальной и параболической, канав – прямоугольной и трапецеидально. Наибольшую высоту кюветов и канав ограничивают в городских условиях. Ее делают не более 1.2 м (1.0 м – предельная глубина потока, 0.2 м – наименьшее превышение бровки кювета или канавы над потоком).

Наименьшие уклоны лотков проезжей части, кюветов и водоотводящих канав принимают в зависимости от типа покрытия( табл. 3). Эти уклоны обеспечивают наименьшую незаиливающую скорость движения дождевых вод (не менее 0.4 – 0.6 м/с). На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады .

Таблица 8

Вид покрытия Наименьший уклон, %
Лотки проезжей части при асфальтобетонном покрытии 0,3
То же, при брусчатом или щебеночном покрытии 0,4
То же, при булыжной мостовой 0,5
Отдельные лотки и кюветы 0,5
Водоотводные канавы 0,3

Вообще открытые канавы на территории города нежелательны. Но при открытой системе водоотвода они устраиваются. Форма канав обычно трапециевидная: наименьшая ширина по дну - 0,3 м, наименьшая глубина - 0,4 м. Наибольшая глубина воды в канавах в пределах города -1м. Возвышение бровки над наивысшим горизонтом воды должно быть Не менее 0,2 м. Минимальный продольный уклон по дну канавы - 0,005. В южных районах (IV и V климатических зонах) можно минимальный продольный уклон уменьшить до 0,3%. В городах канавы обычно устраивают с укрепленными откосами и дном. Типы укрепления: мощение камнем по грунту или по щебню в один слой; крепление плитами - бетонными или каменными (тесанными); асфальтирование откосов и дна; бетонное укрепление - монолитное, сборное, железобетонное (монолитное, сборное). Крутизна откосов принимается в зависимости от вида грунта и крепления откосов(табл. 9).

Таблица 9

Допустимая крутизна откосов

Грунт русла канав и кюветов Предельная крутизна откосов
Пески пылеватые 1 : 3
Пески мелкие, средние и крупные:  
- рыхлые и средней плотности 1 : 2
- плотные 1 : 1,5
Супеси 1 : 1,5
Суглинки и глины 1 : 1,25
Выветрившаяся скала 1 : 0,25

Закрытая дождевая сеть

К специальным сооружениям закрытой дождевой сети относят: дождеприемные и смотровые колодцы, ливневой коллектор, быстротоки, водобойные колодцы и пр.

Дождеприемные колодцы устраиваются для обеспечения полного перехвата дождевых вод в местах понижения проектного рельефа, на выездах из кварталов, перед перекрестками, со стороны притока воды, обязательно вне полосы пешеходного движения(рис. 18). По магистралям дождеприемные колодцы размещают в зависимости от продольных уклонов (табл. 10)

Таблица 10

Продольный уклон улиц і, %, шириной до 30 м До 0,4 0,4 до 0,5 0,6 до 1 1…3
Расстояние между дождеприемниками,1, м

Рис. 18. Схема размещения дождеприемных колодцев на перекрестках

Ливневой дождевой коллектор, расположенный вдоль магистрали, дублируется, если ширина проезжей части магистрали превышает 21 м или, если ширина магистрали в красных линиях более 50 м (рис. 19, в). Во всех остальных случаях применяют схемы, изображенные на (рис. 19, а, б).

а) б) в)

Рис. 19. Расположение дождеприемных колодцев в плане магистрали: 1 – коллектор, 2 – водосточная ветка, 3 – дождеприемый колодец, 4 – смотровой колодец

При необходимости, дождеприемные колодцы делают комбинированными: для приема воды с проезжей части и для принятия вод из дренажных систем (дрен).

Смотровые колодцы. Смотровые колодцы устраивают на водоотводящей сети для осмотра и наблюдения за работой трубопроводов, для выполнения эксплуатационных мероприятий на сети. Колодцы бывают линейными, поворотными, узловыми, перепадными, контрольными и промывочными. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сети на расстоянии друг от друга.

При значительных продольных уклонах местности на трассе коллектора устраиваются быстротоки,водобойные колодцы или применяются чугунные или стальные трубы.

Размещаются смотровые колодцы на водосточной сети в местах изменения направления уклона и диаметра коллекторов, а также в местах присоединения боковых коллекторов и веток дождеприемных колодцев. На прямых участках смотровые колодцы размещаются в зависимости от диаметра коллектора (табл. 11).

Таблица 11

Диаметр водостока, м Расстояние между колодцами, м
0,3 50-60
0,4-0,6 60-70
0,7-1,0 60-80
1,2-1,5 70-100
более 1,5 80-130

Наиболее распространенным типом колодцев является сборная конструкция.

Смотровые колодцы дренажа располагают, как правило, в местах изменения направления в зависимости от контура здания.

Смотровые колодцы состоят из следующих основных элементов: рабочей камеры, горловины и переходной части между ними, основания и люка с крышкой над горловиной(рис. 20).Колодцы могут выполняться из различных материалов: сборных железобетонных элементов, кирпича, бутового камня и других местных материалов. В плане колодцы устраиваются круглыми, прямоугольными или полигональными.

Рис. 20. Основные конструктивные элементы смотрового колодца 1 – люк с крышкой; 2 – горловина колодца; 3 – плита перекрытия; 4 – рабочая камера; 5 – подводящая труба; 6 – отводящая труба; 7 – открытый лоток; 8 – плита основания; 9 – песчаная подготовка, щебеночное основание

Основание колодца состоит из бетонной или железобетонной плиты, уложенной по щебеночному или песчаному основанию. Основной технологической частью смотрового колодца является лотковая часть.

Лоток в колодце делается из бетона, в нижней части он полукруглый, в верхней – имеет вертикальные стенки. С двух сторон лотка создаются полки с уклоном к центру. Рабочая камера должна иметь следующие минимальные размеры: высота hк – 1,8 м, диаметр Dк – 1,0 м. Минимальный диаметр горловины Dг – 0,7 м. Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или лестницами для спуска или подъема. Стенки рабочих камер и горловин могут выполняться из типовых железобетонных элементов – колец и плит.

Смотровой колодец, установленный на повороте трассы трубопровода, называется поворотным, на присоединениях к ним боковых веток – узловым. Их конструкции аналогичны конструкции линейного с тем отличием, что диаметр рабочей камеры определяется из условия размещения внутри колодца кривых поворотов.

Поворотные колодцы предусматриваются в случае изменения направления трассы трубопровода, причем для устранения большого гидравлического сопротивления необходимо, чтобы угол между присоединяемой и отводящей трубами был не менее 90°, а радиус поворота – от 1 до 5 диаметров труб. Лоток такого колодца плавно искривлен (рис. 21).

Рис. 21. Поворотный колодец

Узловые колодцыустраивают в местах соединения двух-трех трубопроводов. Они имеют узел лотков, соединяющих не более трех подводящих труб и одной отводящей. Узловые колодцы на крупных коллекторах называют соединительными камерами (рис. 22).

Рис. 22. Узловой колодец

Контрольные колодцы выполняются в местах присоединения дворовой или внутриквартальной сети к уличной и располагаются за пределами красной линии(красная линия – термин, применяемый в градостроительстве для обозначения условных границ, отделяющих территорию площадей, улиц, проездов и магистралей от территории, отведенной под застройку.Установленный в градостроительстве порядок разрешает строительство зданий только по красной линии или с отступлением от нее в глубину квартала).

Промывные колодцы служат для периодической промывки начальных участков сети, которые имеют малые диаметры. В этом качестве могут использоваться обычные смотровые колодцы и специальные конструкции с запорными устройствами и подводом воды.

На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады.

Перепадные колодцы, размещаемые в местах вынужденных перепадов канализационной сети (при резкой смене глубины заложения), сооружают для уменьшения глубины заложения сети, а также для снижения скорости движения среды. Перепады на канализационных сетях высотой до 3 м устраивают в колодцах в виде вертикальных стенок-рассекателей или стояков с водобойными колодцами. Перепад может быть либо внутри колодца, либо вынесен за его пределы. Высота перепада зависит от диаметра труб и колеблется в пределах от 2 (для диаметров до 600 мм) до 4 м ( для диаметров до 200 мм). При разности отметок не более 0,7 м перепадные колодцы не устанавливаются, а перепад выполняется на лотке. При удельных расходах более 0,3 м/с перепады высотой не более 3 м устраивают, как правило, многоступенчатыми с расстоянием между ступенями 1,5...2 м. На трубопроводах диаметром 600 мм и более перепады высотой более 3 м желательно выполнять в виде водосливов практического профиля (рис. 23 ).

Рис. 23. Типовой перепадный колодец

1—люк с крышкой; 2_ горловина; 3—железобетонная плита; 4 — кольца; 5 — подвесные скобы; 6— консоль: 7— стальная плита: 8 — водобойный приямок; 9 — вертикальный стояк

Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или навесными лестницами для спуска в колодец.

На уровне поверхности земли горловина заканчивается люком с крышкой, который бывает тяжелым и легким. Тяжелый устанавливается на проезжих местах. Установку люков предусматривают на уровне с поверхностью проезжей части – при усовершенствованном покрытии дорог, на 50-70 мм выше поверхности земли – в зеленой зоне, и на 200 мм выше поверхности – на незастроенной территории. При расположении колодцев на территории без покрытия вокруг люка устраивают отмостку для отвода поверхностных вод.

Дождеприемники. Дождеприемник– колодец, состоящий из съемной решетки, стакана и днища с лотком.

Дождеприемники сооружают из монолитного бетона и при сборной конструкции – из железобетонных элементов.

Сборные железобетонные дождеприемники состоят из днища, лотка, рабочей камеры с перекрытием, чугунного люка с решеткой (Рис. 24).

В плане дождеприемники имеют прямоугольную форму размером 0,6X0,9 м или круглую форму диаметром 0,8 м.

Глубина заложения основания дождеприемника без осадочной части, как правило, должна быть не менее 0,8 м. В пучинистых грунтах глубина заложения основания дождеприемника и отводной трубы не должна быть меньше средней глубины промерзания грунта.

Из дождеприемника дождевая вода поступает в закрытый водосток по соединительной ветке диаметром 200-300 мм, укладываемой в низовой части дождеприемника. Длина присоединения (ветка) от дождеприемника до первого смотрового колодца на коллекторе должна быть не более 40 м. Дождеприемники следует размещать так, чтобы при расчетной интенсивности дождя тротуара не заливались водой.

При неудачном расположении решеток часть воды не будет поступать в дождеприемники, а будет «проскакивать» мимо них. Чем больше продольный уклон улицы, тем больше воды проскакивает мимо решетки. Проскоки значительно уменьшаются, если решетки расположены на 2-5 см ниже лотка или поверхности мостовой.

Рис. 24.Дождеприемник из сборных железобетонных элементов

1 – дождеприемная решетка; 2 – бетонный борт; 3 – колодец;

4 – заделка отверстий бетоном; 5 – основание; 6 – бетонный набивной лоток; 7 – песчаная подушка

К авариям на водостоках относятся:

- промерзание водосточных труб с образованием ледяных и грязеледяных пробок;

- завалы снегом дождеприемных колодцев;

- провалы и деформации отдельных звеньев водостоков;

- образование провальных воронок на трассах.

Особенности проектирования дождевой сети при реконструкции. На реконструируемой территории проектируемую трассу дождевой сети привязывают к существующим подземным сетям и сооружениям. Это позволяет максимально использовать сохраняемые коллекторы и отдельные их элементы.

Положение сети в плане и профиле определяется конкретными условиями проектирования, а также высотным и планировочным решением территории. Если существующий коллектор не справляется с расчетными расходами, водосточную сеть реконструируют.

Прокладка дополнительных трубопроводов производится на тех же отметках, что и существующая сеть или на более глубоких отметках (при недостаточном заглублении существующей сети). Трубы недостаточного сечения частично заменяют новыми, с большим сечением.

На участках существующей сети, имеющих малое заложение, предусматривают усиление прочности конструкции водостока и отдельных его элементов, а при необходимости и теплозащиту.

Page 22

Одним из основных принципов организации городского строительства является опережающая прокладка подземных коммуникаций. Подземные сети, включая водостоки, должны быть построены до начала дорожных работ и застройки районов.

При строительстве водосточной сети сначала прокладывают главные коллекторы, затем продольные водостоки, к которым присоединяют поперечные ветки с водоприемными колодцами.

Наиболее рациональной организацией строительства является поточный метод, в рамках которого необходимо предусматривать опережающее производство сосредоточенных работ: строительство очистных сооружений, сложных камер и т.п.

Технология строительства водосточной сети включает следующие основные процессы: подготовительные работы; разбивка и закрепление на местности трассы трубопровода и контура траншеи; разметки мест пересечения с подземными сетями; разработку траншей; устройство оснований под трубы и колодцы; монтаж элементов водосточной сети, заделку стыков; засыпку траншей с уплотнением грунта.

Основным материалом конструкций является железобетон.

Трубопроводы. Водосточные трубопроводы выполняются из железобетонных, бетонных, асбестоцементных и керамических труб.

Для железобетонных и асбестоцентных трубопроводов допускается применение металлических фасонных частей.

Керамические трубы канализационного типа диаметром 150-600 мм обладают необходимой для безнапорных трубопроводов водонепроницаемостью, гладкой поверхностью и высокой стойкостью к химическим реагентам, достаточной прочностью.

Керамические канализационные трубы диаметром 300-600 мм используют для трубопроводов дождевой канализации, прокладываемых в агрессивных средах при отсутствии временных вертикальных нагрузок.

Асбестоцементные трубы для безнапорных трубопроводов диаметром 100-400 мм. Они имеют гладкую внутреннюю поверхность, обладают достаточной прочностью, высокой долговечностью.

Асбестоцементные трубы используются для водостоков диаметром 300-400 мм небольшой длины в районах, где образование твердых нерастворимых частиц (главным образом, песка), попадающих в водосточную сеть, незначительно.

Устройство оснований.Линейные элементы водосточной сети – трубы и коллекторы, а также колодцы и камеры в зависимости от местных грунтовых и гидрогеологических условий укладывают на естественное грунтовое или искусственное основание (Табл.12).

Таблица 12

Конструкции оснований под трубопроводы

Естественным основанием для труб служат средние и крупнозернистые пески, супеси в сухом состоянии, мелкий и крупный гравий, песок в смеси со щебнем или галькой, глины и тяжелые суглинки при отсутствии в их толще водоносных прослоек, а также скальные и близкие к ним по крепости породы.

Искусственные основанияпод трубопроводы водостоков и дренажей выполняются: песчано-гравийные, щебеночные, бетонные, железобетонные и обоймы усиления. Бетонные и железобетонные основания могут быть монолитными или сборными.

При прокладке водостоков в песчаных грунтах с допускаемым давлением более 0,15 МПа трубы, колодцы и коллекторы можно укладывать на естественное спланированное и уплотненное основание. В глинистых, скальных и крупнообломочных грунтах с RH>0,15 МПа трубы укладывают на песчаную подготовку толщиной 10-15 см.

В грунтах с допускаемым давлением 0,1 – 0,15 МПа устраивают искусственные основания толщиной 10-15 см из щебня, бетона В7,5 ……В15, железобетона. Искусственные основания в переувлажненных грунтах укладывают на песчаную подготовку. В слабых, неустойчивых, просадочных грунтах RH>0,15 МПа (торф, илистые грунты, плывуны) устраивают свайные основания с железобетонным ростверком.

Для равномерной передачи на основание нагрузки от собственного веса труб, веса транспортируемой жидкости и грунтовой засыпки, трубы по всей длине должны плотно соприкасаться с основанием не менее чем ¼ цилиндрической поверхности.

Круглые трубы, уложенные на плоское основание, выдерживают нагрузку на 30-40 % меньшую, чем трубы, уложенные на основание, спрофилированное по форме нижней поверхности трубы. Поэтому на плоское естественное основание допускается укладка труб диаметром не более 0,5 м.

Грунт естественного основания должен иметь ненарушенную структуру и степень уплотнения не менее 0,95 – 0,98 . Грунты основания и песчаной подготовки уплотняют пневмотрамбовками, виброплитами, виброкатками на глубину не менее 0,15 м.

Монтаж водостоков. Перед укладкой элементов водосточной сети следует проверить соответствие проекту параметров открытой траншеи (отметки дна, геометрические размеры, надежность крепления стенок) и основания. Элементы водосточной сети монтируют, руководствуясь следующими принципами.

При монтаже самотечных трубопроводов водостока особое внимание следует обращать на точность укладки труб по продольному профилю трассы. Правильность вертикальных отметок смотровых колодцев (по лоткам колодцев).

Устройство стыковых соединений. Стыковые соединения безнапорных бетонных и железобетонных труб водостоков выполняют в основных двух типов: раструбные и фальцевые.

Рис. 25. Стыковые соединения труб водостоков: а, б — соединения раструбных железобетонных труб; в, г — то же, фальцевых; д — соединения асбестоцементных труб на муфтах; 1 — замок из цементного раствора; 2 — резиновое кольцо; 3 — раструб; 4 — раствор на напрягающем цементе; 5 — труба; 6 — асбестоцементный замок; 7 — смоляная прядь; 8 — герметик; 9 — арматурная сетка; 10— бетонный поясок; 11 — асбестоцементная муфта; 12 — резиновая манжета d=10...20 мм

Обратная засыпка траншей.После проверки правильности укладки трубопровода, установки колодцев и визуального контроля качества заделки стыковых соединений траншею засыпают грунтом. Тщательно выполненная засыпка траншеи обеспечивает равномерную передачу нагрузки на трубопровод и основание и исключает просадку грунта над подземными сетями. Поэтому засыпку траншей следует вести строго соблюдая требования к качеству грунта, степени его уплотнения, последовательности технологических операций.

Для засыпки используют местный однородный непучинистый грунт.

Плотность грунта обратной засыпки должна быть близка к плотности окружающего грунтового массива, но не менее 0,95 от оптимальной при укладке трубопроводов в технических зонах и 0,98-1 – при их расположении под проезжей частью.

При неблагоприятных гидрогеологических условиях и прокладке трубопровода под проезжей частью улиц верхнюю зону грунтовой засыпки рекомендуется армировать синтетическими неткаными материалами, что существенно уменьшает последующие просадки грунта.

Контрольные вопросы по 2-му разделу

1. Цель и задачи вертикальной планировки территорий.

2. Назовите основные методы и стадии проектирования вертикальной планировки.

3. Как организуется сток поверхностных вод на городских территориях.

4. Устройство и функционирование открытой дождевой сети.

5. Устройство и функционирование закрытой дождевой сети.

Page 23

При разработке мероприятий для защиты территорий и зданий от подтопленияучитывают максимальное положение УГВ и соотносят его с требуемой нормой осушения. Для зданий, каналов коммуникаций величина нормы осушения должна быть не меньше 0,30-0,50 м от отметки пола подвала. Для участков зеленых насаждений – от 0,4 до 2 м. Нормальная эксплуатация городских улиц и дорог обеспечивается при положении УГВ 1,3-1,7 м от верха дорожного покрытия.

Защита территории населенных пунктов, промышленных и коммунально-складских объектов должна обеспечивать:

- бесперебойное и надежное функционирование и развитие городских, градостроительных, производственно-технических, коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и других территориальных систем и отдельных сооружений народного хозяйства;

- нормативные медико-санитарные условия жизни населения;

- нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий.

В качестве основных средств инженерной защиты следует:

- предусматривать обвалование, искусственное повышение поверхности территории, руслорегулирующие сооружения и сооружения по регулированию и отводу поверхностного стока, дренажные системы и отдельные дренажи и другие защитные сооружения.

- в качестве вспомогательных средств инженерной защиты надлежит использовать естественные свойства природных систем и их компонентов, усиливающие эффективность основных средств инженерной защиты. К последним следует относить повышение водоотводящей и дренирующей роли гидрографической сети путем расчистки русел и стариц, агролесотехнические мероприятия и т.д.

В состав проекта инженерной защиты территории надлежит включать:

- организационно-технические мероприятия, предусматривающие обеспечение пропуска весенних половодий и летних паводков.

Профилактические мероприятия являются основными. К ним относят:

- вертикальную планировку с организацией поверхностного стока на осваиваемом и застроенном участках, не ухудшающую отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- искусственное повышение планировочных отметок территории при низких отметках существующей поверхности земли, затрудняющих отвод дождевых вод или понижение подземных.

Для защиты заглубленных частей зданий (подвалов, технических подполий и т.п.), внутриквартальных коллекторов, коммуникационных каналов от подтопления, наряду с дренажами надо предусматривать- устройство защитной гидроизоляции заглубленных конструкций и подземных коммуникаций, нормативное уплотнение грунта обратных засыпок, герметичную заделку отверстий на вводах и выпусках инженерных сетей;

- тщательное выполнение работ по строительству наружных водонесущих коммуникаций для предотвращения аварийных утечек воды;

- использование водосберегающей технологии полива газонов и др.;

- создание противофильтрационных экранов и завес при возведении емкостей накопителей воды;

- устройством широких отмосток с уклоном для быстрого стока дождевых вод; при наличии наружных водостоков – использование или удаление открытыми водоотводящими лотками с активным поперечным уклоном от здания;

- устройство профилактических (пристенных, пластовых, перехватывающих и сопутствующих) дренажей для защиты отдельных зданий, сооружений, элементов благоустройства.

При проектировании мероприятия организации поверхностного и подземного стоков должны решаться согласованно и параллельно как на локальных участках, так и на обширных территориях.

Для предотвращения подтопления в ряде случаев достаточно несколько приподнять площадку под проектируемое здание, если позволяют отметки красных линий на границе с расположенной застройкой. В результате локальной подсыпки повышаются отметки здания и тем самым уменьшается заглубление подвального этажа в естественную толщу грунтов и улучшаются условия удаления дождевых вод от здания. Для ускорения поверхностного стока от здания следует устраивать отмостки шириной 1 – 1,5 м с поперечным уклоном не менее 2 %. Желательно доводить отмостку до дорог или лотков.

Старые здания в СПб из-за возможных наводнений имеют противофильтрационные завесы в виде замков из жирной (кембрийской) глины под всем зданием и с наружной стороны стен.

В настоящее время на смену глиняным замкам пришли изделия из бентонитовой глины в виде рулонов, листов, панелей, матов.

Система водозащиты зданий должна включать меры против техногенной фильтрации. Зона наибольшего риска техногенных утечек возникает в местах ввода инженерных сетей и наружных прокладок водопроводящих коммуникаций вблизи зданий.

Особое внимание следует обращать на качество обратных засыпок пазух для исключения образования в них верховодки.

Локальные профилактические дренажные системы решают задачу защиты отдельного объекта от подтопления. Но в такой защите нуждаются также: инженерные сети, улицы и дороги, подпорные стенки, участки зеленых насаждений, откосы и др. Для защиты их от подтопления используют сопутствующие и застенные дренажи. Их укладывают в траншее с сетями, вдоль проезжей части и т.п.

Назначение дренажей

Назначение дренажей:

- стабильное поддержание на территории нормативного УГВ;

- защита от воды подземных помещений и оснований;

- исключение возможности всплывания сооружений.

Классическое дренажное устройство состоит из двух основных элементов: водоприемного из водоносного пласта и водоотводящего за пределы защищаемого объекта. В современных конструкциях эти две функции могут совмещаться в одном элементе. Наибольшее распространение в гражданском строительстве получили самотечные дренажи гравитационного действия, где поступление воды происходит под действием силы тяжести.

Проектирование дренажей следует выполнять на основании конкретных данных о гидрогеологических условиях места строительства объекта, степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемых зданий и сооружений, а также функциональным назначением этих помещений.

Противокапиллярная гидроизоляция в стенах и обмазочная или окрасочная изоляция вертикальных поверхностей стен, соприкасающихся с грунтом, должна предусматриваться во всех случаях независимо от устройства дренажей.

Устройство дренажей обязательно в случаях расположения:

- полов подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций и т.п. ниже расчетного уровня подземных вод или если превышение полов над расчетным уровнем подземных вод менее 50 см;

- полов эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия подземных вод;

- полов подвалов, расположенных в зоне капиллярного увлажнения, когда в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

- полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении более 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия подземных вод.

Для исключения обводнения грунтов территорий и поступления воды к зданиям и сооружениям, кроме устройства дренажей, необходимо предусматривать:

- нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей;

- как правило, закрытые выпуски водостоков с кровли зданий;

- устройство отмосток у зданий шириной 100 см, с активным поперечным уклоном от зданий 2% до дорог или лотков;

- герметичную заделку отверстий в наружных стенах и фундаментах на вводах и выпусках инженерных сетей;

- организованный поверхностный сток с территории проектируемого объекта, не ухудшающий отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- надежность защитных сооружений, бесперебойность их эксплуатации при наименьших эксплуатационных затратах;

- возможность проведения систематических наблюдений за работой и состоянием сооружений и оборудования;

- оптимальные режимы эксплуатации водосбросных сооружений.

В случаях, когда проектируемые сооружения инженерной защиты территориально совпадают с существующими или создаваемыми водоохранными, природоохранными зонами, национальными парками, заповедниками, заказниками, природоохранные мероприятия проекта инженерной защиты территории должны быть согласованы с органами государственного контроля за охраной природной среды.

Page 24

Все подземные дренажи по своему целевому назначению разделяют на следующие группы:

1) промышленный и городской дренажи - для длительного понижения уровня подземных вод на территориях существующих или вновь застраиваемых промышленных предприятий, городов и других населённых пунктов;

2) сельскохозяйственный дренаж - для осушения почвогрунтов на площадях, занятых сельскохозяйственными и лесными культурами;

3) строительный дренаж - для временного (на период строительства) понижения уровня подземных вод на отдельных участках строительства;

4) противооползневой дренаж - для понижения уровня подземных вод в оползневых склонах с целью повышения их устойчивости;

5) дорожный (для авто- и железных дорог) дренаж - для понижения уровня подземных вод в основании дорог или же для осушения тела дорожного полотна в насыпи;

6) аэродромный дренаж - для осушения грунтов оснований лётных полей аэродромов и улучшения их строительных свойств и предотвращения выпучивания глинистых и пылеватых грунтов при их промерзании.

Конструктивные особенности подземных дренажей

В зависимости от конструктивных особенностей дренажных устройств, предназначенных для захвата (каптажа) дренажных вод, можно выделить следующие системы подземных дренажей: горизонтальные, вертикальные и комбинированные.

Горизонтальные дренажи являются наиболее распространёнными в городском строительстве. Они представляют собой открытые лотки, но чаще перфорированные трубы, снабжённые фильтрующим устройством. Трубы заглубляют в водоносный пласт ниже уровня грунтовых вод и уклады­вают с продольным уклоном, обеспечивающим безнапорное движение при неполном заполнении коллектора.

Вертикальный дренаж проектируют в тех случаях, когда при наличии мощного водоносного горизонта требуется большое понижение УГВ, а горизонтальный дренаж нецелесообразно закладывать на большой глубине. Он представляет собой группу трубчатых колодцев, объединённых общими водоотводными и сбросными сетями. Фильтрующую часть этих колодцев значительно заглубляют в водоносный пласт, обеспечивая поддержание свободного уровня воды в колодцах на большой глубине.

Комбинированный дренаж представляет собой сочетание вертикальных дhен с самотечным горизонтальным коллектором.

Типы дренажей

В зависимости от расположения дренажа по отношении к водоупору дренажи могут быть совершенного или несовершенного типа.

Дренаж совершенного типа закладывается на водоупоре. Грунтовые воды поступают в дренаж сверху и с боков. В соответствии с этими условиями дренаж совершенного типа должен иметь дренирующую обсыпку сверху и с боков (рис.26) .

Рис.26. Дренаж совершенного типа

Дренаж несовершенного типа закладывается выше водоупора. Грунтовые воды поступают в дренажи со всех сторон, поэтому дренирующая обсыпка должна выполняться замкнутой со всех сторон.

Рис. 27. Дренаж несовершенного типа

Исходные данные для проектирования дренажей

Для составления проекта дренажа необходимы следующие данные и материалы:

техническое заключение о гидрогеологических условиях строительства;

план территории в масштабе 1:500 с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

проект организации рельефа;

планы и отметки полов подвальных помещений и подполий зданий; планы, разрезы и развертки фундаментов зданий;

планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

В техническом заключении о гидрогеологических условиях строительства должны быть даны характеристики подземных вод, геолого-литологического строения участка и физико-механических свойств грунтов.

В разделе характеристики подземных вод должны быть указаны:

причины образования и источники питания подземных вод;

режим подземных вод и отметки появившегося, установившегося и расчетного уровней подземных вод, а в необходимых случаях высота зоны капиллярного увлажнения грунта;

данные химического анализа и заключение об агрессивности подземных вод по отношению к бетонам и растворам.

В геолого-литологическом разделе дается общее описание строения участка. В характеристике физико-механических свойств грунтов должны быть указаны:

- гранулометрический состав песчаных грунтов;

- коэффициенты фильтрации песчаных грунтов и супесей;

- коэффициенты пористости и водоотдачи;

- угол естественного откоса и несущая способность грунтов.

К заключению должны быть приложены основные геологические разрезы и «колонки» грунтов по буровым скважинам, необходимые для составления геологических разрезов по трассам дренажей.

Page 25

Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого объекта и гидрогеологических условий.

При проектировании новых кварталов и микрорайонов на территориях с высоким уровнем подземных вод должна быть разработана общая схема дренажей.

В состав схемы дренажей входят системы дренажей, обеспечивающие общее понижение уровня подземных вод на территории квартала (микрорайона), и отдельных сооружений.

К дренажам, обеспечивающим общее понижение уровня грунтовых вод относятся дренажи:

- головной или береговой;

- систематический.

К местным дренажам относятся также дренажи, предназначенные для защиты отдельных сооружений:

- дренаж подземных каналов;

- дренаж приямков;

- дорожный дренаж;

- дренаж засыпаемых речек, ручьев, логов и оврагов;

- откосный и застенный дренажи;

- дренаж подземных частей существующих зданий.

При благоприятных условиях (в песчаных грунтах, а также в песчаных прослойках при большой площади их распространения) местные дренажи могут одновременно способствовать общему понижению уровня подземных вод.

Головной дренаж.Для осушения территорий, подтопляемых потоком подземных вод с областью питания, расположенной вне этой территории, следует устраивать головной дренаж (рис. 28).

Рис. 28 Схема головного дренажа

Головной дренаж нужно закладывать по верхней, по отношению к подземному потоку, границе дренируемой территории.

Головной дренаж должен, как правило, пересекать поток подземных вод по всей его ширине.

При длине головного дренажа меньше ширины подземного потока, следует устраивать дополнительные дрены по боковым границам дренируемой территории с целью перехвата подземных вод, подступающих сбоку.

Систематический дренаж.На территориях, где грунтовые воды не имеют ясно выраженного направления потока, а водоносный пласт сложен песчаными грунтами или имеет слоистое строение с незамкнутыми песчаными прослоями, следует устраивать систематический дренаж (рис. 29).

Рис. 29 . Схема систематического дренажа

Расстояние между дренами-осушителями систематического дренажа и глубина их заложения определяются расчетом.

В городских условиях систематический дренаж может устраиваться в сочетании местными дренажами. В этом случае при проектировании отдельных дрен следует решать возможность их одновременного использования в качестве местного дренажа, защищающего отдельные сооружения и в качестве элементов систематического дренажа, обеспечивающего общее понижение уровня грунтовых вод на дренируемой территории.

Кольцевой дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий отдельной стоящих зданий или группы зданий, при заложении их в водоносных песчаных грунтах, следует устраивать кольцевые дренажи (рис. 30).

Рис. 30. Схема кольцевого дренажа

Кольцевые дренажи следует устраивать также для защиты особо загубленных подвалов в новых кварталах и микрорайонах при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.

Кольцевой дренаж надо закладывать ниже пола защищаемого сооружения на глубину, определяемую расчетом.

Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5-8 м от стены здания. При меньшем расстоянии или большом заглублении дренажа необходимо принять меры против выноса, ослабления и осадки грунта под фундаментом здания.

Пристенный дренаж.Для защиты от грунтовых вод подвальных помещений и подполий зданий, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах, следует устраивать пристенные дренажи (рис. 31).

Рис. 31 .Схема устройства пристенного дренажа

Пристенные «профилактические» дренажи необходимо устраивать также и при отсутствии грунтовых вод в зоне подвалов и подполий, устраиваемых в глинистых и суглинистых грунтах.

Если отдельные части здания располагаются на участках с различными геологическими условиями, на этих участках можно применять как кольцевой, так и пристенный дренажи.

Пристенный дренаж прокладывают по контуру здания с наружной стороны. Расстояние между дренажем и стеной здания определяется шириной фундаментов и размещением смотровых колодцев дренажа.

Пластовый дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий зданий, устраиваемых в сложных гидрогеологических условиях: в водоносных пластах большой мощности, при слоистом строении водоносного пласта, при наличии напорных подземных вод и т.п., а также в случае недостаточной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа, следует устраивать пластовые дренажи (рис. 32).

Рис. 32 Схема устройства пластового дренажа

Пластовый дренаж устраивается в виде слоя песка, отсыпаемого по дну котлована под здание или траншеи для канала.

Дренаж подземных каналов

Для защиты от подтопления грунтовыми водами каналов теплосети и коллекторов подземных сооружений при прокладке их в водоносных грунтах необходимо устраивать линейные сопутствующие дренажи.

«Профилактические» (сопутствующие) дренажи следует устраивать в глинистых и суглинистых грунтах.

Сопутствующий дренаж надо закладывать на 0,3 – 0,7 м ниже подошвы основания канала.

Сопутствующий дренаж следует прокладывать с одной стороны канала на расстоянии 0,7 – 1,0 м от наружной грани канала. Расстояние 0,7 м необходимо для размещения смотровых колодцев.

При устройстве проходных каналов дренаж можно прокладывать под каналом по его оси. В этом случае на дренаже следует устраивать специальные смотровые колодцы с люками, заделанными в днище канала.

В случае заложения основания канала на глинистых и суглинистых грунтах, а также на песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием канала необходимо устраивать пластовый дренаж в виде сплошного песчаного пласта.

Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений.Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений должен решаться в каждом случае в зависимости от местных гидрогеологических условий и принятых конструкций зданий.

При дренировании отдельных приямков и заглубленных помещений необходимо обратить особое внимание на мероприятия против выноса грунта из-под фундаментов здания.

Другие виды дренажей.В некоторых случаях требуемое понижение уровня грунтовых вод может быть достигнуто системой общего дренирования территории (головным и систематическим дренажем).

Дренажи можно прокладывать совместно с водостоками (рис. 33). При засыпке речек, ручьев и оврагов, являющихся естественным дренажом грунтовых вод, помимо коллекторов для отвода поверхностных вод необходимо устраивать дренажи для приема грунтовых вод. Дренажам должна быть обеспечена связь с водоносным пластом с обеих сторон водосточного коллектора. При большом притоке подземных вод, а также при заложении коллектора на глинах и суглинках прокладывают две дрены, располагая их по обе стороны водостока. При малом притоке грунтовых вод и расположении водостока в песчаных грунтах можно прокладывать одну дрену, располагая ее со стороны большего притока воды. Если при этом песчаные грунты имеют коэффициент фильтрации менее 5 м/сут., под основанием водостока должен быть устроен пластовый дренаж в виде сплошного пласта или отдельных призм.

Рис. 33. Схема прокладки дренажа над водостоком

При выклинивании водоносного пласта на склонах и в откосах необходимо устраивать перехватывающие дренажи. Их закладывают на глубине не меньшей, чем глубина промерзания, и устраивают по типу головного дренажа.

Когда водоносные слои выражены неясно и подземные воды выклиниваются по всей площади откоса, устраивают специальные откосные дренажи.

При устройстве подпорных стенок в местах выклинивания подземных вод устраивают застенный дренаж. Он представляет собой сплошную засыпку из фильтрующего материала, уложенного за стенкой. При небольшой длине застенный дренаж может быть уложен без трубы. При значительной длине рекомендуется устраивать трубчатый дренаж с дренирующей обсыпкой.

При проектировании и строительстве дренажей у существующих зданий должны быть предусмотрены меры против выноса и просадки грунтов.

Разрытие траншеи дренажа в этих случаях следует вести короткими захватками с немедленной укладкой дренажа и обратной засыпкой траншеи.

Трасса дренажа.Трассы головных и систематических дренажей определяются в соответствии с гидрогеологическими условиями и условиями застройки.

Исходные данные исследования и материалы для проектирования:

- техническое заключение об инженерно-геологических условиях площадки;

- план территории с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

- план организации рельефа участка застройки;

- планы и отметки пола подвальных помещений и подполий соседних объектов и проектируемого (защищаемого) здания, а также его первого этажа;

- планы и разрезы фундаментов зданий;

- планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

Гидрогеологические условия получают на основе разведочных буровых работ, в том числе выполненных ранее: сведения о наличии подземных вод, их типы, химических свойствах, условиях питания, дренирования, УГВ и его изменение. Для реконструируемых или подлежащих реставрации объектов сведения получают по результатам отрывки шурфов.

На застроенных территориях необходимо учитывать заглубление и конструкцию фундаментов существующих зданий. Понижение зеркала УГВ при устройстве дренажа может привести к просадкам соседних зданий.

На свободной от застройки (зеленых насаждений) территории положение трассы дренажей согласуют с организацией рельефа с учетом гидрогеологических условий. При устройстве дренажа для защиты отдельного здания трассу привязывают к защищаемому объекту. Для общих систем дренажа учитывают условия застройки. При проектировании дренажа следует рассмотреть вариант его совместной прокладки с водостоком – над ним или параллельно, желательно в одной траншее.

Предпочтительнее укладывать дренаж и водосток в одной вертикальной плоскости (дренаж над водостоком) с устройством выпусков дренажных вод в каждый смотровой колодец. Такой вариант удобен с точки зрения удаления расходов дренажа, однако не всегда возможен из-за заглубления дренажа ниже водостока. Минимальное расстояние между водостоком и дренажом над ним должно быть не менее 5 см.

Горизонтальный трубчатый дренаж проектируют с сопряжением линий в плане под углом не меньше 90о. Открытые, а также закрытые дренажи со сплошным заполнением могут сопрягаться между собой под углом не меньше 30о, предпочтительным является сопряжение под прямым или большим углом. В вертикальной плоскости сопряжение веток горизонтального дренажа может осуществляться с устройством перепада и без него.

Когда трубчатый дренаж прокладывают в песчаных грунтах, минимальный уклон труб принимают 0,003, в глинистых – 0,002. Это соответствует минимально допустимым скоростям течения воды в трубах и водообильности осушаемых грунтов. Для открытых дрен уклон по дну назначают не меньше 0,005.

При устройстве щебеночных канавок для осушения участков застройки минимальный уклон по их дну принимают не менее 0,005, хотя в отдельных случаях он может отсутствовать вовсе.

Для пластового дренажа в основании защищаемого здания минимальный продольный уклон принимают равным 0,01.

При устройстве сопутствующих дренажей их уклон может совпадать с уклоном по трассе защищаемых инженерных сетей, основанием дорожной одежды и т.п.

Глубина заложения дренажей должна быть не меньше глубины промерзания грунта.

Глубина заложения головных, кольцевых и систематических дренажей определяется гидравлическим расчетом и заглублением защищаемых зданий и сооружений.

Размещение колодцев и устройство выпусков. Расстояние между смотровыми колодцами принимают не более 40 м (редко 50). На поворотах смотровые колодцы дренажа у выступов зданий устраивать не обязательно, если расстояние от поворота до ближайшего колодца не превышает 20 м (рис. 34, б). Стартовые участки дренажной сети длиной до 20 м допустимо выполнять без первого смотрового колодца, предусмотрев заглушку трубы (рис. 34, в).

В случае; когда на участке между смотровыми колодцами дренаж делает несколько поворотов, смотровые колодцы устанавливают через один поворот.

Рис. 34. Схема размещения дренажных колодцев:

а - повороты трассы, перепады отметок дренажных труб; б - выступы здания; в - стартовые участки, г - с насосом на транзитном участке дренажа; 1 - здание; 2 - дренаж; 3 - колодцы; 4 - то же перепадные; 5 - то же с отстойной частью; 6 - заглушки; 7 - выпуск (транзитный дренаж); 8 - колодец с насосом; 9 - напорный участок транзитного дренажа;

10 - колодец гаситель напора; 11 - смотровой колодец дождевой канализации

Выпуск воды из трубчатых дренажей производят в водостоки или водоемы, редко – в общесплавную канализационную сеть и местные понижения рельефа.

Выпуски закрытого (беструбчатого) дренажа предусматривают в смотровые колодцы ливневой канализации, открытые канавы, водоемы, аккумулирующие или поглощающие щебеночные колодцы, а также в специально устроенные емкости.

При выпуске в водоем дренаж должен быть заложен выше горизонта воды в водоеме во время паводка.

При невозможности устройства выпуска воды из дренажа самотеком необходимо предусмотреть насосную станцию (установку) перекачки дренажных вод, работающую в автоматическом режиме.

3.3. Защита территорий от затопления

Page 26

Зоной ЧС при наводнении называется территория, в пределах которой произошло затопление местности, повреждения зданий, сооружений и других объектов, пострадали люди, животные и растения и окружающая среда.

Масштабы наводнений зависят от высоты опасного уровня воды, продолжительности его стояния, площади затопления и времени затопления (зима, лето, осень, весна).

К основным характеристикам зоны наводнения относят:

- численности населения, оказавшегося в зоне наводнения;

- количество населенных пунктов, попавших в зону наводнения;

- количество объектов экономики, попавших в зону наводнения;

- протяженность транспортных коммуникаций, линий электропередач, линий инженерных коммуникаций, попавших в зону наводнения;

- количество мостов и тоннелей (затопленных, поврежденных и разрушенных), попавших в зону наводнения;

- площадь сельскохозяйственных угодий, попавших в зону наводнения;

- количество погибшего скота.

Вновь созданные водохранилища резк5о меняют условия застройки и эксплуатации зданий и сооружений на местности, прилегающей к зоне водохранилища. Воздействие водохранилища выражается в форме временного либо постоянного затопления, а также в виде подтопления грунтовыми водами.

Методы защиты территории от затопления

Защиту территорий от затопления обычно предусматривают в сочетании с другими общими и специальными мероприятиями инженерной подготовки. Известно четыре метода защиты (рис. 35,а).

Первый— это устройство дамбы обвалования, которые трассируют вдоль водоема, отделяя от него защищаемую территорию (рис. 35,б).

Второй метод — подсыпка затопляемой площади до отметки, превышающей расчетный уровень высоких вод в реке (рис. 35, в).

Третий метод заключается в повышении пропускной способности источника затопления. Это дает возможность транспортировать максимальные расходы при менее высоких уровнях. Реку углубляют и спрямляют, а при необходимости расчищают русло, увеличивая поперечное сечение потока (рис. 35, г).

Рис. 35. Схема затопления городских территорий и их защиты:

1 — защищаемая территория; 2 — разгрузочный капал; 3 — водохранилище; ГМВ — горизонт межен­ных вод; ГВВ — то же, высоких

Четвертый метод основан на регулировании стока воды. Расходы главного русла реки уменьшают, устраивая разгрузочные каналы, создавая резервные водохранилища или объединяя те и другие (рис. 35, д, е).

Обвалование и подсыпка являются наиболее распространенными методами. Их используют как самостоятельно, так и в сочетании. Значительно реже применяют другие методы, поскольку регулирование с помощью каналов не всегда обеспечивает необходимый эффект. Как правило, только их сочетание с подсыпкой или обвалованием позволяет обеспечить защиту от затопления.

Обвалование территорий

Оградительные дамбы размещают вдоль границ защищаемой территории, поэтому их положение определяется рельефом местности и конфигурацией площади, осваиваемой для городских нужд. Трассу дамбы прокладывают в зависимости от местных условий, диктующих принципиальные схемы ее размещения (рис.36).

Рис. 36. Трассирование дамб обвалования: 1 — Граница затопления; 2 — защитная дамба; 3 — границы застраиваемой территории; 4 — насосная станция; 5 — «источник затопления»; б — аккумулирующий бассейн; 7 —плотина, 8 — отводящий канал

Дамбу можно расположить вдоль водоема с некоторым отступом от бровки откоса (рис. 36, а) без поперечных ответвлений или с ними (рис. 36, б), если требуется исключить затопление территории с флангов.

Поперечные ответвления трассируют до примыкания к существующим отметкам склона, равным отметкам гребня дамбы. В процессе проектирования обычно рассматривают два варианта расположения продольных дамб: первый с полной защитой всей территории и второй — с частичной, при которой защищают лишь участок, необходимый для размещения первой очереди строительства.

При поэтапном освоении поймы реки положение трассы дамб обвалования определяют по границам защищаемой территории на соответствующем этапе освоения.

Секционное обвалование (рис. 36, в) проектируют, когда на защищаемой территории имеются боковые притоки с водосборными бассейнами, значительно превышающими площадь защищаемой территории. С градостроительной точки зрения эта схема имеет недостатки по сравнению с предыдущими, так как нарушает целостность композиционного решения города и осложняет планировочную ситуацию, перегораживая дамбами его территорию. Вместе с тем, такое решение позволяет в период паводков и половодий сбросить расходы боковых водоемов в основной и предусмотреть перекачку поверхностных вод только с ограниченных дамбами площадей.

При небольших расходах бокового водотока трассирование можно выполнить по схеме (рис. 36, г) с размещением дамбы вдоль береговой линии и устройством бассейна, аккумулирующего собираемую с поверхности защищаемой территории воду. Определенные преимущества имеет схема (рис. 36, д), где предусмотрено устьевую часть водотока отводить за пределы дамбы и населенного пункта, а насосную станцию использовать только для перекачки ливневых и дренажных вод. Эту схему можно использовать и в случае несовпадения периодов максимальных расходов основной реки и боковых притоков.

Кольцевое обвалование защищаемой территории (рис. 36, е) предусматривают чаще всего для небольших населенных пунктов или промышленных зон.

Дамбы могут возводить как на одном берегу, устраивая одностороннее обвалование, так и на двух, если застройка идет с обеих сторон реки.

При защите территорий от нагонных наводнений трассы дамб назначают в зависимости от конкретных условий района проектирования. Например, для защиты Санкт-Петербурга от нагонных наводнений запроектирована дамба, протяженность которой более 25 км, в том числе 22,2 км по акватории Финского залива.

По условиям работы и назначению дамбы обваловывания делятся на незатопляемые и затопляемые.

Незатопляемые дамбы предназначены для постоянной защиты территорий от затопления. Эти дамбы не должны пропускать перелива воды через их гребень при любых уровнях воды. Авария дамб недопустима, так как может привести к человеческим жертвам и большому материальному ущербу.

Затопляемые дамбы предназначаются в основном для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель. В период половодий такие дамбы затапливаются вмести с защищаемой территорией, сохраняя естественные условия пойменных лугов.

В конструктивном отношении незатопляемые и затопляемые дамбы различаются между собой в основном по характеру крепления откосов и гребня. В поперечном сечении защитные дамбы имеют обычно трапецеидальную форму. Наиболее типичные профили незатопляемых дамб показаны на рис. 37 .

Рис. 37. Схемы профилей незатопляемых дамб : а - нормально обжатый; б - распластанный; 1 - защитные покрытия откосов; 2 - одежда проезжей части дороги; 3 - одерновка или посев трав; 4 - кривая депрессии при НПГ; 5 - кривая депрессии в половодье; 6 - трубчатый дренаж дамбы; 7 - кювет; ФГ - фактический горизонт.

Первый из этих профилей (рис. 37, а), имеющий правильную трапецеидальную форму применяется при постоянном напоре и относительно небольших повышениях горизонта воды (1-1,5 м), когда превышение гребня дамбы над нормальным подпорным горизонтом (НПГ) определяется в основном высотой волны.

Второй (рис. 37, б) - распластанный трапецеидальный профиль дамбы с широкой бермой на низовом откосе более целесообразен при значительных подъемах уровня воды над НПГ (2 м и более).

По способу возведения дамбы делятся на два основных типа:

- дамбы укатанные, т. е. возводимые путем отсыпки грунта и искусственного уплотнения на месте механизмами;

- дамбы намывные, когда разработка, транспорт и укладка грунта в сооружениях производится при помощи воды, то есть методами гидромеханизации.

Конструкция защитных дамб должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- основание дамб должно быть устойчивым при переработке берегов;

- откос и гребень дамбы должны быть защищены от разрушающего воздействия волн, течения в русле, ливневых вод, льда и ветра;

- фильтрационный поток при выходе его на низовой откос или дренаж должен быть предохранен от промерзания в зимнее время;

- грунт тела и основания дамбы должен быть предохранен от фильтрационных деформаций путем устройства соответствующего дренажа.

Особенное значение получают дамбы обваловывания, расположенные на берегах морей в водохранилищ. Значительные местности в Голландии, Франции, Бельгии, Великобритании защищены дамбами, расположенными на морских берегах. В РФ, например, на Горьковском водохранилище защищены города Кинешма, Кострома, Юрьевец и Плес; на Куйбышевском – Казань, Ульяновск.

В конструкциях речных и морских дамб есть много общего. Те и другие являются земельными плотинами и в поперечном сечении имеют вид трапеции. Ряд различий вытекает из условий их работы. Речные дамбы в большинстве случаев сооружают из однородного местного грунта в зоне небольших скоростей речного потока. На обвалованных акваториях, как правило, не бывает большого ветрового волнения. Такие дамбы «работают» непосредственно в период паводка, который длится несколько недель в году. «Работа» морских дамб значительно отличается. Напорный откос крепится в зоне деяния волн. В речных дамбах обычно не устраивают никаких дренажей, в морских дамбах такой элемент есть.

Дамбы сооружают практически из любого местного минерального грунта, за исключением илистых и содержащих большое количество легко растворимых солей. Оптимальным является грунт, зерновой состав которого характеризуется наличием мелких глинистых частиц, заполняющих поры между крупно-зернистыми частицами, не нарушая при этом непосредственного соприкосновения частиц между собой. Такой грунт обладает большим углом внутреннего трения, малой водопроницаемостью и высоким сцеплением, обеспечивая устойчивость откосов сооружения.

Наиболее просты для производства работ дамбы из однородных грунтов (рис. 38, а), в качестве которых используют суглинки или пески. При их возведении из песков и других водопроницаемых грунтов поперечный профиль делают более массивным или устраивают специальные экранизирующие противофильтрационные элементы (схемы б, в). Дамбы могут быть возведены и из неоднородных грунтов, послойно формирующих тело сооружения (схема г). Параметры поперечного профиля дамбы — ширину по гребню и заложение откосов назначают из условия обеспечения устойчивости и надежности сооружения. Проектная ширина гребня b зависит от вида грунтов, тела дамбы и ее градостроительного использования, но должна быть не менее 3 м. Если она служит в качестве городской магистрали (рис. 38, б), то ширину гребня определяют требованиями, предъявляемыми к планировке транспортных путей.

Однако во всех случаях обеспечивают возможность движения по гребню дамбы грузового транспорта, необходимого для эксплуатации сооружения.

Рис. 38. Конструкции дамб:

1— слабоводопроницаемые грунты; 2 — водопроницаемые; 3 — противофильтрационный глинистый экран; 4 — водонепроницаемый слой; 5 — жесткий экран-диафрагма; 6 — защитный песчаный слой; 7 — супесь; 8 - песок; 9 — гравий

Заложение откосов дамбы зависит от условий их работы, грунтов сооружения и его высоты. Верховой откос, работающий в напорных условиях и подвергающийся воздействию акватории, проектируют более пологим по сравнению с низовым, который таких воздействий не испытывает (рис. 38, а—в). Низовой откос защищают от размыва дождевыми и талыми водами.

Волновые нагрузки, фронтально действующие на дамбу, могут быть смягчены уполаживанием верхового откоса, запроектированного с коэффициентами m=15-30 и выполняющего волногасящую роль за счет распластанного профиля (рис. 38, в). Отрицательной стороной такого решения является возрастание объемов земляных работ, которое не всегда компенсируется упрощением конструкции одежды берегоукрепления напорного откоса.

Пологие (распластанные) напорные откосы из несвязных грунтов успешно эксплуатируют с креплением травами специально подобранного состава. В этом случае проектируют очертание откоса в виде ломаной линии с переменными коэффициентами m на различных участках. Если высота дамб значительна (10 м и более), то на ее откосах устраивают горизонтальные площадки (бермы) шириной не менее 3 м.

Дамбы могут играть роль руслорегулирующих сооружений. В этом случае, как правило, они не перегораживают всей ширины реки, а возводятся в поперечном, а иногда продольном направлении по отношению к руслу реки. Иногда они представляют собой «пороги» на дне русла или же искусственные выемки руслового грунта. Такие дамбы не создают, как правило, подпора воды, но воздействуют на направление и величину скоростей потока, перераспределяя их и тем самым воздействую на формирование русла – его глубину, размеры и форму в плане. Эти сооружения могут обеспечивать необходимые глубины, скорости течения для судоходства на реках, создавать нормальные условия для забора воды из рек, обеспечивать стабильность речных берегов. Их строят:

- на меандрирующих реках в качестве средств инженерной защиты территории от затопления следует предусматривать руслорегулирующие сооружения;

- продольные дамбы, располагаемые по течению или под углом к нему и ограничивающие ширину водного потока реки;

- струенаправляющие дамбы – продольные, прямолинейные или криволинейные, обеспечивающие плавный подход потока к отверстиям моста, плотины, водоприемника и другим гидротехническим сооружениям;

- береговые и дамбовые крепления, обеспечивающие защиту берегов от размыва и разрушения течением и волнами.

При разработке проектов инженерной защиты следует предусматривать использование гребня дамб обвалования для прокладки автомобильных и железных дорог. В этом случае в ширину дамбы по гребню и радиус кривизны следует принимать в соответствии с требованиями СП.

Во всех других случаях ширину гребня дамбы следует назначать минимальной, исходя из условий производства работ и удобства эксплуатации.

Укрепление берегов

cyberpedia.su


Смотрите также