WGM e.V.

Untersuchung mechanischer Belastungen am Euter
bei verschiedenen Melksystemen

S.Rose

Inhaltsverzeichnis
Seite
Abkürzungs- und Formelverzeichnis IV
Tabellenverzeichnis V
Abbildungsverzeichnis X
1 Einleitung 1
2 Stand des Wissens 3
2.1 Melkanlage - Aufbau und Funktion 3
2.1.2 Pulsation und Vakuum 5
2.2 Melksysteme 9
2.2.1 Konventionelle Melksysteme 9
2.2.2 Automatische Melksysteme 16
2.3 Melktechnik und Eutergesundheit 20
2.3.1 Vakuumschwankungen 22
2.3.2 Melkzeugpositionierung 26
2.4 Messsysteme zur Überprüfung von Melkanlagen 29
3 Ziele und Aufgaben 34
4 Material und Methode 35
4.1 Kraftmessungen 35
4.1.1 Prüfstand zur Messung von Kräften am Euter 35
4.1.2 Untersuchte Merkmale und Bedingungen 37
4.1.3 Versuchsdurchführung 40
4.2 Vakuummessungen 43
4.2.1 Aufbau Versuchsmelkstand 43
4.2.2 Eingesetzte Messtechnik 44
4.2.3 Versuchsdurchführung 46
4.3 Ergebnisauswahl und -darstellung 48
5 Ergebnisse 50
5.1 Kraftmessungen in konventionellen Melksystemen 50
5.1.1 Vertikalkraft 50
5.1.1.1 Vergleich von Side-by-Side-Melkständen und FGM 33°/50°
bei verschiedenen Euterformen 50
5.1.1.2 Unterschiede zwischen den Melkstandseiten in einem FGM 33° 52
5.1.1.3 Analyse von Schlauchführungshilfen bei
verschiedenen Euterformen 53
5.1.1.4 Unterschiede zwischen den Melkplätzen bei verschiedenen
Melkstandformen und normaler Euterform 58
5.1.1.5 Einfluss des Melkers in zwei Fischgrätenmelkständen 33°
bei normaler und stufiger Euterform 61
5.1.1.6 Multifaktorielle Darstellung 63
Inhaltsverzeichnis
II
Seite
5.1.2 Drehkraft 63
5.1.2.1 Vergleich von Side-by-Side-Melkständen und FGM 33°/50°
bei verschiedenen Euterformen 63
5.1.2.2 Unterschiede zwischen den Melkstandseiten in einem FGM 33° 66
5.1.2.3 Analyse von Schlauchführungshilfen bei
verschiedenen Euterformen 67
5.1.2.4 Unterschiede zwischen den Melkplätzen bei verschiedenen
Melkstandformen und normaler Euterform 70
5.1.2.5 Einfluss des Melkers in zwei Fischgrätenmelkständen 33°
bei normaler und stufiger Euterform 73
5.1.2.6 Multifaktorielle Darstellung 75
5.1.3 Horizontalkräfte 75
5.1.3.1 Vergleich von Side-by-Side-Melkständen und FGM 33°/50°
bei verschiedenen Euterformen 75
5.1.3.2 Unterschiede zwischen den Melkstandseiten in einem FGM 33° 79
5.1.3.3 Analyse von Schlauchführungshilfen bei
verschiedenen Euterformen 80
5.1.3.4 Unterschiede zwischen den Melkplätzen bei verschiedenen
Melkstandformen und normaler Euterform 83
5.1.3.5 Einfluss des Melkers in zwei Fischgrätenmelkständen 33°
bei normaler und stufiger Euterform 89
5.1.3.6 Multifaktorielle Darstellung 92
5.2 Kraftmessungen in automatischen Melksystemen 93
5.2.1 Vertikalkraft 93
5.2.1.1 Unterschiede zwischen Melkmodulen und viertelindividueller
Schlauchführung bei verschiedenen Euterformen 93
5.2.1.2 Vergleich der Boxen innerhalb eines Fabrikates
bei normaler Euterform 95
5.2.2 Drehkräfte 96
5.2.2.1 Unterschiede zwischen Melkmodulen und viertelindividueller
Schlauchführung bei verschiedenen Euterformen 96
5.2.2.2 Vergleich der Boxen innerhalb eines Fabrikates
bei normaler Euterform 98
5.2.3 Horizontalkräfte 99
5.2.3.1 Unterschiede zwischen resultierenden Horizontalkräften
bei verschiedenen automatischen Melksystemen 99
5.2.3.2 Vergleich der Boxen innerhalb eines Fabrikats
bei normaler Euterform 101
5.3 Vergleich von konventionellen und automatischen Melksystemen102
5.3.1 Vertikalkraft 102
5.3.2 Drehkraft 104
5.3.3 Horizontale Längs- und Querkräfte 106
5.4 Zyklische Vakuumschwankungen bei konventionellen und
zentralenlosen Melkzeugen 109
5.4.1 Vergleich des zitzenendigen Vakuums bei
zunehmendem Milchfluss 109
5.4.2 Vakuumschwankungen an verschiedenen Punkten am Melkzeug 111
Inhaltsverzeichnis
III
Seite
6 Diskussion 116
6.1 Kräfte am Euter bei verschiedenen Melksystemen 116
6.1.1 Vertikalkräfte 116
6.1.2 Drehkräfte 121
6.1.3 Horizontalkräfte 123
6.2 Vergleich zyklischer Vakuumschwankungen bei
konventionellen und zentralenlosen Melksystemen 127
7 Schlussfolgerungen 129
8 Zusammenfassung (Abstrakt) 131
9 Literaturverzeichnis 132
10 Anhang 141

Einleitung
Über Jahrtausende hinweg haben die Menschen die Kühe von Hand gemolken. Im
18. Jahrhundert sind erste Versuche des mechanischen Milchentzugs zu datieren.
Für das Jahr 1851 sind Versuche belegt, das Säugen des Kalbes mechanisch nachzuempfinden
(HERRMANN, 1996). Damit versuchte man den Melkprozess zu mechanisieren
und so naturnah wie möglich durchzuführen. Bei allen Versuchen
blieb zunächst das Problem des konstanten Vakuums an den Zitzenspitzen ungelöst.
Ein großer Entwicklungsschritt wurde von Dr. Alexander Shields 1885 mit
der Erfindung einer Maschine mit integriertem Pulsator erzielt. Der zweite entscheidende
Schritt gelang 1903 Alexander Gillies mit der Konstruktion des Zweiraumbechers.
Damit war in Verbindung mit dem Pulsatoreinsatz der Durchbruch
zu einer funktionsfähigen Melktechnik erreicht, nach deren Grundprinzip bis heute
alle Melkmaschinen arbeiten. 1927 wurde unter der Markenbezeichnung "Westfalia"
auf der Dortmunder DLG-Ausstellung eine Eimermelkmaschine mit patentiertem
Kolbenpulsator und Zweiraum-Melkbechern präsentiert (TRÖGER, 2003).
Für die Entwicklung funktionierender Rohrmelkanlagen erwies sich die von Alfa
Laval 1925 konstruierte Milchschleuse als bedeutend. Der erste Melkstand (Releaser)
wurde 1939 in Weihenstephan in Betrieb genommen. Mit dieser Entwicklung
erfolgte eine räumliche Trennung des Melkens vom Haltungsbereich der
Kühe.
Mit Beginn der 50er Jahre konzentrierten sich technische Neuerungen auf die
Weiterentwicklung der Melkstände. Der Vorteil von Gruppenmelkständen (Fischgrätenmelkstand,
Side-by-Side-Melkstand) gegenüber Eimer- und Rohrmelkanlagen
wurde erkannt. In Gruppenmelkständen werden die Tiere gleichzeitig gemolken
und verlassen gemeinsam den Melkstand. Mitte der 80er Jahre begann die
weitere Automatisierung der Melktechnik. Dies fand zusammen mit der Entwicklung
von Mikroelektronik und Sensorik in den 90er Jahren mit den ersten Prototypen
der automatischen Melksysteme eine konsequente Fortsetzung.
Mit der Einführung des maschinellen Melkens kam es unabhängig von den technischen
Verbesserungen und Weiterentwicklungen zum verstärkten Auftreten von
Euterentzündungen. Dies führte in den 30er Jahren wiederholt zur Stagnation im
Absatz der Melkmaschinen (HERRMANN, 1996).
Ursachen für das noch heute bestehende Problem der schlechten Eutergesundheit
sind vielschichtig, jedoch auch in der Melktechnik zu suchen. In diesem Zusam-
1 Einleitung
2
menhang spielen die Anpassungsfähigkeit der Melkzeuge an verschiedene Euterformen,
die Zitzengummis und das Vakuumverhalten in Melkanlagen eine entscheidende
Rolle. Die stetige Steigerung der Milchleistung der Kühe stellt zusätzliche
Anforderungen an die Melktechnik.
Es bedarf somit weiterer Entwicklungsschritte, um zu einem euterschonenderen
Melken zu gelangen.