Во время работы двигателя давление топлива в форсунке превышает сопротивление пружины, и игла поднимается. Топливо выходит наружу через сопловые отверстия, расположенные в корпусе, в виде факелов. После впрыска сжатая пружина ударяет иглой о корпус. Происходит износ корпуса и иглы. Этот процесс ускоряется из-за наличия абразивных частиц в топливе [2].

Игла распылителя изготовлена из материала  обладающего большей износостойкостью по отношению к корпусу. Таким образом, в эксплуатационных условиях более интенсивный износ наблюдается у корпуса. В нем создается впадина в виде венчика. Увеличивается ход иглы и площадь контакта иглы и корпуса, уменьшается удельное давление между сопряженными поверхностями, ухудшается распыл и образуется подтекание топлива.

Для восстановления работоспособности распылителей предлагается устройство (рис.) для шлифования запирающих конусов игл распылителей. Его можно условно разделить на четыре основных функциональных узла, которые собраны на основании, изготовленном из листовой стали, опирающемся на подкладки.

Первый узел − шлифовальная головка, которая имеет асинхронный электродвигатель мощностью 0,2-0,3 кВт с частотой вращения 2700…3000 мин⁻¹ и алмазный шлифовальный круг диаметром 100…200 мм. Шлифовальную головку устанавливают на стойке с плитой, которую закрепляют на основании. На плите установлен механизм, при помощи которого перемещают и закрепляют шлифовальную головку в положение, создающее зазор (3…8 мм) между шлифовальным кругом и поверхностью детали. Для шлифования игл распылителя применяют алмазный шлифовальный круг зернистостью АСМ 20/14 и мельче. После сборки шлифовальный круг динамически балансируют с рабочей частотой вращения ротора. Дисбаланс определяют переносным виброметром, изготовленным из измерительной головки часового типа с точностью 0,01 мм.

Второй узел устройства − механизмы поперечного и продольного перемещения детали по отношению к шлифовальному кругу. Перемещение детали и плиты в направлении шлифовального круга производятся за счет прогиба плоских параллельных спаренных пружин, прикрепленных к плите. Прогибают плоские пружины винтом подачи. В качестве винта применяют винтовой механизм микрометра, закрепленный на кронштейне. Продольно перемещается обрабатываемая деталь с плитой винтом, который установлен в кронштейне, закрепленном на основании. Винт вращается рукояткой.

Третий узел устройства − механизм вращения шлифуемой детали. Ременная передача размещена в полой колонке, поворачиваемой вокруг вертикальной оси. На верхнем торце колонки раздельно закреплены две призмы, в которых устанавливают и вращают деталь. На ней закреплен с натягом ведомый шкив ременной передачи. Шкив расположен между призмами. На нижнем торце полой колонки закреплены направляющие, предназначенные для натяжения ременной передачи путем переустановки и фиксации электродвигателя при помощи планок. На валу электродвигателя (мощностью 8…20 Вт с частотой вращения вала 400…1400 мин⁻¹) с натягом установлен и закреплен ведущий шкив.

Рисунок – Устройство для восстановления распылителей форсунок:

1 – тиски; 2 – станция насосная; 3 – механизм привода шлифовального круга;
4 – механизм установки иглы распылителя; 5 – рама; 6 – механизм поперечной подачи;
7 – механизм продольной подачи

Четвертый узел устройства − механизм установки заданного угла обработки. В устройстве предусмотрено двухступенчатая установка заданного угла обработки поверхности деталей: предварительная (грубая) и окончательная (точная). Во время предварительной установки призм на заданный угол в них ставят указатель, поворачивают колонку с указателем до совпадения его с заданным делением на шкале. Крепят колонку стопорным винтом в опорном кольце в заданном положении. Снимают указатель угла поворота с призм и колонки. Устанавливают шлифуемую деталь. Точно угол обработки детали устанавливают следующим образом. После предварительной установки на заданный угол деталь шлифуют и проверяют фактический угол обработки мерительным инструментом. Если фактический угол обработки отличается от заданного, частично освобождают стопорный винт на опорном кольце. Воздействуя на поводок винтами, поворачивают колонку в требуемом направлении. За изменением угла наблюдают по движению стрелки индикатора.

Для совершенствования технологического процесса ремонта распылителей предлагается дополнить данное устройство новыми узлами – подающим моющую жидкость к загрязненной поверхности распылителя и закрепляющим восстанавливаемый распылитель для дальнейшего зенкерования.

Узел, подающий моющую жидкость, состоит из бака, центробежного насоса и трубопровода. Бак берут такой емкости, чтобы количество находящейся в нем жидкости хватало на один час работы. Центробежный насос трактора МТЗ.

Узел для закрепления распылителя представляет собой тиски собственной (индивидуальной) конструкции, в которых имеется отверстие для установки и закрепления распылителя.

Предлагаемое устройство будет способствовать совершенствованию ремонтного производства, а, следовательно, и улучшению материального положения предприятий подобного типа [3]. Конструкцию устройства предполагается внедрить в производственный процесс ремонта мобильной техники, что снизит затраты труда при выполнении восстановительных работ и скажется на повышении производительности труда.

Процесс производства и передачи электроэнергии является столь динамичным и постоянно подверженным случайным возмущающим воздействиям, что без автоматического управления его функционирование невозможно. Такие параметры судовой электростанции, как напряжение, мощность и частота подвержены изменениям со стороны как внешних, так и внутренних воздействий, характеризующихся свойствами и характеристиками системы и ее компонентов, а также условиями окружающей среды.

В данной работе произведен выбор генератора. Наиболее распространенные типы генераторов: синхронный и асинхронный. Они имеют различия в конструкции, принципе работы, габаритах и т. д.

В качестве источников механической энергии применяются двигатели и турбины. Система, состоящая из первичного двигателя и генератора называется генераторным агрегатом (ГА).

Конструктивные особенности ГА составляют зависимость между параметрами первичного двигателя и генератора. Например, вал двигателя сопряжен с валом генератора. Таким образом, момент вращения вала двигателя определяет угол поворота вала генератора, что является наиболее важным критерием величины вырабатываемой генератором электроэнергии и устойчивости его работы.

Для управления значением напряжения и частоты вращения используют системы автоматического управления (САУ), которые различаются по принципу работы, точности и быстродействию. Однако любая САУ генератора и двигателя должна, в первую очередь, отрабатывать возмущения, которые оказывают влияние на напряжение и реактивную мощность.

Стоит иметь в виду, что семейство возмущающих воздействий достаточно велико. Помимо изменения или подключения нагрузки могут возникать рассогласования в работе генератора и выпадение его из синхронизма при параллельном подключении, некорректная работа системы возбуждения. Система возбуждения должна поддерживать параметры генератора в требуемых пределах. Огромное влияние на нормальную работу энергетической системы оказывает частота, которая также определяет значение напряжения сети.

Выработка электроэнергии зависит от тока питания, напряжения возбуждения и частоты вращения. Поэтому двигатель должен имеет соответствующее обслуживание для обеспечения генератора необходимой механической энергией.

В качестве объекта управления (ОУ) в статье выступает синхронный генератор переменного тока. Учтем, что частота вращения вала генератора от двигателя постоянна за счет функционирования САУ двигателем.

Выбранный тип генератора – синхронный, двигателя – дизель. Данные типы устройств выбраны с учетом их преимуществ по сравнению с другими типами семейств. Например, синхронный генератор обладает меньшими габаритами, шумом, простой, чем асинхронный. В свою очередь, дизель имеет больший КПД при соответствующем потреблении топлива, по сравнению с турбинами.

Рассмотрим математическую модель синхронного генератора. Можно сказать, что исследования, связанные с моделированием состоят из трех этапов работы [2]: построение модели; исследование ее поведения; оценка результатов исследований.

Схема замещения синхронной машины в системе координат связанной с ротором (q-d оси), использованная при создании модели, показана на рис. 1 [3].

Рисунок 1 – Схема замещения синхронной машины

Все параметры ротора и его переменные приведены к статору. Индексы переменных и параметров обозначают следующее: d, q – проекции переменных на оси d и q; R, s – параметры ротора и статора; l, m – индуктивности рассеяния и цепи намагничивания; f, k – переменные цепи возбуждения и демпферной обмотки.

Приведенная на рис. 2 схема замещения описывается системой дифференциальных уравнений 6-го порядка [3]:

САУ включают в себя регуляторы или интеллектуальные регуляторы. Интеллектуальные регуляторы начали внедряться относительно недавно. Управление на базе нечеткой логики позволяет сформировать алгоритм, воспроизводящий действия инженера на основе накопленного опыта.

На рис. 2 представлена общая схема нечеткого регулятора. Нечеткий регулятор содержит три основных части: блок фаззификации, базу правил, блок дефаззификации [4].

Рисунок 2 – Структурная схема нечеткого регулятора

Нечеткая логика использует лингвистические переменные вместо числовых переменных. В системе управления в закрытом контуре, ошибка между опорным и выходным напряжением и скорость изменения ошибки можно обозначить как близкая к нулю (ZE), положительная небольшая (PS), отрицательная небольшая и т.д. (табл. 1)[5].

Таблица 1 – Основные термы лингвистических переменных

Лингвистическая переменная “Напряжение”: NL – напряжение отрицательное большое; NM – напряжение отрицательное среднее; NS – напряжение отрицательное малое; ZE – напряжение близко к нулю; PS – напряжение положительное малое; PM – напряжение положительное среднее; PL – напряжение положительное большое.

Лингвистическая переменная “Скорость изменения напряжения”: NL – скорость изменения напряжения отрицательное большое; NM – скорость изменения напряжения отрицательное среднее; NS – скорость изменения напряжения отрицательное малое; ZE – скорость изменения напряжения близко к нулю; PS – скорость изменения напряжения положительное малое; PM – скорость изменения напряжения положительное среднее; PL – скорость изменения напряжения положительное большое.

Лингвистическая переменная “Ток поля”: NL – ток поля отрицательное большое; NM – ток поля отрицательное среднее; NS – ток поля отрицательное малое; ZE – ток поля близко к нулю; PS – ток поля положительное малое; PM – ток поля положительное среднее; PL – ток поля положительное большое.

На рис. 3 приведены функции принадлежности. Данные функции принадлежности построены в пакете Fuzzy Logic Toolbox программы MATLAB.

а)

б)

в)

Рисунок 3 – Функции принадлежности “Напряжение” (а), “Скорость изменения напряжения” (б), “Ток поля” (в)

Входы преобразованы в данные функции принадлежности. Принадлежность может принимать значение от нуля до единицы для каждого лингвистического терма.

В этой статье используется метод Мамдани. Семь функций принадлежности были использованы для приведения к 49 правилам в базу правил (табл. 2).

Таблица 2. База правил

Собрана модель синхронного генератора с нагрузкой, системой возбуждения и регуляторами в пакете Simulink MATLAB. В качестве источника мощности генератора принят дизель. Моделирование проведено с использованием нечеткого регулятора и без него (рис. 4).

а)

б)

Рисунок 4 – Модели энергетической системы без нечеткого регулятора (а) и с нечетким регулятором (б)

Первая модель содержит регулятор на базе выпрямителя и RC-цепи. Вторая имеет тот же регулятор в контуре по возмущению, а в контуре по отклонению – нечеткий регулятор, который выпрямляет напряжение до требуемого значения путем изменения тока поля.

Результаты моделирования показаны на рис. 5.

а)

б)

Рисунок 5 – Результаты моделирования без нечеткого регулятора (а) и с нечетким регулятором (б)

На графике (а) видно, что выпрямитель отрабатывает влияние нагрузки, и амплитуда напряжения достигает 400 В, что является номинальным значением в исходной энергетической системе. Однако перерегулирование переходного процесса не удовлетворяет условию устойчивости системы, что не позволяет обеспечивать нормальный режим работы системы.

На графике (б) перерегулирование минимально благодаря нечеткой логике. Амплитуда напряжения при этом близка к номинальному значению.

В ходе исследований разработана модель с системой регулирования напряжением сети при подключенной нагрузке. Система промоделирована с нечетким регулятором и без него.

Таким образом, результаты моделирования показали, что нечеткий регулятор способен отрабатывать возмущения в системе благодаря широким возможностям управления и может использоваться как основной или дополнительный контур регулирования параметров энергетической системы.