约翰.迪尔(佳木斯)农业机械有限公司，主要生产联合收割机，为符合工厂环保要求，车间内运行的所有生产运输车辆(叉车，牵引车)全部要求电瓶动力，并且因工厂面积有限，其内部各车间的物料架与物流车辆通行道路设计运行空间十分紧凑，叉车需要在狭小范围内完成装载、转向、摆正等动作。
1.问题描述
基于以上要求，车间内大量使用小型电瓶叉车作为物流运输车辆，其中FB25-7型 2.5T电瓶车占物流运输车辆总数的16%，此车型的EPS转向系统中，传动用滚珠丝杠使用周期仅有3个月-5个月，每次维修需要4小时左右，并花费包括备件费用，人工费用在内的近7千元人民币，费时费力，成本高。
2.原有结构
转向部分由EPS电控系统控制直流电机，经一级齿轮减速后，丝母旋转，转化为丝杠的直线运动，丝杠联接三联板，控制后轮转向;EPS系统通过以方向盘转角控制的电位器，输出控制信号，经由同时安装在三联板上的转向力矩反馈杆，做出反馈动作，构成闭环反馈系统，由于滚珠丝杠的高传递效率，及相关的力矩的反馈功能，转向时方向盘几乎无感，操作非常省力。
此闭环系统原理上可行，但在实际应用中发现，当后轮已转至机械极限位置，轮毂已碰到顶丝后，EPS系统依然控制电机在输出力矩。详细分析其原理后，发现在EPS电控的闭环系统中，只控制了转向信号与电机输出，没有极限位置的输出限定，这必然导致当机械到达极限位置后，系统仍然会继续有输出，丝杠会顶死，而且当快速打舵时，丝母快速旋转中突然因丝杆到位而被卡死，会给滚珠丝杠造成很大的冲击，加速丝杠的损坏，最常见的失效形式是卡死状态时，钢珠因突然停止循环，而使回珠器被钢珠顶坏，珠粒破损，丝杠报废。
3.改进方案
曾就此问题与厂家技术人员进行过沟通，探讨是否可以将EPS电子转向改为横置油缸形式，或是改进其控制电路，但因为此车型内部结构设计十分紧凑，没有空间配备额外的液压元件或是其它的安装固定结构，而且厂家也不提供改进电路的技术支持。
最终决定厂内自行对EPS电路进行改进，经过分析，共制订了2套方案：
(1)控制主回路：设计附加的控制电路，当正向打舵到极限位置时，通过挡块，用接近开关控制附加电路，断开电机的正向电流而不断开反向电流，从而避免打死舵，而又不会影响到回舵;
(2)控制EPS系统输入信号电压：将原来由方向盘控制电位器，调节EPS信号电压的方式，改为附加的电路辅助控制，当处于极限位置时，由附加电路直接给EPS系统输入一个基准0位电压，使EPS的电机输出为0。
4.方案分析
控制主回路的方案中，试验中发现如果后轮悬空试验时，可以实现预期的目的，但后轮着地，正常使用时，打舵到极限位置后，后轮会小幅度的来回摆动，反带动方向盘摆动，可能会对操作者造成伤害，同时控制继电器也在快速的吸合、断开，而主电路中有近20A的电流要断开，试运行一天后继电器即损坏。究其原因为原车的力矩反馈系统中，结构尺寸链中三个球头共有近15mm的间隙，以及橡胶轮胎的回弹性：当接近开关动作后，电机失电，因为轮胎回弹，就会反过来带动反馈系统动作，挡块返回，进而电路恢复，电机再得电，接近开关再动作，电机失电，循环往复，造成上述现象。
后改为控制EPS系统的转向信号电位器，此电位器总阻值5K欧姆，控制EPS输出，两端点电压5V，当其处于中间位置，中线电压2.5V时，EPS输出为0，左右偏转大小控制EPS输出电流大小，因此可以给出一个2.5V的电压基准，当打舵到极限位置时，将中线的电压强制定为2.5V，从而使EPS输出为0，查阅说明书得知，电压的误差允许值为±0.4V，为满电压的16%，现用2只常用5%误差的50K金属膜电阻串联取中点电压，实际电压误差为10%，小于系统允许误差。仍用接近开关控制继电器的方式。
信息来源：
当前位置：主页 >
> 详细信息