約翰.迪爾（佳木斯）農(nóng)業(yè)機械有限公司，主要生產(chǎn)聯(lián)合收割機，為符合工廠環(huán)保要求，車間內(nèi)運行的所有生產(chǎn)運輸車輛（叉車，牽引車）全部要求電瓶動力，并且因工廠面積有限，其內(nèi)部各車間的物料架與物流車輛通行道路設(shè)計運行空間十分緊湊，叉車需要在狹小范圍內(nèi)完成裝載、轉(zhuǎn)向、擺正等動作。

　　1.問題描述

　　基于以上要求，車間內(nèi)大量使用小型電瓶叉車作為物流運輸車輛，其中FB25-7型　2.5T電瓶車占物流運輸車輛總數(shù)的16%，此車型的EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，傳動用滾珠絲杠使用周期僅有3個月－5個月，每次維修需要4小時左右，并花費包括備件費用，人工費用在內(nèi)的近7千元人民幣，費時費力，成本高。

　　2.原有結(jié)構(gòu)

　　轉(zhuǎn)向部分由EPS電控系統(tǒng)控制直流電機，經(jīng)一級齒輪減速后，絲母旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為絲杠的直線運動，絲杠聯(lián)接三聯(lián)板，控制后輪轉(zhuǎn)向；EPS系統(tǒng)通過以方向盤轉(zhuǎn)角控制的電位器，輸出控制信號，經(jīng)由同時安裝在三聯(lián)板上的轉(zhuǎn)向力矩反饋桿，做出反饋動作，構(gòu)成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，由于滾珠絲杠的高傳遞效率，及相關(guān)的力矩的反饋功能，轉(zhuǎn)向時方向盤幾乎無感，操作非常省力。

　　此閉環(huán)系統(tǒng)原理上可行，但在實際應用中發(fā)現(xiàn)，當后輪已轉(zhuǎn)至機械極限位置，輪轂已碰到頂絲后，EPS系統(tǒng)依然控制電機在輸出力矩。詳細分析其原理后，發(fā)現(xiàn)在EPS電控的閉環(huán)系統(tǒng)中，只控制了轉(zhuǎn)向信號與電機輸出，沒有極限位置的輸出限定，這必然導致當機械到達極限位置后，系統(tǒng)仍然會繼續(xù)有輸出，絲杠會頂死，而且當快速打舵時，絲母快速旋轉(zhuǎn)中突然因絲桿到位而被卡死，會給滾珠絲杠造成很大的沖擊，加速絲杠的損壞，最常見的失效形式是卡死狀態(tài)時，鋼珠因突然停止循環(huán)，而使回珠器被鋼珠頂壞，珠粒破損，絲杠報廢。

　　3.改進方案

　　曾就此問題與廠家技術(shù)人員進行過溝通，探討是否可以將EPS電子轉(zhuǎn)向改為橫置油缸形式，或是改進其控制電路，但因為此車型內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計十分緊湊，沒有空間配備額外的液壓元件或是其它的安裝固定結(jié)構(gòu)，而且廠家也不提供改進電路的技術(shù)支持。

　　最終決定廠內(nèi)自行對EPS電路進行改進，經(jīng)過分析，共制訂了2套方案：

　?。?）控制主回路：設(shè)計附加的控制電路，當正向打舵到極限位置時，通過擋塊，用接近開關(guān)控制附加電路，斷開電機的正向電流而不斷開反向電流，從而避免打死舵，而又不會影響到回舵；

　　（2）控制EPS系統(tǒng)輸入信號電壓：將原來由方向盤控制電位器，調(diào)節(jié)EPS信號電壓的方式，改為附加的電路輔助控制，當處于極限位置時，由附加電路直接給EPS系統(tǒng)輸入一個基準0位電壓，使EPS的電機輸出為0。

　　4.方案分析

　　控制主回路的方案中，試驗中發(fā)現(xiàn)如果后輪懸空試驗時，可以實現(xiàn)預期的目的，但后輪著地，正常使用時，打舵到極限位置后，后輪會小幅度的來回擺動，反帶動方向盤擺動，可能會對操作者造成傷害，同時控制繼電器也在快速的吸合、斷開，而主電路中有近20A的電流要斷開，試運行一天后繼電器即損壞。究其原因為原車的力矩反饋系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)尺寸鏈中三個球頭共有近15mm的間隙，以及橡膠輪胎的回彈性：當接近開關(guān)動作后，電機失電，因為輪胎回彈，就會反過來帶動反饋系統(tǒng)動作，擋塊返回，進而電路恢復，電機再得電，接近開關(guān)再動作，電機失電，循環(huán)往復，造成上述現(xiàn)象。

　　后改為控制EPS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向信號電位器，此電位器總阻值5K歐姆，控制EPS輸出，兩端點電壓5V，當其處于中間位置，中線電壓2.5V時，EPS輸出為0，左右偏轉(zhuǎn)大小控制EPS輸出電流大小，因此可以給出一個2.5V的電壓基準，當打舵到極限位置時，將中線的電壓強制定為2.5V，從而使EPS輸出為0，查閱說明書得知，電壓的誤差允許值為±0.4V，為滿電壓的１６％，現(xiàn)用2只常用5%誤差的５０Ｋ金屬膜電阻串聯(lián)取中點電壓，實際電壓誤差為１０％，小于系統(tǒng)允許誤差。仍用接近開關(guān)控制繼電器的方式。試運行后，發(fā)現(xiàn)此方案可以實現(xiàn)預定目標，并且以弱電控制強電，在電路的電氣元件參數(shù)及體積上都有減少，便于安裝。

　　5.改進結(jié)果

　　通過以上改進，因避免了對絲杠的沖擊，可使ＥＰＳ系統(tǒng)的滾珠絲杠的使用壽命大大延長，降低ＦＢ２５-7型電瓶叉車的故障率，減少維修時間及維修費用，使其更好的滿足生產(chǎn)需求。