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FB25-7电瓶叉车转向系统改进概述

  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。试运行后,发现此方案可以实现预定目标,并且以弱电控制强电,在电路的电气元件参数及体积上都有减少,便于安装。
  
  5。改进结果
  
  通过以上改进,因避免了对丝杠的冲击,可使EPS系统的滚珠丝杠的使用寿命大大延长,降低FB25-7型电瓶叉车的故障率,减少维修时间及维修费用,使其更好的满足生产需求。 返回上一页