高速伸缩臂叉车传动系统设计计算

0 引言
高速伸缩臂叉车[1]主要用于野外环境、凸凹不平路面 区域装卸搬运标准集装单元物资，是一种新型多功能物料 搬运设备。一方面，它是搬运设备，将汽车起重机的伸缩 臂结构与传统叉车[2]的装卸功能有机结合，可以通过不断 改变其伸缩臂长度来达到要求的作业高度和距离，完成标 准单元物资的装卸作业。另一方面，它又具备汽车功能， 根据实际工况需要，必须能够高速行驶，达到 85 km/h 的 速度要求，跟随运输车队行进。
WANG Yong
（The Special Service Research Institute of the Army Academies，Xian 710032，China）
Abstract: The transmission system of high-speed telescopic forklift truck was analyzed and calculated. The matching design calculation basis and calculation method of key components were given. The theoretical calculation results and performance index estimation results were compared with the actual test results. The feasibility of the design calculation method and performance index estimation method was verified. Key words: high-speed telescopic boom lift truck；travel driving system；design calculation；analysis
果和性能指标估算结果与实际检测结果进行对比，验证了该设计计算方法和性能指标估算方法的可行性。
关键词：高速伸缩臂叉车；传动系统；设计计算；分析
中图分类号：U653
文献标识码：A
文章编号：1009－9492 ( 2019 ) 03－0079－03
Design and Calculation of the Travel Driving System of a High-speed Telescopic Boom Lift Truck
基本结构如图 1 所示[3]。
由图 1 可看出，高速伸缩臂叉车传动系统设计，主要
包括柴油发动机、变量泵、变量马达、变速箱、车桥、车
轮等的选型设计。
2 传动系统设计计算
2.1 发动机功率设计计算
由于高速伸缩臂叉车最大行驶速度 85 km/h，已进入
汽车领域，因此，按常用的工程机械选型匹配发动机功率
不合适，采用汽车设计原则选型匹配发动机功率，根据汽
阻力功率之和，即
Pe
=
1 ηT
æ ç è
Gfua 3 600
+
CD Aua3 76 140
ö ÷ ø
=
1 0.7
×
æ
ç
è
105
000 × 0.018 3 600
×
85
+
0.9 × 4.5 × 853 76 140
ö
÷
ø
=
110
kW
上式求出的发动机功率为净输出功率，考虑发动机附
件 （风扇、水泵、发电机、空气滤清器、消音器、补油
1 传动系统原理
高速伸缩臂叉车传动系统采用高压闭式回路的静液压 传动，主要包括柴油发动机、变量泵、变量马达、变速 箱、车桥、车轮等模式。液压泵与液压马达通过油管组成
图 1 传动系统基本结构 收稿日期：2018－09－24
闭合回路，发动机带动液压泵驱动液压油，使液压油在封
闭油管中循环流动并驱动马达带动变速箱、车轮转动。其
泵、工作泵、转向泵等） 所消耗的功率，发动机功率按
15%计算：
Pe
=
1
110 - 15%
=
129
kW
根据国内现有发动机产品情况，选用东风康明斯
（Cummins） 系列发动机。型号：6BTAA5.9-C180；额定功
率 132 kW，转速 2 200 r/min；最大扭矩 800 N·m，转速
1 400 r/min。
滚动阻力系数，取 0.018；ua 为车辆速度；CD 为空气阻力
系数，取 0.9；A 为车辆迎风面积，取 4.5 m2；δ为车辆旋转
质量换算系数；m
为车辆质量；
du dt
为车辆行驶加速度。
79
研究与开发
机电工程技术 2019 年第 48 卷第 03 期
发动机功率应不小于最高车速行驶时滚动阻力和空气
2.2 驱动桥选型计算[5]
根据满载时桥荷分配，前桥满载载荷为 87 500 N。单
桥最大载荷： Gmax = G前 μ 式中：G 前为前桥满载载荷，G 前=87 500 N； μ 为冲击
系数， μ = 1.2 。 Gmax = G前 μ = 87 500 × 1.2 = 105 000 N
由于高速伸缩臂叉车的高速行驶性能已进入汽车领
域，驱动桥的选型还要考虑高速行驶回正性，通用工程
机械驱动桥无法满足要求。通过调研，选用专门应用于
高速工程车辆的转向驱动桥，其主要参数：单桥桥荷为
200 000 N；最大输入扭矩为 2 500 N·m；桥总传动比为
7.54。
2.3 轮胎选型计算
单个轮胎最大载荷为：
Gmax 2
=
87
500 2
=
43
750
车功率平衡方程式[4]：
Pe
=
1 ηT
æ ç è
Gf cos αu 3 600
a
+
G sin αua 3 600
+
CD Aua3 76 140
+
δmua 3 600
du dt
ö ÷ ø
式中：Pe 为发动机功率； ηT 为传动系统总效率，取
0.7；G 为车辆重力，G=105 000 N；α 为道路坡度角；f 为
N
高速伸缩臂叉车轮胎的选择除了考虑单胎承载能力，
机电工程技术 2019 年第 48 卷第 03 期
研ຫໍສະໝຸດ Baidu与开发
DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2019. 03. 024
高速伸缩臂叉车传动系统设计计算
王勇
（陆军研究院特种勤务研究所， 陕西西安 710032）
摘要：对高速伸缩臂叉车采用的传动系统进行分析和设计计算，给出关键组件的匹配设计计算依据和计算方法，将理论计算结