CN114687261A - 液压旋拧设备、其控制方法以及轨道工作装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液压旋拧设备、其控制方法以及轨道工作装置。该液压旋拧设备包括：旋拧装置，其包括旋拧机构和升降机构；液压系统和电控系统，其通过液压系统来控制旋拧机构的旋拧方向、速度及扭矩，使其接合目标零件前，以第一拧紧速度旋转；接合目标零件后以第二拧紧速度旋转直至目标零件达到第一拧紧扭矩阈值；然后以第三拧紧速度旋转直至目标零件达到第二拧紧扭矩阈值；电控系统还通过液压系统来控制升降机构的升降方向及速度；其中，第一拧紧速度和第三拧紧速度均小于第二拧紧速度；第二拧紧扭矩阈值大于第一拧紧扭矩阈值。本申请实现了旋拧扭矩与速度的无级调节，误差小，可靠性强，重复精度高。

Description

液压旋拧设备、其控制方法以及轨道工作装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种用于轨道工作装置的液压旋拧设备及其控制方法。

背景技术

铁路运输是现代交通运输中一种重要的方式。我国实施了六次全路范围既有线路大提速，现在的高速客运专线的最高速度达到了350km/h。为了实现线路的提速，并保证列车运行的安全、正点，必须使铁道线路保持良好状态，这就要按规定的计划对铁路线路进行经常的维修与保养。轨道工作装置能够用于对铁路线路进行维修与保养作业，常见的轨道工作装置的示例如：铁路轨道扣件道钉养护作业车、铁路道碴整平车等。

铁路轨道扣件的养护是铁路工务部门的重要作业项目。主要包括扣件螺钉松紧、扣件涂油防锈、扣件除锈去污、损坏扣件更换等，其中扣件螺钉松紧及涂油防锈可使扣件保持健康状态，有效延长扣件使用寿命。常见的扣件螺栓问题包括连接螺栓出现松动、裂纹、锈蚀、折断等缺陷，如果不能得到及时解决，将会对车辆的运行安全造成极大危害。

作为对铁路线路进行维修与保养作业的过程中的一环，需要拆除及重新安装铁路轨道扣件的道。该作业过程具有明确的国家标准规定。具体而言，根据国家铁路行业标准TB/T3099-2004《扣件道钉机动扳手通用技术条件》规定，在设定工作范围内，机械传送扳手拧紧扭矩误差不大于拧紧扭矩的±10%；液压传动扳手拧紧扭矩误差不大于拧紧扭矩的±5%。

目前采用的各类扳手虽然可以满足国家标准的规定，但还存在其他方面的不足。例如，现有的机械转动扳手主要采用弹簧加压的离合器来控制扭矩。对于此类扳手，经过长时间使用，其弹簧容易发生疲劳，离合器也磨损较快，造成扭矩不精确，特别是扭矩的重复使用精度低。再如，现有的液压传动扳手主要通过液压马达直接驱动来控制扭矩，对于此类扳手，其不能精确地控制液压马达的工作转速，会引起扭矩冲击，造成扭矩不精确。又如，现有的机动扳手扭矩误差较大，也没能很好的解决扭矩精确控制问题。

对于另一类现有技术而言，其虽然能对液压传动扳手的实时监控以防止过度拧紧及提供相应的调控过程。如通过对液压传动扳手在拧紧目标零件过程中的实时扭矩进行监控，当其超过设定值时，停止拧紧目标零件，并进行反向旋转来拧松卸载目标零件，随后再次进行拧紧。该调控过程具有相对较长的耗时、会影响作业效率，同时反复的正反向旋拧目标零件，可能会影响其螺纹寿命与使用可靠性。

发明内容

本申请提供一种改进的液压旋拧设备、其控制方法以及轨道工作装置，以解决或至少缓解现有的液压旋拧设备存在的扭矩精度不足或存在扭矩冲击的技术问题。

为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种液压旋拧设备，其包括：旋拧装置，其包括旋拧机构及升降机构；液压系统，其用于驱动所述旋拧机构及所述升降机构；电控系统，其配置成通过控制所述液压系统来控制所述旋拧机构的旋拧方向、旋拧速度及旋拧扭矩，使得所述旋拧机构在接合目标零件前，以第一拧紧速度旋转，在接合目标零件后直至对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值前，以第二拧紧速度旋转；且在对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值后直至达到第二拧紧扭矩阈值前，以第三拧紧速度旋转；所述电控系统还用于通过所述液压系统来控制所述升降机构的升降方向及升降速度；其中，所述第二拧紧速度大于所述第一拧紧速度，且所述第二拧紧速度大于所述第三拧紧速度；且所述第二拧紧扭矩阈值大于所述第一拧紧扭矩阈值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述液压系统包括：旋拧控制液压流路，其用于驱动所述旋拧机构；升降控制液压流路，其用于驱动所述升降机构；动力源控制液压流路，其用于驱动液压流体进入所述旋拧控制液压流路及所述升降控制液压流路；以及液压流体储存器，其在所述动力源控制液压流路的驱动下，分别向所述旋拧控制液压流路及升降控制液压流路供给与收回液压流体。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述电控系统被配置成通过控制所述动力源控制液压流路来控制：所述旋拧控制液压流路内的液压流体的流向、压力及流量；和/或所述升降控制液压流路内的液压流体流向、压力及流量。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述动力源控制液压流路包括：液压泵，其用于驱动液压流体在所述液压系统内流动；第一溢流阀，其用于调节所述液压系统内的液压流体的压力；以及第一压力传感器，其用于感测所述液压系统内的液压流体的压力；其中，所述动力源控制液压流路耦合至所述旋拧控制液压流路及所述升降控制液压流路，并基于所述旋拧控制液压流路及所述升降控制液压流路反馈的压力变化状态来调节所述液压泵的输出功率。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述旋拧控制液压流路包括：第一多路阀，其用于切换所述旋拧控制液压流路内的液压流体流向及流量；第二溢流阀，其用于调节所述旋拧控制液压流路内的液压流体的压力；第二压力传感器，其用于感测所述旋拧控制液压流路内的液压流体的压力；以及第一液压反馈组件，其经由第一反馈支路连接至所述动力源控制液压流路，并将所述旋拧控制液压流路内液压流体的压力变化状态反馈至所述动力源控制液压流路，且通过所述动力源控制液压流路的反馈控制来改变所述旋拧控制液压流路内的流量；其中，所述旋拧控制液压流路内的液压流体驱动所述旋拧机构的液压马达来控制其旋拧方向及旋拧扭矩，并基于所述第一液压反馈组件的反馈来控制所述液压马达提供恒定的第二拧紧速度与恒定的第三拧紧速度。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述第一液压反馈组件包括：第一压力补偿器，其用于获取所述旋拧控制液压流路内的液压流体的压力变化状态；以及第一梭阀；其通过控制所述第一反馈支路内的液压流体的流量来向所述动力源控制液压流路传递所述压力变化状态。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述旋拧控制液压流路还包括：第一安全阀与第二安全阀，其相互并联且具有不同的导通方向；所述第一安全阀与第二安全阀分别用于限定流经所述液压马达的液压流体在不同流向下的最高压力。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述升降控制液压流路包括：第二多路阀，其用于切换所述升降控制液压流路内的液压流体流向及流量；第三溢流阀，其用于调节所述升降控制液压流路内的液压流体的压力；第三压力传感器，其用于感测所述升降控制液压流路内的液压流体的压力；以及第二液压反馈组件，其经由第二反馈支路连接至所述动力源控制液压流路，并将所述升降控制液压流路内液压流体的压力变化状态反馈至所述动力源控制液压流路，且通过所述动力源控制液压流路的反馈控制来维持所述升降控制液压流路内的压力；其中，所述升降控制液压流路内的液压流体驱动所述升降机构的升降液压缸，并控制其升降方向及升降速度。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述第二液压反馈组件包括：第二压力补偿器，其用于获取所述升降控制液压流路内的液压流体的压力变化状态；以及第二梭阀；其通过控制所述第二反馈支路内的液压流体的流量来向所述动力源控制液压流路传递所述压力变化状态。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述升降控制液压流路还包括：第三安全阀与第四安全阀，其相互并联且具有不同的导通方向；所述第三安全阀与第四安全阀分别用于限定流经所述升降液压缸的液压流体在不同流向下的最高压力。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述旋拧机构包括：液压马达，其在所述液压系统的驱动下按照设定的旋拧方向输出扭矩；转接轴，其连接至所述液压马达并用于传递扭矩；套筒，其连接至所述转接轴，并用于旋拧目标零件；以及扭矩传感器，其设置在所述液压马达与所述转接轴之间，并用于感测所述液压马达输出的扭矩，且用于设定所述第一拧紧扭矩阈值与所述第二拧紧扭矩阈值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述升降机构包括：升降液压缸，其在所述液压系统的驱动下按照设定的升降方向伸出或缩回；传动部件，其连接至所述升降液压缸与所述旋拧机构，并在所述升降液压缸的伸出或缩回状态下，带动所述旋拧机构升降；以及导向部件，其耦合至所述传动部件，并用于引导所述传动部件的升降方向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述传动部件包括：安装座，其第一侧用于安装所述旋拧机构，并耦合至所述导向部件；以及连接板，其安装在所述安装座的第二侧，并铰接至所述升降液压缸。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述导向部件包括：导轨；以及滑块，其连接至所述传动部件，并引导所述传动部件沿着所述导轨升降。

为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的另一个方面，提供一种液压旋拧设备的控制方法，其用于如前所述的液压旋拧设备，其中，在拧紧目标零件时，执行：S120，控制所述旋拧装置移动，使其在目标零件的上方对准目标零件；S130，控制所述旋拧装置朝向目标零件下降，并以第一拧紧速度旋转，直至接合目标零件；S140，控制所述旋拧装置以第二拧紧速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值；S150，控制所述旋拧装置以第三拧紧速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩达到第二拧紧扭矩阈值；S160，控制所述旋拧装置停止旋转；以及S170，控制所述旋拧装置上升至回到初始位置；其中，所述第二拧紧速度大于所述第一拧紧速度，且所述第二拧紧速度大于所述第三拧紧速度；且所述第二拧紧扭矩阈值大于所述第一拧紧扭矩阈值；和/或在拧松目标零件时，执行：S220，控制所述旋拧装置移动，使其在目标零件的上方对准目标零件；S230，控制所述旋拧装置朝向目标零件下降，并以第一拧松速度旋转，直至接合目标零件；S240，控制所述旋拧装置以第二拧松速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩低于第一拧松扭矩阈值；S250，控制所述旋拧装置停止旋转；以及S260，控制所述旋拧装置上升至回到初始位置。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，在步骤S150与S160之间还包括：S151，控制所述旋拧装置以设定拧紧速度区间内的设定拧紧速度来旋拧目标零件，直至对应的旋拧扭矩达到设定拧紧扭矩阈值区间内设定的拧紧扭矩阈值；其中，所述设定拧紧速度区间内的最大设定拧紧速度小于所述第三拧紧速度；且所述设定拧紧扭矩阈值区间内的最大设定拧紧扭矩阈值小于所述第二拧紧扭矩阈值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，多次执行步骤S151，其中，在后执行的步骤S151中的设定拧紧速度小于在先执行的步骤S151中的设定拧紧速度；且在后执行的步骤S151中的设定拧紧扭矩阈值大于在先执行的步骤S151中的设定拧紧扭矩阈值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述液压系统包括旋拧控制液压流路，其具有第一多路阀及第二压力传感器；其中，所述电控系统基于所述第二压力传感器感测的压力来控制所述第一多路阀来调节所述旋拧机构的旋拧速度与旋拧方向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述液压系统包括升降控制液压流路，其具有第二多路阀及第三压力传感器；其中，所述电控系统基于所述第三压力传感器感测的压力来控制所述第二多路阀来调节所述升降机构的升降速度与升降方向。

为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的又一个方面，提供一种轨道工作装置，其包括：如前所述的液压旋拧设备。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述轨道工作装置为扣件养护作业车。

在根据本申请的技术方案中，通过电控系统对液压系统的耦合控制，实现了在旋拧机构执行拧紧动作的过程中，以预设的不同拧紧速度来旋转，且该变速过程受预设的旋拧扭矩阈值的耦合触发，不随着其所承受的负载变化而变化，由此一方面实现了旋拧扭矩与旋拧速度的精确、匹配调节，能够高效准确地把目标零件拧紧到位，无需反复来回调节，大幅提升了作业效率，同时拧紧质量也得到了显著改善，其扭矩误差远远小于国家铁路行业标准TB/T3099-2004《扣件道钉机动扳手通用技术条件》的规定，具体地采用本申请方案的拧紧或拧松作业扭矩误差范围优于上述标准规定的±5%；另一方面，其在接合前慢速、接合后加速直至第一拧紧扭矩阈值后又减速拧紧直至达到第二拧紧扭矩阈值的智能化调节过程有助于旋拧设备和目标零件避免旋拧扭矩的冲击，不容易使旋拧设备和目标零件发生机械疲劳问题，故可以对旋拧设备和目标零件起到很好的保护作用，工作可靠性强，且旋拧扭矩重复精确度高，作业效率高，有助于现代铁路的智能化养护作业水平的提高。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1是本申请的液压旋拧设备的一个实施例应用于扣件养护作业车的结构示意图；

图2是图1中液压旋拧设备的液压系统的一个实施例的流路示意图；

图3是图2中液压系统的动力源控制液压流路的一个实施例的流路示意图；

图4是图2中液压系统的旋拧控制液压流路的一个实施例的流路示意图；

图5是图2中液压系统的升降控制液压流路的一个实施例的流路示意图；

图6是图1中旋拧装置的一个实施例的结构示意图；以及

图7是图6中旋拧机构的一个实施例的结构示意图。

图中：

1、电控系统；2、旋拧装置；3、液压系统；4扣件养护作业车；5、旋拧机构；6、安装座；7、连接板；8、升降液压缸；9、导轨；10、滑块；11、液压马达；12、扭矩传感器；13、转接轴；14、套筒；15、动力源控制液压流路；16、旋拧控制液压流路；17、升降控制液压流路；18、液压流体储存器；19、液压泵；20、第一压力传感器；21、第一溢流阀；22、第一梭阀；23、第一多路阀；24、第一安全阀；25、第二安全阀；26、第二压力传感器；27、第二溢流阀；28、第一压力补偿器；29、第二梭阀；30、第二多路阀；31、第三安全阀；32、第四安全阀；33、第三压力传感器；34、第三溢流阀；35、第二压力补偿器；36、升降机构。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到的上、下、前、后、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参见图1，其示出了一种用于铁路扣件道钉养护作业车的液压旋拧设备，该液压旋拧设备大体上包括直接或间接地安装在作业车上的电控系统1、旋拧装置2及液压系统3。具体而言，该旋拧装置2包括旋拧机构5及升降机构36，可分别用于靠近目标零件及旋拧目标零件；液压系统3用于驱动旋拧机构5及升降机构36，为二者的升降动作及旋拧动作提供动力；电控系统1则用于对液压系统3及旋拧装置2进行控制调节。具体而言，其可通过液压系统3来控制旋拧机构5的旋拧方向、旋拧速度及旋拧扭矩，使得旋拧机构5在接合目标零件前，以第一拧紧速度旋转，在接合目标零件后直至对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值前，以恒定的第二拧紧速度旋转；且在对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值后直至达到第二拧紧扭矩阈值前，以恒定的第三拧紧速度旋转。其中，述及的第二拧紧速度应大于第一拧紧速度，第二拧紧速度应大于第三拧紧速度；且第二拧紧扭矩阈值大于第一拧紧扭矩阈值。电控系统1同时还可通过液压系统3来控制升降机构36的升降方向及升降速度。

在此种布置下，根据本申请的液压旋拧设备的一个实施例，通过电控系统对液压系统的控制，实现了在旋拧机构执行拧紧动作的过程中，以接合前慢速旋转靠近、接合后快速拧紧至第一拧紧扭矩阈值后又减速拧紧直至达到第二拧紧扭矩阈值的方式保持阶段性稳定的拧紧速度来将目标零件的扭矩拧紧到位，且该变速过程只受旋拧扭矩的耦合触发，不随着其所承受的负载变化而变化，由此一方面实现了旋拧扭矩与旋拧速度的精确、无级调节，能够准确高效地把目标零件拧紧到位，无需反复来回调节，显著提高了作业效率，同时旋拧质量也得到了显著改善，其旋拧扭矩误差远远小于国家铁路行业标准TB/T3099-2004《扣件道钉机动扳手通用技术条件》的规定的±5%；另一方面，其在接合前慢速、接合后加速直至第一拧紧扭矩阈值后又减速拧紧直至达到第二拧紧扭矩阈值的调节过程有助于旋拧设备和目标零件避免旋拧扭矩的冲击，因而也不容易导致目标零件发生机械疲劳问题，故可以很好地保护目标零件，工作可靠性强，且旋拧扭矩重复精确度高，作业效率高，无需反复调节，有助于提高现代铁路的智能化养护作业水平。

如下将分别介绍该液压旋拧设备的各个部分的构造及其连接关系。此外，出于进一步提高可靠性、实用性、经济性或出于其他方面的改进考虑，还可在额外增设部分零部件，如下同样做出示例性地说明。

参见图2，该液压系统3包括流体连通的动力源控制液压流路15、旋拧控制液压流路16、升降控制液压流路17和液压流体储存器18。具体而言，动力源控制液压流路15的一端通过管路连接至液压流体储存器18，且其另一端通过管路分别连接至旋拧控制液压流路16与升降控制液压流路17，而旋拧控制液压流路16与升降控制液压流路17再经由管路连接回到液压流体储存器18中。其中，旋拧控制液压流路16可用于驱动旋拧机构5；升降控制液压流路17可用于驱动升降机构36；而动力源控制液压流路15则用于提供动力，以驱动液压流体进入旋拧控制液压流路16及升降控制液压流路17。此外，液压系统3中的液压流体储存器18可以在动力源控制液压流路15的驱动下，分别向旋拧控制液压流路16及升降控制液压流路17供给与收回液压流体（例如，常见的形式为液压油）。

在前述实施例所提出的液压系统3的液压流路布置方案下，电控系统也可以相应地被配置成通过控制动力源控制液压流路15来控制：旋拧控制液压流路16内的液压流体的流向、压力及流量；以及升降控制液压流路17内的液压流体流向、压力及流量；并经由对这些流路的控制来间接实现对旋拧装置2的旋拧方向、旋拧速度、旋拧扭矩以及升降方向及升降速度的精确控制与无级调节。

如下将结合图3至图5来详细介绍实施例中述及的三个流路中的零部件设置与连接。

参见图3，动力源控制液压流路15包括：液压泵19、第一溢流阀21以及第一压力传感器20。其中，液压泵19串联在动力源控制液压流路15中，以便驱动液压流体在液压系统3内流动。第一溢流阀21可连接动力源控制液压流路15以及液压流体储存器18，以便调节液压系统3内的液压流体的压力。具体而言，可通过第一溢流阀21设定整个液压系统3的最高工作压力，如10MPa，当流经动力源控制液压流路15的液压流体的压力超过该设定的最高工作压力时，部分液压流体将经由第一溢流阀21流回至液压流体储存器18中，从而实现其压力调节功能。第一压力传感器20可与第一溢流阀21于相同位置接入该动力源控制液压流路15中，以便于感测液压系统3内的液压流体的压力，进而为第一溢流阀21的溢流操作提供依据。除了能够受控地驱动液压流体流过旋拧控制液压流路16及升降控制液压流路17外，为保证液压流体在不同流路中的工作压力的稳定性，还可将动力源控制液压流路15耦合至旋拧控制液压流路16及升降控制液压流路17，使得其还可基于旋拧控制液压流路16及升降控制液压流路17反馈的压力变化状态来调节液压泵19的输出功率，进而调节其输出流量来实现对各个流路中的液压流体的工作流量的补偿，使其驱动的旋拧机构或升降机构能够保持稳定的转速或伸缩速度。

接着参见图4，该旋拧控制液压流路16包括：第一多路阀23、第二溢流阀27以及第二压力传感器26。其中，该第一多路阀23用于切换旋拧控制液压流路16内的液压流体流向及流量。具体而言，第一多路阀23同时布置在液压马达11的上游以及下游，以便于按需切换液压流体的流向，使得液压流体可以正向或者反向地流过液压马达11，进而驱动其正转或者反转。该第二溢流阀27可连接旋拧控制液压流路16以及液压流体储存器18，以便调节旋拧控制液压流路16内的液压流体的压力。具体而言，可通过第二溢流阀27设定旋拧控制液压流路16的内部工作压力，当流经旋拧控制液压流路16的液压流体的压力超过该设定的内部工作压力时，部分液压流体将经由第二溢流阀27流回至液压流体储存器18中，从而实现其压力调节功能。第二压力传感器26可以与第二溢流阀27于相同位置接入该旋拧控制液压流路16中，以便于感测旋拧控制液压流路16内的液压流体的压力，进而为第二溢流阀27的溢流操作提供依据。

在动力源控制液压流路15的驱动下，旋拧控制液压流路16内的液压流体可驱动旋拧机构5的液压马达11，并控制其旋拧方向、旋拧速度及旋拧扭矩，从而实现旋拧机构5对目标零件的旋拧操作。

此外，该旋拧控制液压流路16还包括第一液压反馈组件，其经由第一反馈支路连接至动力源控制液压流路15，并将旋拧控制液压流路16内液压流体的压力变化状态反馈至动力源控制液压流路15，且通过动力源控制液压流路15的反馈控制来维持旋拧控制液压流路16内的流量。作为一个示例，该第一液压反馈组件可包括用于获取旋拧控制液压流路16内的液压流体的压力变化状态的第一压力补偿器28，其可配置为提供不同档位，以表示当前液压流体的压力在变大、变小或维持在合适的区间内；以及第一梭阀22，其通过控制第一反馈支路内的液压流体的流量来向动力源控制液压流路15传递压力变化状态。此种布置可确保液压马达11的工作转速稳定，进而为旋拧机构提供恒定的第二拧紧速度与恒定的第三拧紧速度，且不随工作负载的改变而改变，有助于进一步提高旋拧精度，减少旋拧扭矩误差。

可选地，该旋拧控制液压流路16还包括第一安全阀24与第二安全阀25，其相互并联且具有不同的导通方向；第一安全阀24与第二安全阀25分别用于限定旋拧控制液压流路16内的液压流体在不同流向下的最高压力。作为一个示例，第一安全阀24与第二安全阀25均可采用机械形式的溢流阀，并对其设定流过液压马达11的最高压力，当流经液压马达11的液压流体的压力超过该设定的最高压力时，部分液压流体将经由第一安全阀24或第二安全阀25分流至液压马达11的下游，从而实现其压力调节功能。

再参见图5，该升降控制液压流路17包括：第二多路阀30、第三溢流阀34以及第三压力传感器33。其中，该第二多路阀30用于切换升降控制液压流路17内的液压流体流向及流量。具体而言，第二多路阀30同时布置在升降液压缸8的上游以及下游，以便于按需切换液压流体的流向，使得液压流体可以正向或者反向地流过升降液压缸8，进而驱动其伸出或者缩回。该第三溢流阀34可连接升降控制液压流路17以及液压流体储存器18，以便调节升降控制液压流路17内的液压流体的压力。具体而言，可通过第三溢流阀34设定升降控制液压流路17的内部工作压力，当流经升降控制液压流路17的液压流体的压力超过该设定的内部工作压力时，部分液压流体将经由第三溢流阀34流回至液压流体储存器18中，从而实现其压力调节功能。第三压力传感器33，可以与第三溢流阀34于相同位置接入该升降控制液压流路17中，以便于感测升降控制液压流路17内的液压流体的压力，进而为第三溢流阀34的溢流操作提供依据。

在动力源控制液压流路15的驱动下，升降控制液压流路17内的液压流体驱动升降机构36的升降液压缸8，并控制其升降方向及升降速度，从而实现升降机构36在目标零件上方的伸缩操作。

此外，该升降控制液压流路17还包括第二液压反馈组件，其经由第二反馈支路连接至动力源控制液压流路15，并将升降控制液压流路17内液压流体的压力变化状态反馈至动力源控制液压流路15，且通过动力源控制液压流路15的反馈控制来维持升降控制液压流路17内的流量。作为一个示例，该第二液压反馈组件可包括用于获取升降控制液压流路17内的液压流体的压力变化状态的第二压力补偿器35其可配置为提供不同档位，以表示当前液压流体的压力在变大、变小或维持在合适的区间内；以及第二梭阀29，其通过控制第二反馈支路内的液压流体的流量来向动力源控制液压流路15传递压力变化状态。此种布置可确保升降液压缸8的伸出缩回速度稳定，且不随工作负载的改变而改变。

可选地，该升降控制液压流路17还包括第三安全阀31与第四安全阀32，其相互并联且具有不同的导通方向；第三安全阀31与第四安全阀32分别用于限定升降控制液压流路17内的液压流体在不同流向下的最高压力。作为一个示例，第三安全阀31与第四安全阀32均可采用机械形式的溢流阀，并对其设定流过升降液压缸8的最高压力，当流经升降液压缸8的液压流体的压力超过该设定的最高压力时，部分液压流体将经由第三安全阀31与第四安全阀32分流至升降液压缸8的下游，从而实现其压力调节功能。

如下将结合图6及图7来示例性地说明该旋拧装置2的旋拧机构5及升降机构36。该旋拧机构5包括液压马达11、转接轴13、套筒14以及扭矩传感器12。其中，液压马达11同时接入了液压系统3的旋拧控制液压流路16，并在流路中的液压流体的驱动下，按照设定的旋拧方向输出扭矩。转接轴13则连接至液压马达11并用于将其产生的扭矩传递至下端连接的套筒14，以便套筒14在接合目标零件（例如，扣件道钉）时，对其执行旋拧动作。扭矩传感器12（例如，无线传输式扭矩传感器）设置在液压马达11与转接轴13之间，并用于感测液压马达11输出的扭矩，一方面其可便于安装调试，另一方面其也可便于在扭矩出现异常或达到设定阈值时作为信号传递回电控系统，以便其执行反馈控制；且其还可接受电控系统的赋值，来用于设定第一拧紧扭矩阈值与第二拧紧扭矩阈值，或者用于设定第一拧松扭矩阈值。

继续参见图6，该升降机构36包括升降液压缸8、传动部件以及导向部件。其中，升降液压缸8同时接入了液压系统3的升降控制液压流路17，并在流路中的液压流体的驱动下，按照设定的升降方向伸出或缩回。

该传动部件连接至升降液压缸8与旋拧机构5，并在升降液压缸8的伸出或缩回状态下，带动旋拧机构5升降。作为一个具体示例，该传动部件包括安装座6与连接板7。安装座6的第一侧用于安装旋拧机构5，并耦合至导向部件；且连接板7安装在安装座6的第二侧，并铰接至升降液压缸8。

该导向部件耦合至传动部件，并用于引导传动部件的升降方向。作为一个具体示例，导向部件包括导轨9与滑块10。其中，导轨9可安装在扣件养护作业车4上，而滑块10则连接至传动部件，并引导传动部件沿着导轨9升降。

在此还提供一种液压旋拧设备的控制方法，其可用于前述任意实施例或其组合中的液压旋拧设备。大体而言，该控制方法包括拧紧目标零件的方法以及拧松目标零件的方法。下文将以扣件道钉作为目标零件的示例，以将其拧紧到铁路轨枕螺纹孔中的过程来描述该控制方法。

具体地，在执行拧紧操作前，可首先执行预设置步骤S110，通过电控系统1执行：为扭矩传感器12赋值，设定扣件道钉的拧紧扭矩的阈值；为第一溢流阀21赋值，设定整个液压系统3的工作压力；为第二溢流阀27赋值，设定液压马达11的初始工作压力；为第三溢流阀34赋值，设定升降液压缸8的初始工作压力；为第一多路阀23赋值，设定液压马达11的工作方向为拧紧方向以及液压马达11的初始工作速度；为第二多路阀30赋值，设定升降液压缸8的工作方向为下降方向和升降液压缸8的初始工作速度；并且为第一安全阀24、第二安全阀25、第三安全阀31和第四安全阀32赋值，设定液压马达11和升降液压缸8的工作安全压力，保护各个液压流路。

在执行完前述预设置步骤后，可开始进行拧紧扣件道钉的作业过程。首先执行步骤S120，控制旋拧装置2移动，使得其旋拧机构5在扣件道钉的上方对准扣件道钉。随后执行步骤S130，控制旋拧装置2的升降机构36带动旋拧机构5朝向扣件道钉下降，并以保持稳定的第一拧紧速度旋转，直至套筒14接合并套入扣件道钉。接着执行步骤S140，控制旋拧装置2的旋拧机构5以保持稳定的第二拧紧速度旋拧扣件道钉；在此过程中，第二压力传感器26一直监测液压马达11的工作压力；当其达到设定值时，也即其反应的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值。随后执行步骤S150，第二压力传感器26将其反馈给电控系统1，电控系统1改变给第一多路阀23的赋值，降低液压马达11的转速，将其调整为以保持稳定的第三拧紧速度旋拧扣件道钉。再执行步骤S160，当扭矩传感器12监测到扭矩值达到步骤S110中的设定的拧紧扭矩值时，反馈给电控系统1，电控系统1控制液压系统3以使液压马达11停止工作。最后执行步骤S170，电控系统1为第二多路阀30重新赋值，设定升降液压缸8的工作方向为上升方向和上升的工作速度，旋拧机构5在升降液压缸8的带动下，上升到初始位置，从而完成扣件道钉的拧紧作业。在此过程中，应将第二拧紧速度设置成大于第一拧紧速度，且第二拧紧速度设置成大于第三拧紧速度，此外，还可使第一拧紧速度设置成大于第三拧紧速度，使得旋拧机构5在拧紧过程的前期与中间阶段以相对较快的旋拧速度进行旋拧，进而提高作业效率；而在对准过程中及拧紧过程的收尾阶段以相对较低的旋拧速度进行旋拧，避免发生扭矩冲击，能够很好的保护目标零件，且又能保证所需要的拧紧扭矩精度。

此外，还可对该控制过程做出进一步的细化，由此在步骤S150与S160之间执行S151。此时，控制旋拧装置2以设定拧紧速度区间内的设定拧紧速度来旋拧目标零件，直至对应的旋拧扭矩达到设定拧紧扭矩阈值区间内设定拧紧扭矩阈值；并将设定拧紧速度区间内的最大设定拧紧速度设置成小于第三拧紧速度；且将设定拧紧扭矩阈值区间内的最小设定拧紧扭矩阈值设置成大于第二拧紧扭矩阈值。该步骤可将拧紧过程的收尾阶段进一步细化的分区，使得每个区间内的旋拧机构均以稳定的速度旋转，而在此后的区间将以相对更低但同样稳定的速度旋转，由此更加有效地避免发生扭矩冲击，更好地保护目标零件及保证所需要的拧紧扭矩精度。

在此基础上，该步骤S151可以被重复执行，只要在后执行的步骤S151中的设定拧紧速度小于在先执行的步骤S151中的设定拧紧速度；且在后执行的步骤S151中的设定拧紧扭矩阈值大于在先执行的步骤S151中的设定拧紧扭矩阈值即可。由此可将拧紧过程的收尾阶段不断细化地分区，以越来越低但依旧平稳的速度来执行旋拧动作，进而更好地避免发生扭矩冲击，且更好地保证所需要的拧紧扭矩精度。

也可通过执行拧松操作来将被拧紧在轨枕上的扣件道钉拧松。类似地，在执行拧松操作前，可首先执行预设置步骤S210，通过电控系统1执行：为扭矩传感器12赋值，设定扣件道钉的拧松判断扭矩值；为第一溢流阀21赋值，设定整个液压系统3工作压力；为第二溢流阀27赋值，设定液压马达11的初始工作压力；为第三溢流阀34赋值，设定升降液压缸的初始工作压力；为第一多路阀23赋值，设定液压马达11的工作方向为拧松方向和液压马达的初始工作速度；为第二多路阀30赋值，设定升降液压缸8的工作方向为下降方向和升降液压缸的初始工作速度；并且为第一安全阀24、第二安全阀25、第三安全阀31和第四安全阀32赋值，设定液压马达11和升降液压缸8的工作安全压力，保护各个液压流路。

在执行完前述预设置步骤后，可开始进行拧松扣件道钉的作业过程。首先执行步骤S220，控制旋拧装置2移动，使得其旋拧机构5在扣件道钉的上方对准扣件道钉。随后执行步骤S230，控制旋拧装置2的升降机构36带动旋拧机构5朝向扣件道钉下降，并以第一拧松速度旋转，直至套筒14接合并套入扣件道钉。接着执行步骤S240，控制旋拧装置2的旋拧机构5以第二拧松速度旋拧扣件道钉。随后执行步骤S250，当扭矩传感器12监测到扭矩值达到步骤S210中的设定的第一拧松扭矩阈值时，反馈给电控系统1，电控系统1控制液压系统3以使液压马达11停止工作。最后执行步骤S260，电控系统1为第二多路阀30重新赋值，设定升降液压缸8的工作方向为上升方向和上升的工作速度，旋拧机构5在升降液压缸8的带动下，上升到初始位置，从而完成扣件道钉的拧紧作业。

转而参见图1，在此还示出了一种轨道工作装置的实施例，其具体地是一种扣件养护作业车4。该扣件养护作业车4包括前述任意实施例或其组合中的液压旋拧设备，因而也具有相应的技术效果，故在此不再赘述。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压旋拧设备，其特征在于，包括：

旋拧装置（2），其包括旋拧机构（5）及升降机构（36）；

液压系统（3），其用于驱动所述旋拧机构（5）及所述升降机构（36）；

电控系统（1），其配置成通过控制所述液压系统（3）来控制所述旋拧机构（5）的旋拧方向、旋拧速度及旋拧扭矩，使得所述旋拧机构（5）在接合目标零件前，以第一拧紧速度旋转，在接合目标零件后直至对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值前，以第二拧紧速度旋转；且在对目标零件的旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值后直至达到第二拧紧扭矩阈值前，以第三拧紧速度旋转；所述电控系统（1）还用于通过所述液压系统（3）来控制所述升降机构（36）的升降方向及升降速度；

其中，所述第二拧紧速度大于所述第一拧紧速度，且所述第二拧紧速度大于所述第三拧紧速度；且所述第二拧紧扭矩阈值大于所述第一拧紧扭矩阈值。

2.根据权利要求1所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述液压系统（3）包括：

旋拧控制液压流路（16），其用于驱动所述旋拧机构（5）；

升降控制液压流路（17），其用于驱动所述升降机构（36）；

动力源控制液压流路（15），其用于驱动液压流体进入所述旋拧控制液压流路（16）及所述升降控制液压流路（17）；以及

液压流体储存器（18），其在所述动力源控制液压流路（15）的驱动下，分别向所述旋拧控制液压流路（16）及升降控制液压流路（17）供给与收回液压流体。

3.根据权利要求2所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述电控系统（1）被配置成通过控制所述动力源控制液压流路（15）来控制：所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体的流向、压力及流量；和/或所述升降控制液压流路（17）内的液压流体流向、压力及流量。

4.根据权利要求3所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述动力源控制液压流路（15）包括：

液压泵（19），其用于驱动液压流体在所述液压系统（3）内流动；

第一溢流阀（21），其用于调节所述液压系统（3）内的液压流体的压力；以及

第一压力传感器（20），其用于感测所述液压系统（3）内的液压流体的压力；

其中，所述动力源控制液压流路（15）耦合至所述旋拧控制液压流路（16）及所述升降控制液压流路（17），并基于所述旋拧控制液压流路（16）及所述升降控制液压流路（17）反馈的压力变化状态来调节所述液压泵（19）的输出功率。

5.根据权利要求4所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述旋拧控制液压流路（16）包括：

第一多路阀（23），其用于切换所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体流向及流量；

第二溢流阀（27），其用于调节所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体的压力；

第二压力传感器（26），其用于感测所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体的压力；以及

第一液压反馈组件，其经由第一反馈支路连接至所述动力源控制液压流路（15），并将所述旋拧控制液压流路（16）内液压流体的压力变化状态反馈至所述动力源控制液压流路（15），且通过所述动力源控制液压流路（15）的反馈控制来改变所述旋拧控制液压流路（16）内的流量；

其中，所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体驱动所述旋拧机构（5）的液压马达（11）来控制其旋拧方向及旋拧扭矩，并基于所述第一液压反馈组件的反馈来控制所述液压马达（11）提供恒定的第二拧紧速度与恒定的第三拧紧速度。

6.根据权利要求5所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述第一液压反馈组件包括：

第一压力补偿器（28），其用于获取所述旋拧控制液压流路（16）内的液压流体的压力变化状态；以及

第一梭阀（22）；其通过控制所述第一反馈支路内的液压流体的流量来向所述动力源控制液压流路（15）传递所述压力变化状态。

7.根据权利要求5所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述旋拧控制液压流路（16）还包括：

第一安全阀（24）与第二安全阀（25），其相互并联且具有不同的导通方向；所述第一安全阀（24）与第二安全阀（25）分别用于限定流经所述液压马达（11）的液压流体在不同流向下的最高压力。

8.根据权利要求4所述的液压旋拧设备，其特征在于，所述升降控制液压流路（17）包括：

第二多路阀（30），其用于切换所述升降控制液压流路（17）内的液压流体流向及流量；

第三溢流阀（34），其用于调节所述升降控制液压流路（17）内的液压流体的压力；

第三压力传感器（33），其用于感测所述升降控制液压流路（17）内的液压流体的压力；以及

第二液压反馈组件，其经由第二反馈支路连接至所述动力源控制液压流路（15），并将所述升降控制液压流路（17）内液压流体的压力变化状态反馈至所述动力源控制液压流路（15），且通过所述动力源控制液压流路（15）的反馈控制来维持所述升降控制液压流路（17）内的压力；

其中，所述升降控制液压流路（17）内的液压流体驱动所述升降机构（36）的升降液压缸（8），并控制其升降方向及升降速度。

9.一种液压旋拧设备的控制方法，其用于如权利要求1至8任意一项所述的液压旋拧设备，所述控制方法特征在于，

在拧紧目标零件时，执行：

S120，控制所述旋拧装置（2）移动，使其在目标零件的上方对准目标零件；

S130，控制所述旋拧装置（2）朝向目标零件下降，并以第一拧紧速度旋转，直至接合目标零件；

S140，控制所述旋拧装置（2）以第二拧紧速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩达到第一拧紧扭矩阈值；

S150，控制所述旋拧装置（2）以第三拧紧速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩达到第二拧紧扭矩阈值；

S160，控制所述旋拧装置（2）停止旋转；以及

S170，控制所述旋拧装置（2）上升至回到初始位置；

其中，所述第二拧紧速度大于所述第一拧紧速度，且所述第二拧紧速度大于所述第三拧紧速度；且所述第二拧紧扭矩阈值大于所述第一拧紧扭矩阈值；

和/或

在拧松目标零件时，执行：

S220，控制所述旋拧装置（2）移动，使其在目标零件的上方对准目标零件；

S230，控制所述旋拧装置（2）朝向目标零件下降，并以第一拧松速度旋转，直至接合目标零件；

S240，控制所述旋拧装置（2）以第二拧松速度旋拧目标零件，直至旋拧扭矩低于第一拧松扭矩阈值；

S250，控制所述旋拧装置（2）停止旋转；以及

S260，控制所述旋拧装置（2）上升至回到初始位置。

10.一种轨道工作装置，其特征在于，包括：根据权利要求1至8中任一项所述的液压旋拧设备。

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