CN201128065Y - 高速铁路液压螺栓扳手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速铁路液压螺栓扳手，由动力***和工作***构成，通过联接结构联接成一体，两部分的油路通过高压软管以及快换接头联通。工作***设有由液压马达、传感器和工作套筒构成的两套扳手作业机构、推动工作套筒升降的机构和调整扳手作业机构间距的调节机构；动力***设有由变量控制阀、变量泵和油箱组成的液压***、以及发电机和汽油机等。扳手作业扭矩由单片机控制并显示。本实用新型具有小功率大扭矩，扭矩控制精确，工作效率高，可实现一键式智能化操作，并能适用于不同型号、不同中心距扣件螺栓作业的特点，完全满足了高速铁路施工、养护作业的要求。

Description

高速铁路液压螺栓扳手

技术领域

本实用新型属于铁路钢轨铺设施工与轨道维修维护用机械，特别涉及一种用于高速铁路扣件螺栓及锚固螺栓松、紧作业的液压螺栓扳手。

背景技术

轨道扣件螺栓(锚固螺栓)松紧作业螺栓扳手是铁路钢轨铺设施工与轨道维护的重要作业工具机械。目前铁路工务部门使用螺栓扳手机械主要有以下几种：

1、单头机械式冲击扳手。该结构扳手采用小动力机械冲击方式实现大扭矩输出，对钢轨两侧的扣件螺栓分别松紧作业。该结构扳手存在的主要不足是：其一，难以准确控制拧紧扭矩，扣件压力不均衡；其二是不能调整或不能准确调整拧紧扭矩；其三是左右换位作业时，须要抬起工作头，操作者劳动强度大；四是不能两侧同时拧紧，造成钢轨受偏载；五是转速高，对螺母损伤严重，机器本身故障率较高。

2、机械式汽油机动双头螺栓扳手。该结构螺栓扳手的结构特点是设有两个扳手作业机构，可对钢轨两侧扣件螺栓同时拧紧或松动作业，因此较之单头机械式冲击扳手，工作效率较高，精度也有所提高，操作简单。但该结构螺栓扳手还明显存在一些不足，其一是难以精确控制并稳定扭矩大小，最大拧紧力较小，扭矩大小随使用时间会逐步下降，并且使用者无法得知；其二是不能使两侧螺栓同时达到所需拧紧值，造成钢轨受偏载荷；其三是，由于扳手两个作业机构工作头的中心距无法调节和扭矩大小无法满足不同型号扣件***螺栓的要求，只能对同一型号扣件***的螺栓实施作业，即只能适用于螺栓间距相同的同一型号扣件***，实施作业的适用范围窄。

3、液压螺栓扳手。现有技术的液压螺栓扳手有双头和单头两者结构，这类扳手采取压力与扭矩换算的方法确定控制扳手输出扭矩，属静扭矩。因此，液压螺栓扳手的输出扭矩较之机械式螺栓扳手为准确，稳定性也较好。但现有技术的液压螺栓扳手同样也存在着一些不足，其一是现有技术的双头液压螺栓扳手不是真正意义的双头螺栓扳手，属“假双头”，即在一台机器无法实现双头同时拧紧和双头同时松动的作业工况，只能实现双头紧或者双头松的其中一种工况。其二，由于现有的液压螺栓扳手都是以液压压力来换算扭矩值，而扭矩值又受液压压力波动、马达机械效率不同以及油温等因素的影响，加上扭矩读数粗糙，因此扳手输出扭矩的精确性不高。其三是，由于扳手两个作业机构工作头的中心距无法调节和扭矩大小无法满足不同型号扣件***螺栓的要求，只能适用对应型号扣件***的螺栓拧动作业，实施作业适用范围窄。对于单头液压螺栓扳手除了上述不足之外，还存在着不能两侧同时拧紧，造成钢轨受偏载；作业左右换边时，需要由操作者抬起工作头，劳动强度大等缺点。其四是，动力***和工作***设置在同一个机架上，为整体结构，机器沉重，避让列车上下道作业人员扛抬劳动强度大，十分不方便。

随着铁路发展的重载高速趋势，特别是客运专线无砟轨道的不断开通，对钢轨扣件***螺栓的作业也提出了新的要求，这些新的要求是，拧紧螺栓的扭矩精确度要求准确控制在±5％；钢轨两侧扣件螺栓要求同时拧紧；不同型号，不同中心距扣件螺栓同时存在；扭矩范围从80N.m至350N.m不等。而现有技术的钢轨扣件螺栓扳手，不论什么结构形式，都不能完全满足重载高速轨道与客运专线无砟轨道对钢轨扣件***螺栓作业所提出的要求。因此，开发出能全面满足重载高速轨道与客运专线无砟轨道对钢轨扣件***螺栓作业要求的螺栓扳手，是所属领域工程技术专业人员共同面临的课题。

发明内容

针对现有技术的钢轨螺栓扳手存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种可适用于高速铁路无砟轨道及普通铁路扣件螺栓作业的液压螺栓扳手，以期解决现有技术的钢轨螺栓扳手存在的以下技术问题：

1、螺栓拧动作业的扭矩精确度不高，作业者无法准确得知扭矩值；

2、不能满足钢轨两侧扣件螺栓同时拧紧和同时松动的要求；

3、不能适用于不同中心距扣件螺栓作业，实施作业的适用范围窄；

4、输出扭矩范围窄，不能满足不同型号螺栓对扭矩大小的要求。

本实用新型所要解决的上述技术问题可通过以下不同的技术方案得以解决。

本实用新型公开的高速铁路液压螺栓扳手，它包括动力***和工作***，工作***和动力***通过联接结构联结成一体，两***的液压管路连通，其中工作***设有，主要由液压马达、传感器和工作套筒构成的扳手作业机构、推动工作套筒上升与下降的升降机构、单片机控制***和液压集成块，液压集成块与液压马达液压油进出口连接，其中动力***设有，主要由变量控制阀、变量泵和油箱组成的液压动力***，以及发电机和汽油机，发电机和变量泵分别由汽油机驱动，单片机控制***的处理信号输入接口与传感器电信号连接，控制信号输出接口分别与工作***的液压集成块的电磁阀和液压动力***的变量控制阀电信号连接，由单片机控制***通过对传感器采集的信号进行检测分析，向工作***的液压集成块的电磁阀以及液压动力***的变量控制阀发出控制信号，从而实现对整个液压***的控制。

在上述技术方案中，由液压马达、传感器和工作套筒构成的扳手作业机构，其具体结构方式可采用，使传感器的一端安装在工作***机架上，另一端与液压马达的壳体联接，液压马达的输出轴从传感器的中心穿过，与工作套筒联接。这种结构方式可以使工作套筒所承受的扭矩直接作用在传感器上，减少其它外在因素对扭矩的影响，并通过单片机控制***分析控制，达到扭矩的精确控制。构成扳手作业机构的传感器最好是安装在工作***机架的滑槽内，以便于扳手作业机构位置调整。

在上述技术方案工作***中，推动扳手作业机构工作头上升与下降的升降机构最好是液压升降机构，液压升降机构的构成是，活塞缸缸体安装工作机架上，活塞杆与工作套筒作用联接，活塞缸液压油进出口与液压集成块连接。

上述技术方案的工作***，最好是设置有用于调节两套扳手作业机构工作头中心间距的调节装置。所述中心距调节装置可由电动机、链轮传动副、正反向丝杆和与正反向丝杆配合的螺母组成，螺母作用于扳手作业机构使之左右移动，以满足对不同型号扣件螺栓作业的要求。两套扳手作业机构工作头的中心间距也可以不采用上述方式进行调节，而采用手动方式进行调节。当然最好是采用调节装置进行调节。

在上述技术方案动力***中，还设置有对工作后的液压介质进行强制冷却的散热器。散热器进出口分别与液压回油管和油箱联接，散热器安装在动力***机架上。

在上述技术方案中，动力***机架两侧安装有将整机支撑于铁路钢轨上的支撑架，支撑架为可折叠展开旋转结构，通过定位跳销固定位置。支撑架在工作时可旋转展开，通过定位跳销将其固定，作为整机支撑架，在解体后可旋转折叠，也通过定位跳销固定，方便转运。

在上述技术方案中，动力***变量泵的变量由变量换向阀和变量缸驱动，即单片机控制***通过对扭矩大小的检测分析，同时给变量换向阀发出控制信号，控制变量缸动作来推动变量泵的控制手柄，从而达到控制变量泵排量的目的，实现大扭矩时低转速，小扭矩时高转速。

本实用新型还采取了其他一些技术措施，如整机配有方便夜间和隧道作业的照明装置，采用分体式上下道等。

本实用新型所揭示的高速铁路液压螺栓扳手采用液压***传动，作业时无冲击，实现了真正的静扭矩，便于准确控制扭矩大小，再加上采用传感器直接检测螺栓承受扭矩大小，传感器的一端安装在工作机架的滑槽内，另一端与液压马达的壳体连接，液压马达的输出轴从传感器的中心穿过，与工作套筒连接，根据作用力和反作用力的特性，因此工作套筒所承受的扭矩直接作用在传感器上，并结合单片机控制***的分析、控制，减少其它因素对测量的影响，所以更能精确控制扭矩大小。通过单片机控制***对扭矩的检测，并控制变量泵变量，即在小扭矩时***变为大排量，提高工作头转速，在大扭矩时变为小排量，提高***压力实现大扭矩。并通过单片机***控制各液压部件的工作状态，工作过程自动运行，实现了一键式智能化操作。同时，在拧紧工况下利用液压流体的特性，将两马达并联，使钢轨两侧扣件螺栓同时被拧紧，实现了钢轨两侧均衡受载。

本实用新型揭示的高速铁路液压螺栓扳手概括起来具有以下特点：1、采用闭式液压***、恒功率变量设计，充分发挥汽油机功率，从而实现了小功率大扭矩、高效率的目的。2、传感器直接测量作用于螺栓的扭矩，由单片机自动控制工作***，达到了扭矩精确控制。3、工作套筒中心距可调节，套筒可快速更换，可满足不同型号螺栓的作业要求。4、一键式智能化操作，达到设定扭矩时自动停止并收起套筒。5、钢轨两侧扣件螺栓同时松、紧，达到了钢轨两侧均衡受载。6、采用分体式结构，上下轨道方便。

本实用新型克服了现有同类螺栓扳手机械的不足，提供了一种以汽油机为动力，采用液压***和单片机***控制的，可以实现大扭矩、精确控制、高效率的，并能适用于不同型号、不同中心距扣件螺栓作业的液压螺栓扳手，完全满足了高速铁路无砟轨道施工、维修维护工作要求。

附图说明

图1是本实用新型所述高速铁路液压螺栓扳手的整机结构简图；

图2是工作***结构图；

图3是动力***结构图；

图4是中心距调节装置结构示意图；

各附图中的图示标号标识对象分别为：1动力***；2工作***；3工作***机架；4升降油缸；5锁紧勾；6传感器；7工作套筒；8间距调节装置；9单片机控制***；10液压马达；11液压集成块；12左支撑架；13油箱；14动力***机架；15变量泵；16离合器；17发电机；18汽油机；19右支撑架；20散热器；21变量控制阀；22定位跳销；23螺母；24电动机；25正反向丝杆；26拨叉。

具体实施方式

下面结合附图说明给出本实用新型的一个具体实施例，并结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。在这里需要特别说明的是，本实用新型的具体实施方式不限于实施例所描述的形式，本技术领域的技术人员在不付出创造地劳动情况下，还可以根据本实用新型揭示的方案结合所要解决的技术问题设计出其他具体实施方式，但需要指出的是，这样的具体实施方式仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例所述高速铁路液压螺栓扳手的结构如附图1、2、3和4所示。主要由动力***1和工作***2两部分组成。工作时，动力***1两侧的左右折叠支撑架12、19展开，通过定位跳销22固定，作为整机支撑架放在两钢轨上，工作***2放在右侧的钢轨上，通过高压软管以及快换接头将两部分油路联通，通过作为联接结构的锁紧勾5将两部分联接成一体。整体结构布局如附图1所示。

工作***的结构如附图2所示，主要由工作***机架3、传感器6、工作套筒7、液压马达10、液压升降机构、锁紧勾5、中心距调节装置8、液压集成块11和单片机控制***9等组成。其中液压马达10、传感器6和工作套筒7构成工作***的扳手作业机构，传感器的一端安装在工作***机架3的滑槽内，另一端与液压马达的壳体联接，液压马达的输出轴从传感器的中心穿过与工作套筒联接。构成液压升降机构的升降油缸4安装在工作***机架3上，其活塞杆通过拨叉与工作套筒7作用联接，推动工作套筒7上下运动。液压马达和液压油缸的液压油进出接口分别与液压集成块连接。传感器6与单片机控制***处理信号输入接口电信号连接，单片机控制***的控制信号输出接口分别与液压集成块的电磁阀和液压动力***的变量控制阀电信号连接。螺栓扳手作业时，根据作用力与反作用力的特性，螺栓作用在工作套筒7上的反作用力通过液压马达10壳体传递给传感器6，传感器获得的扭矩信号经过单片机控制***9的处理、分析，进而控制液压集成块11的电磁换向阀和液压动力***的变量控制阀动作，从而达到控制整个液压***运行、精确控制扭矩的目的。

动力***的结构如附图3所示，主要由汽油机18、离合器16、变量泵15、油箱13、散热器20、发电机17、变量控制阀21、动力***机架14、左折叠支撑架12、右折叠支撑架19和定位跳销22等组成，其中汽油机18安装在动力***机架14上，通过离合器16采用皮带传动方式与变量泵15、发电机17联接，油箱13固定在动力***机架14上，与变量泵15的吸油口相联，散热器20也固定在机架上，其出油口与油箱13联接，进油口与变量控制阀21相联。变量控制阀安装在动力机架14上。左右折叠支撑架12、19安装在动力***机架14的两侧，通过定位跳销22固定其旋转角度。左右折叠支撑架收起时，旋转90°折叠后，也用定位跳销22固定。方便在平地和钢轨上推行、转移。

工作***中用于调节扳手作业机构工作头中心距的调节装置8，其结构如附图4所示，由低速电动机24、链轮传动副、正反向丝杆25、与正反向丝杆配合的螺母23、与螺母相配合的拨叉26组成，低速电动机24由发电机提供电源，通过链轮传动副驱动正反向丝杆25回转，与正反向丝杆25配合的螺母23又通过与其配合的拨叉26拨动安装在工作***机架滑槽内的传感器6左右移动，从而达到了对扳手作业机构工作头间距的调节。

实施例2

本实施例的高速铁路液压螺栓扳手的结构与实施例1结构基本相同，所不同的地方是工作***不设置作业机构工作头中心距调节装置，或作业机构中心距采用固定方式，或采用手动调节中心距。这种结构的液压螺栓扳手主要适用于钢轨两侧扣件螺栓间距没有变化或只作业一种型号螺栓的铁路道轨。

Claims (10)

1、一种高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于它包括动力***(1)和工作***(2)，工作***和动力***通过联接结构联接成一体，两***的液压管路连通，其中工作***设有由液压马达(10)、传感器(6)和工作套筒(7)构成的扳手作业机构、推动工作套筒上升与下降的升降机构、单片机控制***(9)和液压集成块(11)，液压集成块与液压马达的进出油口连接；动力***设有，主要由变量控制阀(21)、变量泵(15)和油箱(13)组成的液压动力***，以及发电机和汽油机，发电机和变量泵分别由汽油机驱动，单片机控制***的处理信号输入接口与传感器电信号连接，控制信号输出接口分别与工作***的液压集成块的电磁阀和液压动力***的变量控制阀电信号连接。

2、根据权力要求1所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于构成扳手作业机构的传感器(6)，其一端安装在工作***机架(3)上，另一端与液压马达(10)的壳体联接，液压马达(10)的输出轴从传感器(6)的中心穿过，与工作套筒(7)联接。

3、根据权力要求2所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于扳手作业机构通过传感器(6)安装在工作***机架(3)的滑槽内。

4、根据权力要求1所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于推动扳手作业机构工作套筒上升与下降的升降机构为液压升降机构，液压升降机构的油缸(4)缸体安装在工作机架(3)上，活塞杆与工作套筒(7)作用联接，活塞缸液压油进出口与液压集成块连接。

5、根据权力要求1或2或3或4所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于还设置有用于调节两套扳手作业机构中心距的调节装置。

6、根据权力要求5所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于所述中心距调节装置由低速电动机(24)、链轮传动副、正反向丝杆(25)和与正反向丝杆配合的螺母(23)组成，螺母通过拨动结构件作用于扳手作业机构使之左右移动。

7、根据权力要求6所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于还设置有散热器(20)，散热器进出口分别与液压***的回油管和油箱联接。

8、根据权力要求6所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于汽油机通过离合器(16)与变量泵(15)联结。

9、根据权力要求6所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于变量泵的变量由单片机控制***向变量换向阀发出控制信号，通过控制变量缸推动变量泵的控制手柄实现变量。

10、根据权力要求6所述的高速铁路液压螺栓扳手，其特征在于在动力***(1)机架两侧安装有将整机支撑于铁路钢轨上的支撑架(12、19)，支撑架为可折叠展开旋转结构，通过定位跳销(22)固定位置。

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