随着国家基础设施投资的持续加快和商品混凝土政策的进一步规范， 混凝土泵车作为一种专用的混凝土施工设备， 越来越受到市场的青睐。混凝土泵车的布料臂架具有变幅、曲折和回转等特点， 在臂架活动范围内可以任意改变混凝土的浇注位置，作业灵活， 施工效率高， 广泛应用于各种施工场地。
一、真实案例分析：泵车臂架开裂
泵车臂架主要是由高强钢板焊接组成的箱体结构，高强钢具有比强度高的优点， 但碳当量较高， 焊接时母材的熔入性不好， 不容易焊透， 容易引发疲劳开裂。施工作业时， 混凝土泵车输送缸交替循环动作， 使得臂架承受具有一定周期的交变应力， 加剧了结构件疲劳程度。因此， 混凝土泵车臂架开裂是泵车生产企业共同面临的常见问题之一。
具体开裂现象
裂纹位于臂架3大头， 上包板与连接轴套间焊缝开裂（痕迹显示为老裂纹）， 并且该裂纹横向扩展延伸至端侧板， 导致端侧板母材开裂。连接轴套和下包板连接处未发现有开裂现象。拆下臂架3后发现臂架2与臂架3之间的连接销轴、铜套磨损异常。该车开裂故障非常严重， 使用安全已无法保证， 一般情况下需要更换臂架3。
臂架开裂示意图
可以根据开裂的属性来判断开裂的裂纹属于疲劳裂纹，产生的原因有如下几点：
1、结构因素
该泵车臂架采用R形布置， 为了降低臂架收拢时整车自身质量重心， 臂架3采用折弯结构。当臂架打开形成悬臂梁时， 臂架3产生附加扭转应力， 并在臂架头部集中。在水平工况下， 连接轴套上方端侧板（即端侧板母材开裂处）最大拉应力达到439 MPa。
另外， 该泵车臂架3 大头上包板与连接轴套切线之间存在约135°夹角， 形成拐点， 尽管该处应力值并不大， 水平工况下约150 MPa， 但在长期交变应力作用下仍会产生应力集中。
2、焊接因素
该泵车臂架采用高强钢板， 而连接轴套采用35钢， 35钢属于中碳钢， 这2种材料焊接时对工艺条件要求较高， 所形成的焊缝含C量偏高， 塑性、抗冲击能力不佳， 在应力作用下容易成为裂纹源。
3、磨损因素
该泵车臂架2 与臂架3销轴、铜套磨损存在偏磨现象， 进一步加剧了臂架的附加应力。
修复方法
1、改进上包板设计
将上包板适当延长并设计成圆弧状， 使得上包板与连接轴套切线平行， 消除拐点， 避免应力集中。改进后臂架3大头应力情况得到有效改善， 水平工况下上包板与连接轴套搭接处拉应力降至120MPa 左右， 端侧板最大拉应力降至325 MPa 。
2、改进连接轴套材料
将连接轴套材料由35钢改为Q345A钢， 与高强钢板的焊接匹配性更佳，焊缝综合性能及可靠性均有提升。
3、加装顶加强板
由于该结构中臂架3大头顶板主要受拉应力， 上包板与顶板之间的对接焊缝经修复后存在开裂隐患， 加装顶加强板有助于增强臂架安全性。
修复方案注意事项
1、将大头端侧板、弧板、封板、下包板及轴套全部割除， 注意割除的位置距离待焊位置至少5mm以上， 所留余量必须用冷加工方法去除， 并用机械方法开焊接坡口。
2、按图样尺寸重新组装大头各件及轴套， 严格按照工艺规范控制组对间隙。
3、采用气体保护焊接， 焊前将待焊部位清理干净， 直至露出金属光泽。
4、对待焊部件进行刚性固定， 避免焊接变形。
5、按图样要求进行焊接， 控制焊接工艺参数，避免热输入集中。焊前必须预热， 焊后热处理。
6、镗床加工轴套， 保证装配尺寸，更换销轴、铜套等配件。
二、真实案例分析：泵车支腿箱撕裂
某国外品牌泵车前、后支腿均处于全伸状态下进行泵送施工，当布料杆位于右前方，且处于水平全伸状时态时，下车架右前支腿的伸缩箱根部发生撕裂故障。发生撕裂后，支腿箱体根部的底板及其下部的箱体脱落，致使右前支腿整体失稳后滑出，支腿的水平伸缩缸被拉断，右前支腿由此失去支承能力，使该泵车失稳并发生倾覆事故。
支腿结构说明
由于泵车支腿采用X型结构，前支腿为二级伸缩结构，支腿插入下车架支腿箱内。后支腿为摆动打开，通过销轴与下车架铰接，再通过支腿摆动缸实现后支腿的摆动展开。泵车下车架通过回转支承连接回转平台。泵车泵送作业时，前、后支腿全部打开，将泵车支撑起来，才能回转布料杆进行布料作业。下车架结构如图所示。
下车架下部设有副车架，副车架主梁与汽车底盘连接，支腿箱两侧为竖板，竖板下面设有底板，底板下采用箱型结构，以提高底板的刚度，开裂及脱落的部位为底板及下面的箱体。
支腿开裂原因分析
1、未对小裂纹进行处理
经过对焊缝开裂情况勘察，初步判断在故障发生前，支腿箱与下车架搭接的焊缝已经出现不同程度开裂。且根据裂纹锈蚀情况分析，这些开裂发生在不同时间，即此次焊缝撕裂非脆性断裂，而是日积月累的出现的疲劳断裂，开裂初期未对裂纹及时修复。
2、焊接存在缺陷
根据已开裂及未开裂焊缝形状判断，部分焊缝成形较差，甚至个别区域焊缝存在虚焊。起加强作用的贴板与主板周圈并未发现焊缝，初步判断属于漏焊，造成贴板与主板发生分离，并未起到有效加强作用。实际检测发现，很多焊缝熔深较浅，致使两个钢板母材未能达到必要的对接强度。
3、支腿应力分布不合理
观察脱落的下侧搭接箱体结构，发现箱体贴板与主板发生翘曲现象，说明贴板与主板未能形成有效整体。在泵车工作时，支腿应力传递到支腿箱后，应沿着竖板分流至下车架，再传递到底板和贴板上。如果出现弯曲变形，底板、贴板和竖板的焊缝不是拉应力，而是弯曲应力，会使贴板受力撕裂。
4、支腿刚度不足
下侧竖板的刚度不足，没有利用周围箱体的刚度将搭接应力分散开，减弱了搭接刚度，使搭接区域的受力过大，造成搭接区域的焊缝出现应力集中。
修复方案
焊缝修整
为避免常规修复方法中拆卸下车结构等繁琐工序，我们将泵车支起，仅将支腿和伸缩缸拆卸，在车体下方进行修复。将原支腿箱体断裂后的剩余部分切削打磨，加工成规则的阶梯形结构，根部打磨成过渡圆角，底板切削打磨至副车架主梁上，即将新增钢板与其对接，焊缝设置在主梁上。
选择焊材
选择型号为SLD70级焊材，该焊材的强度等级略低于母材，这样焊缝的韧性更高，抗氢裂的性能更强，且焊缝中的残余应力更低，有利降低层状撕裂。
焊接方法
相比单侧焊缝，设计成双侧焊缝可减小焊缝根部的应力集中。设置焊缝时应避免单侧焊缝，采用双侧焊缝。焊接前，清理焊缝及周围30m m 范围油渍、污渍，保证母材露出金属光泽。焊前采用火焰加热的方式预热焊接部位，预热温度150~200℃，预热长度不低于焊缝长度，预热宽度为焊道两侧50~70mm 范围。
三、真实案例分析：泵车主液压缸溜缸
某52m混凝土泵车出现主液压缸溜缸，首次泵送时憋压的故障。具体表现为分动箱结合后，空载不泵送时，左侧主液压缸活塞向料斗方向缓慢移动，10min移动距离200mm。此过程中右侧主液压缸不运动，造成两主液压缸无杆腔内油量变多，首次泵送时出现一侧主液压缸运动到底，另一侧主液压缸未到达接近开关感应位置的现象，造成憋压，泵送系统压力表显示32MPa，达到溢流压力。
故障原因分析
混凝土泵车是一种利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械。混凝土泵车通过动力分动箱将发动机的动力传送给液压泵组或者后桥，液压泵推动活塞带动混凝土泵工作。然后利用泵车上的布料杆和输送管，将混凝土输送到一定的高度和距离。分动箱结合后，空载泵送时，一侧主液压缸溜缸，说明主液压缸无杆腔内有油进入，分析可能有以下几个原因：
1）主液压缸上补油单向阀关闭不严，液压油通过单向阀从无杆腔进入有杆腔。
2）退砼小液压缸泄漏。正常泵送时，恒压泵及蓄能器的油通过退砼电磁阀进入退砼小液压缸，使退砼小液压缸内有高压油，如果退砼小液压缸与主液压缸的密封出现问题，液压油会泄漏到主液压缸无杆腔内。
3）主液压缸内泄，液压油从有杆腔进入无杆腔。经测试，在主液压缸溜缸过程中，主液压缸无杆腔和有杆腔压力变化为：无杆腔压力在2.4~2.6MPa，有杆腔压力在2.8~3.0MPa，主液压缸有杆腔压力高于无杆腔压力，可能因主液压缸内泄液压油从有杆腔进入无杆腔。由于无杆腔面积大于有杆腔面积，可能造成主液压缸伸出溜缸。
4）高低压切换阀问题。高低压切换阀工作时，应该有3 个插装阀开启、3个插装阀关闭，如果关闭的阀中其中一个不能完全关闭，将会出现主液压缸无杆腔与有杆腔窜通，导致有杆腔的油进入无杆腔。
解决方法
为排除故障，更换左侧主液压缸和插装阀，元件更换后，主液压缸溜缸和开始泵送时憋压现象不再出现，实际泵送作业时设备工作正常。
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