全球和國內(nèi)經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展帶動基本建設(shè)快速增加，國內(nèi)相繼出臺一系列混凝土條例和法規(guī)，促進各地采用商品混凝土的比例不斷提高，為商品混凝土泵送機械的發(fā)展提供了良好的市場環(huán)境。混凝土泵車移動靈活，使用方便，布料臂架具有變幅、曲折和回轉(zhuǎn)三個功能，輸送管道沿著臂架鋪設(shè)，在臂架活動范圍內(nèi)可以任意改變混凝土澆注位置，不需在現(xiàn)場臨時鋪設(shè)管道；節(jié)省輔助時間，提高功效，泵送量大，澆注質(zhì)量高，正越來越受到施工單位和租賃公司的青睞。但由于混凝土泵車獨特的結(jié)構(gòu)、追求施工效率等原因，泵車的零部件時有損壞。下面針對我公司為某客戶修理的一臺從國外購買的37m進口混凝土泵車，對其損壞原因分析和修復(fù)方案實施，一是將此臺泵車修好繼續(xù)投入使用，二是給我們的設(shè)計和制造提供一些經(jīng)驗和借鑒，避免產(chǎn)生類似損壞，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命、使用安全和可靠性的目的。

　　1　斷裂的具體部位和外貌特征
　　根據(jù)對整車和斷裂的部位的現(xiàn)場查看，斷裂（開裂）具有以下特點：
　　(1)二節(jié)臂尾部鉸點之一側(cè)耳板完全斷裂，絕大部分的斷裂痕跡顯示為老裂紋（臂節(jié)尾部—各節(jié)臂與上一節(jié)臂頭部的連接端，臂節(jié)頭部—各節(jié)臂與下一節(jié)臂尾部的連接端。下同）；
　　(2)二節(jié)臂尾部的另一側(cè)耳板完全扭曲，大彎連桿、小彎連桿及因二節(jié)臂尾部耳板斷裂而造成的一節(jié)臂頭部耳板局部擠壓變形。除一節(jié)臂頭部變形外，其余均為新裂紋，是由于二節(jié)臂尾部一側(cè)耳板斷裂引起；
　　(3)由于二節(jié)臂根部一側(cè)耳板斷裂引起肉眼難于明顯發(fā)現(xiàn)的、需要測量的缺陷，如臂架的變形及油缸、連桿的損壞等。
　　2　斷裂的形成和擴展分析
　　二節(jié)臂尾部一側(cè)耳板斷裂部位和形狀如圖1，（a）、（b）、（c）是斷裂耳板拆下后從各個不同的側(cè)面拍下的照片。根據(jù)斷裂產(chǎn)生的部位和形狀，斷裂處的裂紋大部分為陳舊性裂紋。可以推斷首先為微裂紋，微裂紋經(jīng)過一定時期交變應(yīng)力的循環(huán)后擴散產(chǎn)生宏觀裂紋，最后由于裂紋擴展、延伸引起母材突然斷裂。至于裂紋的形成，有以下幾方面原因引起：
　　(1)焊縫與母材未熔合，這種缺陷在焊接缺陷中出現(xiàn)較多，特別是泵車的板材采用高強鋼板，從斷裂面可以明顯看出有一段焊縫熔合不好；
　　(2)從國外和國內(nèi)的設(shè)計來看，泵車臂架，特別是與轉(zhuǎn)臺相連的前幾節(jié)臂的板材一般采用高強鋼板，高強鋼板在保證屈服強度時，有些指標如塑性、延展性、可焊性有所下降，特別在焊接時形成的熱應(yīng)力影響區(qū)，引起焊縫及周邊區(qū)域的強度降低；
　　(3)泵車施工及結(jié)構(gòu)的特殊性引起的。混凝土泵車在施工作用時，布料臂展開，各節(jié)布料臂架、支腿液壓缸鎖死，整個布料臂系統(tǒng)形成一個懸臂梁結(jié)構(gòu)。且該混凝土泵車臂架采用R形結(jié)構(gòu)，二節(jié)臂后還有三、四節(jié)臂，其中三節(jié)臂還采用折彎結(jié)構(gòu)，二節(jié)臂還要承受一定的扭轉(zhuǎn)載荷。同時混凝土泵車在工作時，兩個泵送液壓油缸交替循環(huán)動作，從而不斷地將混凝土壓送至澆注位置。由于兩個泵送油缸交替動作，混凝土泵車承受一個具有一定頻率的強迫沖擊。在泵送油缸的沖擊作用下，布料臂的振動有放大作用，所以布料臂承受交變載荷作用，引起疲勞破壞。
　　(4)銷軸、銅套磨損引起布料臂尾部的沖擊力，檢測時發(fā)現(xiàn)有三根銷軸、六個銅套已磨損，并且同一組的二個銷軸、銅套磨損程度不一致；
　　(5)二節(jié)臂根部軸套處有應(yīng)力集中。根據(jù)以往的37米相似泵車對此臂的根部作定性分析，其受力圖及I-Deas有限元分析結(jié)果如圖2，可以看出軸套的下側(cè)有明顯的應(yīng)力集中（蘭色顯示部分）。 而作為臂架板材的高強板具有良好的韌性和塑性，初始裂紋尖端在高應(yīng)力集中區(qū)和殘余力的作用下局部小范圍屈服。在這種情況下，交變載荷的作用使微小裂紋逐漸擴展；
　　(6)泵車基本上是在露天的環(huán)境中作業(yè)，由于雨水和空氣中硫化氫等腐蝕介質(zhì)的長期侵蝕而引起氧化腐蝕，局部強度下降；
　　(7)施工環(huán)境。我們國家的混凝土施工機械施工任務(wù)繁重，工作環(huán)境惡劣；不重視設(shè)備保養(yǎng)；機手培訓不足，素質(zhì)不高。如我們國家的混凝土泵車租賃公司，一個月泵送8千至1萬多方很正常，1年的泵送方量為10至13萬方。相應(yīng)的，國外8小時一天,不隨便加班加點，使用人員培訓得好，素質(zhì)高，懂得怎樣使用、維護、保養(yǎng)，國外一臺泵車3至5年泵送10萬方。基本上是在我國使用一年相當于國外使用三年多，在這樣大的施工強度下，機手和維修保養(yǎng)人員的維護保養(yǎng)工作就差得很多。該泵車為歐洲進口泵車，在設(shè)計時，按歐美工況考慮在在中國的施工強度、條件。這樣，這臺混凝土泵車出廠3年多（標牌顯示為2002年6月出廠交付客戶使用）即相當于國外使用十多年后出現(xiàn)局部疲勞開裂也不足為奇了；
　　(8)未能及早發(fā)現(xiàn)并采取措施。由于泵車這種高度綜合性設(shè)備，局部裂紋和疲勞裂紋是不能完全避免的，歐洲把500小時要維修保養(yǎng)作為一種制度，而我國的這方面做得不好，有時連起碼的保養(yǎng)，如銷軸和銅套之間的注油都未進行，更何況整體保養(yǎng)。有時出一點裂紋并不可怕，經(jīng)過小小修理或者加強就可了，如未發(fā)現(xiàn)，或者發(fā)現(xiàn)了不及時采取措施，將會使裂紋擴大，最后有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，甚至釀成事故。此泵車的損壞就說明了這個問題。
　　3　臂架的修理步驟
　　(1)折分。將臂架的一、二、三、四節(jié)（從上轉(zhuǎn)臺處往上）吊下；
　　(2)檢查。檢測各部件，重點檢查一、二節(jié)臂的損壞和二節(jié)臂油缸有無損壞。經(jīng)檢查，結(jié)果如下：
　　a.轉(zhuǎn)臺、底架、三、四節(jié)臂、各節(jié)臂油缸完好；
　　b.一、二節(jié)臂連接銷軸、銅套，三、四節(jié)臂連接銷軸、銅套，大臂、上轉(zhuǎn)臺連接銅套已損壞，需測量制造；
　　c.一節(jié)臂的頭部除有一小處被二節(jié)臂擠曲變形處，其它變形很小，不影響裝配性能和使用；
　　d.二節(jié)臂根部一側(cè)耳板已完全被拉裂，另一側(cè)也因其對側(cè)耳板開裂而嚴重扭曲變形；
　　e.連接一、二節(jié)臂的大彎連桿和大直連桿也因二節(jié)臂耳板斷裂而嚴重扭曲變形。
　　(3) 測量。由于此泵車非國產(chǎn)泵車，沒有圖紙和測量數(shù)據(jù)，所以在修理前，需要進行以下測量：
　　a.一、二節(jié)臂連接銷軸、銅套尺寸，三、四節(jié)臂連接銷軸、銅套尺寸，大臂、上轉(zhuǎn)臺連接銅套尺寸；
　　b.對大彎連桿和大直連桿進行修割、復(fù)原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一、二節(jié)臂的連接尺寸和鉸點間的尺寸需要從與其連接的部件推算得出；
　　c.一節(jié)臂的頭部尺寸（到二節(jié)臂油缸支座位）；
　　d.二節(jié)臂油缸的收回尺寸、行程和耳環(huán)厚度；
　　e.對二節(jié)臂根部耳板進行修割、焊接復(fù)原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一節(jié)臂的連接尺寸需要從與其連接的一節(jié)臂推算得出；
　　f. 一、三節(jié)臂，二、三節(jié)臂的限位尺寸，用于驗算修理后的臂架能否合理限位。
　　(4)連桿機構(gòu)分析，確定形狀尺寸。由于二節(jié)臂的耳板斷裂后引起二節(jié)臂根部、大彎連桿和大直連桿嚴重扭曲變形及一節(jié)臂的頭部的輕微變形，測量尺寸由于部件變形而與原有實物不一致，所以要用作圖法微調(diào)已測量的大彎連桿、大直連桿和二節(jié)臂根部的形狀尺寸，以確保張開和收回均能到位，不發(fā)生干涉。
　　(5)出圖。繪制以下圖紙：
　　a.大彎連桿、大直連桿及需要更換的銷軸、銅套圖；
　　b.一節(jié)臂頭部加強。校正擠曲變形處后，工程師現(xiàn)場指導(dǎo)具體加強方案；
　　c.修理二節(jié)臂尾部，由于二節(jié)臂的尾部已完全破壞，但其余部分保持完好，整個臂架重新測繪加工對客戶來說，一是不經(jīng)濟；二是重做整個臂架的設(shè)計、制造工作量大，會由于整個臂架的重做而拉長修理的時間；三是不重做整個臂架而采用對接拼焊并局部加強也能保證性能要求；況且客戶正處在施工高峰期，所以采用將根部重做與完好部分對接拼焊后加工的辦法進行修理，同時在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行局部加強：一是將二耳板處的二塊內(nèi)端腹板由10mm改為12mm，二是在端腹板的外圍包一塊15mm的加強板。修理前后的對照圖如圖3：
　　(6)工藝規(guī)范。
　　a.在焊接前，應(yīng)將油漆和污漬打磨干凈，焊前預(yù)熱，加熱時要求火焰前后左右移動，使金屬均勻加熱，防止局部過熱；
　　b.所有焊接均采用高強焊條，或者采用二氧化碳氣體保護焊,用高強焊絲，如采用高強焊條，焊前應(yīng)將焊條干燥；
　　c.所有焊縫在焊后均應(yīng)詳細檢驗，應(yīng)無裂紋、咬邊、氣孔等焊接缺陷；
　　d.焊接工藝由焊接工程師提供；
　　e.建議派有高強板焊接經(jīng)驗的焊工施焊。
　　(7)調(diào)試。經(jīng)調(diào)試后滿足客戶要求。
　　(8)交付客戶。