混凝土搅拌运输车是现代混凝土施工中常见的工程车辆。副车架是混凝土搅拌运输车的核心部件之一，与底盘和上装相连，主要作用是支撑搅拌筒。在搅拌车行驶过程中，副车架会承受来自搅拌筒及其内部混凝土、减速器、水箱等的载荷，同时还会承受来自路面的冲击载荷，受力状况极其复杂。另外，由于罐体倾斜角度的问题，大多数搅拌车在装载混凝土后，重心往往作用于底盘后桥中心线附近，而底盘大梁由于采用钢板弹簧支撑，遇到路面不平时会不断地颠簸振动，因此副车架很容易在后桥中心线附近发生弹性弯曲，达到一定的疲劳极限后，副车架便产生塑性变形，直至最终断裂。在进行副车架设计时，必须要对其整体的应力分布状况进行分析，并着重考虑怎样避免应力集中，减少副车架受力，防止产生塑性变形。
案例分析
接下来我们将对搅拌车副梁开裂做一个具体的故障分析，从而来讨论一下为什么有些处理方式不得当。
案例1：如上图所示，先前斜拉撑处的副梁中间没有采用横梁加固。我们由受力分析可知，车辆满载行驶时，副梁在斜拉撑处受到持续斜向上的拉力与扭力。斜拉撑前端的副梁是整个副梁受力的集中区域，也是最薄弱之处,当受力超过材料的疲劳极限时,该处就容易开裂。最初的解决办法是如上图所示加块钢板焊接，但很快发现完全不管用，照样开裂。
案例2：如上图所示，有些厂家在斜拉撑开裂处的副梁之间加装了一根横梁，但是实践证明，这种方法也是不管用，副梁还是会开裂，甚至有的开裂还会出现在横梁与纵梁焊接处。
案例3：如上图所示，是在横梁两侧加筋板和角筋，在斜拉撑前端和副梁连接处不再焊接，以避免焊接内应力的产生。这种方法经过了实际工况检验，虽然能使副梁不会在原处开裂，但却在别的地方开裂了。
案例4：在以上几个案例当中，改进方案的效果不佳。如上图所示，有些厂家把通常采用斜拉撑和副梁的焊接连接改成用螺栓连接的方式，但是很遗憾，螺栓连接依旧无法解决开裂的问题。
案例5：如上图所示，还有的厂家把斜拉撑和底盘用钢板相连，这种方式虽然能使开裂的次数减少，但是还是不能完全避免开裂。再加上对底盘存在着一定的风险性，因此，这种方法也不可取。
案例6：由上图所示，有少部分的厂家采用了双层副梁结构（分体式的），把后台及斜拉撑布置在第二层副梁上再采用压爪通过螺栓将两层副梁连接紧固。该方案虽然可解决副车架开裂的问题，但在路况不好的地方，第二层副梁左右来回窜动得厉害，驾驶员不易控制车辆，增大安全风险性。因此，该方案也不可取。
案例7：如上图所示：是刚送来需再次维修的搅拌车，从图中可以看出，原加固后的副梁又在先前开裂处附近出现了开裂。采用如案例6那样的双层副梁结构对这辆车进行改进，不过把第二层副梁矩管换成槽钢，用槽钢把底盘的侧立板和第一层副梁矩管扣在一起，再用U型螺栓把槽钢与底盘固定，舍弃螺栓开孔连接方式而直接将斜拉撑焊接在槽钢上面。为了保险起见，在矩管内侧面再附加一层钢板。现使用的矩管(120mmx80mmx8mm)是东北钢企或包钢生产的无缝钢管，采用冷压方式成型。材质为Q345，以后打算使用Q235，使副梁在有可能发生断裂之前先行变形，以避免副梁开裂。
原因讨论及对应的解决方法
讨论一：案例1-3的设计结构，存在明显的应力集中问题。副梁开裂是焊接造成的应力和结构本身变形产生复杂的应力导致。从案例1-3给出的图片分析可以初步判断，断裂处应是在车轮上方，也就是说正常情况下此处是受拉应力的，然而这些结构都在此处发生了突变。从理论上讲，这个部位应是与大梁联动，须把应力疏导开，而不是让其在这最重要的地方集中释放。如果是在车轮上方断裂，那么在此处可以布置一个与车架固定的连接，并且连接板应超过车轮上方这段长度，而不让其上下窜动。并且，改进不能盲目地头痛医头，脚痛医脚，因为不同的底盘布置，不同的罐体容量，其结构也是不同的。
举个例子来说，如上面两张图片分别所示的北美6X4搅拌车和8X4搅拌车的布置，北美6X4搅拌车的结构布置，搅拌筒基本位于双后桥的上方，前台和后台基本上是垂直布置的，不存在倾斜力，不需要斜拉撑，并且后轮轮距较大，相对而言，副车架的变形就小。而北美8X4搅拌车的布置，前台位于第二个前轮的上方，此处车架变形较小。后台位于第二个车轮的上方，此处车架变形也较小。不同的是，8X4搅拌车后台略微向后倾斜布置，存在一定的后倾力，因此，采用了简单的斜拉撑。由此可见，是否采用斜拉撑需要考虑结构需求。另外，在设计上，建议将副车架裂纹处的横梁取消（副车架中间部位左右变形最小），这样可以减少应力集中，并且可以降低搅拌车的质心高度。
讨论二：专家认为，副梁产生断裂的主要原因有三点：一是副车架的抗扭性不好；二是副车架尾部位移量过大；三是副车架与底盘大梁的连接不适配，该刚性的地方没刚性，该柔性的地方没柔性。因此针对性的给出了副梁断裂建议的三种解决办法：
一是增强副车架的抗扭性，具体处理方式是在副车架上增加横梁密度或改用工字型结构的横梁，增加副车架的抗扭性能；二是可采用增加斜拉撑的方式处理（潘艳君等作者在《专用汽车》2009年第9期发表的《基于ANSYSE的搅拌车副车架应力分析》一文中，已经对斜拉撑的具体结构做了细致的对比分析）；三是是可以在前、后台处以及双后桥中心部位采用止推板刚性连接，在搅拌车质心正下方以及副车架最前端用U型螺栓或者拉马柔性连接。采用上述连接的原因是因为前、后台处以及双后桥中心处的扭曲变形是最大的，如果不采用刚性连接，疲劳效应会很容易让副梁产生断裂，毕竟副车架的材料性能比底盘大梁的材料性能要差得多，质心正下方用柔性连接的目的是释放应力。因此，副车架前端采用柔性连接正是为了避免应力突变造成底盘大梁断裂。
副梁产生断裂的原因不会只有一种，各部位相互配合起来才能避免出现问题， 仅一个部位做得再好，其作用也有限。比如斜拉撑前端开裂了，若仅是加强副车架，说不定过一段时间会换另一处地方开裂。副车架开裂跟副车架所能承受的扭曲变形、副车架尾端的位移量，以及底盘大梁本身的刚性有着很大关联。再比如，采用陕汽底盘与采用重汽底盘是不一样的，因为两者底盘的设计思路不一样，有的是刚性设计，有的是柔性设计。重汽的大梁后悬位移可达到100mm，大梁不会轻易断裂，但是其上布置的副车架未必能承受 100mm的位移。所以，要针对不同的底 盘、不同的上装方量，系统地考虑上装所需采用的结构。
总结
经过以上的案例分析以及讨论所得出的解决办法，小编发现副车架开裂与车辆超载及副车架的受力形式有很大的关系，所以总结了一下解决副车架的开裂问题有以下几种途径：
1、开发专用底盘，改变主车架和副车架的受力形式，但目前有很多方面的原因制约着重型搅拌车专用底盘的开发。
2、改变副车架的截面（主要是加高、加厚），副车架截面高度增大会降低整车的稳定性；一方面厚度受工艺和制造水平的限制，另一方面从材料力学的角度分析，单纯增加厚度对降低副车架的应力水平贡献不大。
3、采用增加螺栓联接、局部加强应力大的位置是目前比较通行的做法。但由于加工、制造水平的限制，以及制造商对动态下的受力情况等不能精准地把握结构，所以目前这一做法的效果并不理想，往往是产生了更多部位的应力集中。
总的来说，只有实现了载质量、底盘、副梁受力之间的合理匹配，才能减少副梁断裂的几率。
