挖掘机史话之二：蒸汽铲盛极而衰是何原因

【铁甲工程机械网原创】（接上期）

上回说到，蒸汽铲发明之后的发展并不顺利，由于种种历史的原因，没有发挥应有的作用。直到19世纪70年代以后，美国在内战结束后进入工业化大发展的历史新阶段，而蒸汽铲的专利也已过期，众多企业开始进入这个领域，蒸汽铲也进入了黄金发展期。

马里昂早期的蒸汽铲，已经比奥的斯的设计完善许多

美国的大湖地区由于交通便利，同时盛产煤和铁，又距离经济中心不远，逐渐发展成为了美国的重工业基地。众多知名企业都诞生在这里，挖掘机领域也不例外，当时在俄亥俄州涌现了多家挖掘机厂商，包括日后著名的比塞洛斯、马里昂等等。

1888年的比塞洛斯0号蒸汽铲，可以看出需要很多人来伺候

奥的斯的蒸汽铲，存在回转角度有限、蒸汽机功率较小、挖掘力小、斗容小、动作慢、无行走能力等问题，整体的效率比较低。在大发展阶段，随着工业生产水平的提高，这些问题都被逐渐解决，使得蒸汽铲成为有效的挖掘工具。不仅仅是铁路，运河、矿山等其他领域的建设也用上了蒸汽铲。

1904~1914年间，进行巴拿马运河开挖的比塞洛斯蒸汽铲

为了提高蒸汽铲挖掘能力和工作效率，满足更大更艰难工程的需求，各厂商不断进行改进。蒸汽机功率不断加大，大臂和斗杆不断加长，结构也得到增强，斗容也不断加大，体积和重量随之增加，底盘的轮、轴数量也相应增加。很快到了20世纪来临之时，蒸汽铲已发展到最大124吨，斗容最大达4.5立方米。

西奥多•罗斯福总统在巴拿马运河施工现场登上蒸汽铲，坐在动臂上的人是负责开斗门闩的

蒸汽铲的发展也促进了大型工程和采矿项目，在著名的巴拿马运河开凿过程中，蒸汽铲发挥了关键作用，共有77台比塞洛斯和24台马里昂的大型蒸汽铲参与到工程中，使得美国人能够成功完成法国人留下的烂摊子。

马里昂100，早期最大的蒸汽铲，可以看出难以实现全回转

尽管此时全回转技术已被发明出来，但却不容易应用在大型蒸汽铲上，因为蒸汽机以及煤箱和水箱过长过重，因此只能应用在一些小型蒸汽铲上。另外钢丝绳也开始逐渐取代铁链，改善了提升系统的性能和效率。而随着蒸汽铲越来越大，铁路轨道也越来越成为制约其发展的重要因素。有些大型蒸汽铲采用4条钢轨的方式解决，但真正解决要等到履带实用化以后。

马里昂C，采用轮式底盘，但仍未实现全回转

为了摆脱钢轨的束缚，一些小型蒸汽铲采用了钢轮作为底盘，配合全回转，已经非常类似现代的挖掘机。1904年霍尔特将履带实用化，但履带并未马上应用到蒸汽铲上，因为霍尔特的履带为拖拉机设计，未经强化不适用于蒸汽铲这样的重型设备上。

1896年的火神反铲，火神后来被比塞洛斯收购

一战使得霍尔特拖拉机以及履带名声大噪，军用车辆开始应用履带，蒸汽铲也逐渐开始采用履带，不过与拖拉机不同，蒸汽铲都采用适合重载的节销式履带，有的甚至采用4条履带。有了履带，全回转也就不再受限制，到20年代初，除产生的分支——剥离铲外，新生产的蒸汽铲无论大型小型，绝大部分都已是履带底盘+全回转的方式，蒸汽铲的发展达到了顶峰。

马里昂35，1908年生产，已实现全回转

这一时期的蒸汽铲产生了不同的形态以满足不同的需求，一些大型化的蒸汽铲不以装车为目的，仅为剥离煤矿覆盖层而设计，采用超长的动臂和斗杆，演化而成剥离铲。工作装置方面，也有各种奇思妙想，包括铲斗沿动臂滑动的方式，以及短动臂和斗杆，适用于隧道开挖的类型，反铲工作装置也出现了，适合挖掘停机面以下。底盘部分则一直较弱，因为很难将动力从全回转的上车部分传递到下车，通常会使用垂直方向的轴传递动力，然后使用链传动将动力传递给驱动轮。

马里昂21，1919年开始生产，采用了履带底盘

随着电机及电力系统的发展以及内燃机应用的普及，蒸汽铲开始抛弃沉重低效的蒸汽机，轻装上阵，演变成现代挖掘机，不过少量蒸汽铲一直生产到1937年，有的蒸汽铲直到50年代才退役。

比塞洛斯78C，由于太长太重，未采用全回转，采用了4条履带

蒸汽铲在美国大发展的时期，欧洲也逐渐有多个家厂商开始生产蒸汽铲，主要分布在德国和英国，包括后来鼎鼎大名的DEMAG以及O&K，当年都曾生产过蒸汽铲。

比塞洛斯100B，外观已与现代挖掘机非常接近

【铁甲工程机械网点评】与现代挖掘机相比，蒸汽铲存在笨重、效率低，使用不方便，人员配备多等缺点，所以在发展成熟后很快被采用当时的新能源——内燃机和电机的新型挖掘机取代是必然的，但不可否认，蒸汽铲为后来的挖掘机奠定了基础，其基本设计一直沿用至今。

（未完待续）

挖掘机史话之一：从达芬奇密码到蒸汽时代