巨型电铲的鼻祖—蒸汽铲

    电铲作为世界最大级别的挖掘机械，经历了漫长的发展过程。人类早期挖掘施工主要依靠人力，其间出现了一些原始的挖掘工具。15世纪后期，意大利锡耶纳的一批工程师，设计出一种以船为基础的河道淤泥挖掘机，达·芬奇在此基础上改进了设计。这种淤泥挖掘船在侧舷安装铁木结构的十型绞车，端头安装铲斗，容量大约0.2立方米；靠人力推动绞车手柄，驱动铲斗工作。这可以说是多斗式挖掘机的雏形。但在蒸汽机出现之前，挖掘设备依然靠人力驱动。

    1679年，法国人丹尼斯·帕潘（Denis Papin）发明了蒸汽高压炊锅。他用高压锅内蒸汽推动一个圆筒内的活塞，由此发明了简易的蒸汽机。但是帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。1698年，英国人托马斯·塞维利（Thomas Savery）发明了无活塞式蒸汽抽水机，利用蒸汽压力差抽取矿井水，但效率极低。1712年，苏格兰铁匠托马斯·纽科门（Thomas Newcomen）制造出活塞式蒸汽机，每分钟能够做10次往复运动。这种蒸汽机开始在英国、法国和德国的矿井中用于抽水。由此欧洲进入了工业革命初期。

    1763年，英国人瓦特开始改进蒸汽机，相继发明了分离式冷凝器、可调节阀门、汽缸绝热层、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、压力计等部件，并于1769年制造出第一台样机，其能效比纽科门蒸汽机提高了5倍以上。瓦特蒸汽机发明后，迅速得到推广应用。1769年法国人居尼奥制成世界第一辆三轮蒸汽汽车。1804年英国人理查德·特里维西克制成世界第一辆蒸汽火车。1807年美国人富尔顿发明了蒸汽轮船。1825年9月27日，世界第一条铁路在英国的斯托克顿和达灵顿之间开通，全长21公里，由此欧洲各国开始修筑铁路。1830年5月24日，巴尔的摩至俄亥俄的铁路通车，这是美国第一条铁路，随后铁路修筑工程在美国东部各州迅速展开，带动了土方机械的需求。

    1833年，美国费城的铁路工程承包商威廉•奥蒂斯（William Otis），着手研制以蒸汽机为动力的挖掘机。1835年，第一台蒸汽机驱动的单斗挖掘机制造成功。这台挖掘机采用半回转、轨行式、铁木混合结构、桅杆大臂结构类似起重机，斗杆装在大臂上，挖斗装在斗杆上。蒸汽机驱动卷扬机通过链条和滑轮组升降挖斗，负责伸缩斗杆的齿轮也靠链条传动。机器两侧各有一人，用绳牵引实现大臂的回转，同时还负责操作挖斗门闩。整套挖掘装置包括蒸汽锅炉，全部安放在四轮铁路平车上，外形就像蒸汽火车头前面加装了起重臂式单斗挖掘机。这台挖掘机通过不断延伸铁轨实现带状开挖，每小时挖掘量约为35米立方米，比较适合铁路工程建设，因此人们称之为铁路铲（蒸汽铲）。

    毫无疑问，这是一项伟大的发明。那时，中国还处在道光年间，而美国还没有开发西部，南方还在大量使用黑奴。直至20世纪初，推土机和铲运机出现以前，土方机械指的就是蒸汽铲。它首次实现了用机器来挖掘土方，尽管还不完善。但从机械工业史的角度来看，它建立了一个范本，至今在世界各大露天矿山里叱咤风云的巨型电铲，仍沿用着奥蒂斯蒸汽铲的基本形式。

1872年奥蒂斯蒸汽铲在新泽西州建设铁路工程。

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