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挖掘机史话之三:液压挖掘机横空出世

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【铁甲工程机械网原创】(接上期

前面说到,蒸汽铲在二十世纪20年代基本发展成熟,此后,内燃机和电机迅速取代了蒸汽机使其发展为现代挖掘机。一直到二战结束,挖掘机一直在缓慢发展,根据需求的不同产生了不同的形态。

Link-Belt K-2 抓铲,1923年推出

为露天煤矿剥离而生的剥离铲继续做大,这方面的内容铁甲工程机械网已在2012年做过介绍,这里不再赘述。有兴趣的读者请移步以下链接:

http://www.cehome.com/news/20121106/25460.shtml

http://www.cehome.com/news/20121108/26036.shtml

http://www.cehome.com/news/20121112/26392.shtml

 

马尼托瓦克4600拉铲

在建筑领域,为了挖掘停机面以下的部位,发展出了反铲、拉铲和抓铲。拉铲通常使用很长的桁架动臂,铲斗仅通过钢丝绳与挖掘机相连,因此只能靠自重切土,挖掘效率较高,但装车效率比较低。因此拉铲除用于水下开挖外,后来也向大型化发展,并最终取代了剥离铲,这是后话。抓铲与拉铲有类似的地方,也是铲斗自重切土,后来仅用于特殊场合,例如防渗墙基础开挖。

 

比塞洛斯-伊利15-B反铲,1940年推出

反铲在功能上与正铲类似,但在工作装置的结构上又有很大不同,正铲的动臂其实是可调而不可动的,靠钢丝绳绷住。反铲如果也这样就没法把铲斗伸到地面以下了,因此,反铲的动臂必须可以大幅度动作,但这样一来动臂也就不能做得那么结实了,只能做得很纤细,否则提升时死重太多,同时也不能在动臂上配备推压机构。

 

1945年的比塞洛斯-伊利51-B反铲,配备卡特彼勒D17000柴油机

而斗杆也只能相应做得很轻巧,而且只能绕动臂上某个点旋转,为了最大化挖掘深度,这个点通常是动臂的顶点。在实现上,动臂的提升并不直接用钢丝绳提升动臂本身,而是提拉斗杆顶部,这样动臂仅承受压应力,有利于减重。斗杆的旋转依靠另外一组钢丝绳提拉铲斗来实现,而铲斗也与正铲不同,无法在底部开斗门,铲斗与斗杆是固定安装,可调而不可旋转,只能提升到一定高度并旋转斗杆使物料倾倒出来。

 

德马克KB303轮挖

正铲的挖掘动作是提升铲斗和推压/拉回斗杆,而反铲的挖掘动作是提拉斗杆顶部和提拉铲斗,正铲另有一个开斗门闩的动作。除了正铲的斗杆推压/拉回动作是可逆的以外,其余动作的反向动作都得依靠重力。这就决定了只有正铲可以达到一个高效率而反铲不行,因此后来当液压时代到来时,钢丝绳反铲迅速被淘汰而钢丝绳正铲现在仍在矿山上广泛使用。

 

O&K M4轮挖

除了工作装置,在底盘方面,随着汽车工业的不断发展,履带也不再是挖掘机的唯一选择,一些厂商选择卡车作为小型挖掘机的底盘,以方便移动。同时也出现了轮式挖掘机,采用专用轮式底盘,与使用钢轮的早期蒸汽铲不同,与汽车一样使用充气橡胶轮胎。

 

比塞洛斯H-5以卡车为底盘

虽然人们早就认识到钢丝绳反铲的弊端,但要想改变也并不容易。液压技术很早就已经出现了,早在19世纪末就产生了液压挖掘机的想法,后来也曾有过多次尝试,但液压系统的不可靠一直是限制其发展的最大因素。直到第二次世界大战,航空工业的大发展促进了液压技术的进步和成熟,在二战结束后,液压技术开始转移到民用工业,挖掘机终于可以迎来革命了。

 

Yumbo Y53挖掘机

与蒸汽铲在美国发明不同,液压挖掘机几乎在欧洲和美国同时诞生,意大利的Bruneri兄弟被认为造出了最早的液压挖掘机,采用卡车底盘,时间是1948年。但由于缺乏资金他们很快将专利卖给法国SICAM公司,由此诞生了Yumbo系列挖掘机,Yumbo后来被三菱重工引进,成为三菱/卡特挖掘机的鼻祖。而法国的波克兰公司也在1951年造出了自己的液压挖掘机TU。

 

德马克B-504是首台履带式全回转液压挖掘机

在美国,Gradall公司在1946年发明了卡车底盘的伸缩臂挖掘机,这种另类挖掘机现在仍在生产。而一家名为密尔沃基液压的公司于1946年发明了液压起重机,比塞洛斯于1948年收购了该公司,随后在其基础上于1951年发展出来卡车底盘的H-5液压挖掘机。

 

利勃海尔首台液压挖掘机L300

到1954年,西德的德马克公司造出来世界首台履带式全回转液压挖掘机B504。此后,各个厂商纷纷开始生产自己的液压挖掘机,利勃海尔在1955年,O&K在1961年。然而奇怪的是,虽然比塞洛斯有液压挖掘机产品,但对整个美国的挖掘机行业来说,对液压挖掘机兴趣并不大。而日本则有多个厂商从欧洲和美国引进液压挖掘机技术,奠定了日后日本挖掘机崛起的基础。

(未完待续)

关键词: 挖掘机史话 液压挖掘机
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