土方機械的鼻祖—蒸汽鏟【cat779】

本文作者為鐵甲論壇礦山設(shè)備版主cat779，相信老會員對cat779不會陌生，發(fā)貼不算多，但是只要一出馬，必為重磅炸彈，從小就在機器堆中玩耍長大的他，見過摸過的大型國外設(shè)備（有的品牌已經(jīng)消失在歷史長河中），很多我都沒聽說過。這次，cat779應(yīng)邀推出一篇“考古文”，相信大家看過之后會大呼過癮的！

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    土方機械從本質(zhì)上說是一系列工具，是為工程業(yè)服務(wù)的，是從屬于交通運輸機械的一個特殊分支，這個性質(zhì)決定了土方機械往往得不到重視，規(guī)模小，往往要吸收、借用其他交通運輸機械的技術(shù)來發(fā)展。

    我們把土方機械分成3塊，動力系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作裝置，在技術(shù)上，因工作裝置只用在特殊場合，只能在行業(yè)內(nèi)發(fā)明、創(chuàng)新，而動力系統(tǒng)和行走系統(tǒng)往往成了制約土方機械發(fā)展的技術(shù)瓶頸，經(jīng)常要應(yīng)用其他行業(yè)的技術(shù)來推動。

    然而，推動或制約土方機械發(fā)展的不只是技術(shù)，還有需求。在工業(yè)革命開始后，蒸汽機被發(fā)明出來，用于紡織業(yè)，隨后又被應(yīng)用于交通運輸。1825年，世界上第一條鐵路在英國通車，由此各資本主義國家都開始建設(shè)鐵路，美國也在1830年有了第一條鐵路。

蒸汽鏟的發(fā)明者：威廉 奧的斯

    很快，在1835年，美國費城的鐵路工程承包商威廉 奧的斯就發(fā)明了蒸汽鏟并在4年后正式獲得專利。奧的斯的設(shè)計比較簡單，和起重機差不多的桅桿和大臂，裝在大臂上的斗桿，蒸汽機驅(qū)動卷揚機通過鏈條和滑輪組提升或降下挖斗，負責伸縮斗桿的齒輪也靠鏈傳動。兩邊各有一人用繩牽引實現(xiàn)大臂的回轉(zhuǎn)，同時還負責操作斗門閂。整套裝置包括鍋爐安放在四輪鐵路平車上，通過不斷延伸鐵軌實現(xiàn)帶狀開挖，比較適合鐵路工程建設(shè)。人們一般稱之為鐵路鏟。

    毫無疑問，這是一項偉大的發(fā)明，在那個年代，中國還是道光年間，而美國還沒有開發(fā)西部，南方還在大量使用黑奴。它首次實現(xiàn)了用機器來挖掘土方，盡管還不完善。在20世紀20年代推土機和鏟運機出現(xiàn)以前，土方機械就是指的蒸汽鏟。更重要的是，從科學史的角度來看，它建立了一個范本，至今在世界各大露天礦山里叱咤風云的巨型電鏟仍沿用著奧的斯蒸汽鏟的基本形式。

蒸汽鏟的原型

1872年奧的斯蒸汽鏟在新澤西州建設(shè)鐵路工程

    1837年，第一臺奧的斯的“費城”鏟投入鐵路工程工作，然而遺憾的是奧的斯沒等改進自己的設(shè)計便在1839年英年早逝，時年26歲，令人嘆息。由于多方面的因素，奧的斯死后，“費城”鏟的生產(chǎn)陷于停頓，直到奧的斯家族在19世紀50年代以后開始重新生產(chǎn)，但產(chǎn)量很少。

    可想而知，早期的蒸汽鏟，由于回轉(zhuǎn)機構(gòu)僅僅在前部吊桿的部分，回轉(zhuǎn)角度有限，還得靠人力實現(xiàn)；蒸汽機功率也不大，挖掘力小，斗容也小，動作也不會很快；需要加煤加水，還需要不斷鋪設(shè)軌道，整體的效率是很低的。

    奧的斯的專利過期后，很多公司進入這一領(lǐng)域，此時各種建設(shè)對蒸汽鏟的需求也急劇增加，也就是在19世紀70年代以后，蒸汽鏟才進入黃金發(fā)展期，并不斷得到改進。這一時期，除了在大湖地區(qū)特別是俄亥俄州涌現(xiàn)了若干廠商外，英國和德國也有了自己的蒸汽鏟廠商。這一時期，發(fā)達國家的鐵路大規(guī)模建設(shè)已經(jīng)完成或接近尾聲，原本設(shè)計用來鐵路建設(shè)的蒸汽鏟被更多應(yīng)用在運河、礦山等其他領(lǐng)域。

1887年英國拉斯頓蒸汽鏟在曼徹斯特運河工程

• 卡特彼勒