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挖掘機史話之三:液壓挖掘機橫空出世

【鐵甲工程機械網原創】(接上期

前面說到,蒸汽鏟在二十世紀20年代基本發展成熟,此后,內燃機和電機迅速取代了蒸汽機使其發展為現代挖掘機。一直到二戰結束,挖掘機一直在緩慢發展,根據需求的不同產生了不同的形態。

Link-Belt K-2 抓鏟,1923年推出

為露天煤礦剝離而生的剝離鏟繼續做大,這方面的內容鐵甲工程機械網已在2012年做過介紹,這里不再贅述。有興趣的讀者請移步以下鏈接:

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

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

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

馬尼托瓦克4600拉鏟

在建筑領域,為了挖掘停機面以下的部位,發展出了反鏟、拉鏟和抓鏟。拉鏟通常使用很長的桁架動臂,鏟斗僅通過鋼絲繩與挖掘機相連,因此只能靠自重切土,挖掘效率較高,但裝車效率比較低。因此拉鏟除用于水下開挖外,后來也向大型化發展,并最終取代了剝離鏟,這是后話。抓鏟與拉鏟有類似的地方,也是鏟斗自重切土,后來僅用于特殊場合,例如防滲墻基礎開挖。

比塞洛斯-伊利15-B反鏟,1940年推出

反鏟在功能上與正鏟類似,但在工作裝置的結構上又有很大不同,正鏟的動臂其實是可調而不可動的,靠鋼絲繩繃住。反鏟如果也這樣就沒法把鏟斗伸到地面以下了,因此,反鏟的動臂必須可以大幅度動作,但這樣一來動臂也就不能做得那么結實了,只能做得很纖細,否則提升時死重太多,同時也不能在動臂上配備推壓機構。

1945年的比塞洛斯-伊利51-B反鏟,配備卡特彼勒D17000柴油機

而斗桿也只能相應做得很輕巧,而且只能繞動臂上某個點旋轉,為了最大化挖掘深度,這個點通常是動臂的頂點。在實現上,動臂的提升并不直接用鋼絲繩提升動臂本身,而是提拉斗桿頂部,這樣動臂僅承受壓應力,有利于減重。斗桿的旋轉依靠另外一組鋼絲繩提拉鏟斗來實現,而鏟斗也與正鏟不同,無法在底部開斗門,鏟斗與斗桿是固定安裝,可調而不可旋轉,只能提升到一定高度并旋轉斗桿使物料傾倒出來。

德馬克KB303輪挖

正鏟的挖掘動作是提升鏟斗和推壓/拉回斗桿,而反鏟的挖掘動作是提拉斗桿頂部和提拉鏟斗,正鏟另有一個開斗門閂的動作。除了正鏟的斗桿推壓/拉回動作是可逆的以外,其余動作的反向動作都得依靠重力。這就決定了只有正鏟可以達到一個高效率而反鏟不行,因此后來當液壓時代到來時,鋼絲繩反鏟迅速被淘汰而鋼絲繩正鏟現在仍在礦山上廣泛使用。

O&K M4輪挖

除了工作裝置,在底盤方面,隨著汽車工業的不斷發展,履帶也不再是挖掘機的唯一選擇,一些廠商選擇卡車作為小型挖掘機的底盤,以方便移動。同時也出現了輪式挖掘機,采用專用輪式底盤,與使用鋼輪的早期蒸汽鏟不同,與汽車一樣使用充氣橡膠輪胎。

比塞洛斯H-5以卡車為底盤

雖然人們早就認識到鋼絲繩反鏟的弊端,但要想改變也并不容易。液壓技術很早就已經出現了,早在19世紀末就產生了液壓挖掘機的想法,后來也曾有過多次嘗試,但液壓系統的不可靠一直是限制其發展的最大因素。直到第二次世界大戰,航空工業的大發展促進了液壓技術的進步和成熟,在二戰結束后,液壓技術開始轉移到民用工業,挖掘機終于可以迎來革命了。

Yumbo Y53挖掘機

與蒸汽鏟在美國發明不同,液壓挖掘機幾乎在歐洲和美國同時誕生,意大利的Bruneri兄弟被認為造出了最早的液壓挖掘機,采用卡車底盤,時間是1948年。但由于缺乏資金他們很快將專利賣給法國SICAM公司,由此誕生了Yumbo系列挖掘機,Yumbo后來被三菱重工引進,成為三菱/卡特挖掘機的鼻祖。而法國的波克蘭公司也在1951年造出了自己的液壓挖掘機TU。

德馬克B-504是首臺履帶式全回轉液壓挖掘機

在美國,Gradall公司在1946年發明了卡車底盤的伸縮臂挖掘機,這種另類挖掘機現在仍在生產。而一家名為密爾沃基液壓的公司于1946年發明了液壓起重機,比塞洛斯于1948年收購了該公司,隨后在其基礎上于1951年發展出來卡車底盤的H-5液壓挖掘機。

利勃海爾首臺液壓挖掘機L300

到1954年,西德的德馬克公司造出來世界首臺履帶式全回轉液壓挖掘機B504。此后,各個廠商紛紛開始生產自己的液壓挖掘機,利勃海爾在1955年,O&K在1961年。然而奇怪的是,雖然比塞洛斯有液壓挖掘機產品,但對整個美國的挖掘機行業來說,對液壓挖掘機興趣并不大。而日本則有多個廠商從歐洲和美國引進液壓挖掘機技術,奠定了日后日本挖掘機崛起的基礎。

(未完待續)

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