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挖掘機(jī)的前世今生
在現(xiàn)代工程建設(shè)的宏大舞臺(tái)上，挖掘機(jī)無疑是一位耀眼的明星。無論是高樓大廈拔地而起的城市建設(shè)，還是穿山越嶺的交通要道鋪設(shè)；無論是規(guī)模宏大的水利工程，還是資源開采的礦山作業(yè)，挖掘機(jī)那矯健而有力的身影隨處可見，它以強(qiáng)大的力量和高效的作業(yè)能力，成為推動(dòng)工程進(jìn)展的核心力量。你是否想過，這個(gè)看似簡單的 “鐵疙瘩”，是如何一步步發(fā)展成為如今工程領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備呢？今天，就讓我們一同走進(jìn)挖掘機(jī)的發(fā)展歷程，探尋它背后的故事。挖掘機(jī)的發(fā)展歷程，猶如一部波瀾壯闊的科技史詩，跨越了數(shù)個(gè)世紀(jì)，見證了人類智慧的不斷閃耀與技術(shù)的持續(xù)突破。它的起源可以追溯到遙遠(yuǎn)的 15 世紀(jì)，當(dāng)時(shí)意大利作為水上航運(yùn)的重要樞紐，河道的疏浚工作至關(guān)重要。為了滿足這一需求，一種淤泥挖掘船應(yīng)運(yùn)而生。這種挖掘船由兩艘小舟并列組成，在側(cè)舷之間巧妙地架設(shè)著類似水車的轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的四角伸出木桿，木桿端部安裝著鏟斗。依靠人力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，鏟斗便能夠探入河底，鏟挖淤泥。當(dāng)盛滿淤泥的鏟斗旋轉(zhuǎn)至頂端時(shí)，淤泥會(huì)順著滑板順利傾倒進(jìn)船艙中 。雖然它的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，鏟斗容量一般僅為 0.2 至 0.3 立方米，但它卻開啟了挖掘機(jī)發(fā)展的先河，成為現(xiàn)代挖掘機(jī)的雛形，為后續(xù)的技術(shù)演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
時(shí)光荏苒，到了 19 世紀(jì)，科技的進(jìn)步為挖掘機(jī)的發(fā)展帶來了新的契機(jī)。1833 - 1835 年間，美國費(fèi)城的鐵路工程師威廉・奧蒂斯憑借著卓越的智慧和創(chuàng)新精神，設(shè)計(jì)并制造出了一臺(tái)以蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的吊臂式單斗挖掘機(jī)。這臺(tái)挖掘機(jī)安裝在鐵路平車上，采用鐵木混合結(jié)構(gòu)，其吊臂回轉(zhuǎn)依靠人力用繩牽引，通過不斷延伸鐵軌實(shí)現(xiàn)帶狀開挖，被人們形象地稱為 “鐵路鏟”，也就是蒸汽鏟。盡管由于奧蒂斯的英年早逝，以及當(dāng)時(shí)專利保護(hù)不完善、人力成本低廉等多種因素的影響，這臺(tái)蒸汽鏟并未得到廣泛的推廣應(yīng)用，但它的出現(xiàn)無疑是挖掘機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志著挖掘機(jī)從簡單的人力驅(qū)動(dòng)向機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)邁出了關(guān)鍵的一步。
19 世紀(jì) 70 年代，美國掀起了大規(guī)模建設(shè)鐵路的熱潮，這為蒸汽鏟的發(fā)展提供了廣闊的舞臺(tái)。在這一時(shí)期，蒸汽鏟的性能得到了不斷改進(jìn)和提升，逐漸開始應(yīng)用于鐵路建設(shè)、開挖運(yùn)河、露天礦剝離等多個(gè)領(lǐng)域。它的強(qiáng)大動(dòng)力和高效作業(yè)能力，在這些大型工程中發(fā)揮了重要作用，成為推動(dòng)工程進(jìn)展的重要力量。1880 年，一批以拖拉機(jī)為底盤的半回轉(zhuǎn)式蒸汽鏟問世，進(jìn)一步提高了蒸汽鏟的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性。此后，蒸汽鏟在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如采用履帶行走裝置，使其能夠在更加復(fù)雜的地形上作業(yè)。
隨著電力技術(shù)的發(fā)展，1910 年，一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單斗挖掘機(jī)在美國誕生。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的挖掘機(jī)具有動(dòng)力穩(wěn)定、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，為挖掘機(jī)的發(fā)展帶來了新的方向。同時(shí)，履帶行走裝置的應(yīng)用也使得挖掘機(jī)的行駛更加平穩(wěn)，能夠適應(yīng)更多不同的工作環(huán)境。1912 年，汽油機(jī)和煤油機(jī)驅(qū)動(dòng)的全回轉(zhuǎn)式單斗挖掘機(jī)相繼出現(xiàn)，這些新型動(dòng)力源的應(yīng)用，進(jìn)一步豐富了挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，提高了其作業(yè)效率和靈活性。1916 年，柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單斗挖掘機(jī)問世，1924 年，柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)開始應(yīng)用于單斗挖掘機(jī)上。柴油機(jī)具有動(dòng)力強(qiáng)勁、燃油經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為挖掘機(jī)的主要?jiǎng)恿υ粗弧４撕螅S著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，輪胎式底盤也開始應(yīng)用于小型挖掘機(jī)，使其在城市建設(shè)等領(lǐng)域的作業(yè)更加便捷。
20 世紀(jì) 30 年代，一種步行行走裝置出現(xiàn)在挖掘機(jī)上，為挖掘機(jī)的移動(dòng)方式帶來了新的變革。這種行走裝置使得挖掘機(jī)能夠在一些特殊的地形條件下作業(yè)，如沼澤地、山地等，拓展了挖掘機(jī)的應(yīng)用范圍。40 年代，在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)出現(xiàn)，這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)將拖拉機(jī)的動(dòng)力與液壓反鏟的挖掘功能相結(jié)合，提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和靈活性。而液壓技術(shù)的應(yīng)用，更是挖掘機(jī)發(fā)展史上的一次重大飛躍。1951 年，法國 Poclain（波克蘭）公司推出了世界一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)，它采用道奇 4×4 改裝的輪式底盤，前部為汽車駕駛室，后部為液壓挖掘機(jī)，由控制臺(tái)、液壓臂、鏟斗等組成的上車體，圍繞底盤后軸上方的立柱旋轉(zhuǎn)，正方形鏟斗容積約 1 立方米。這臺(tái)全液壓挖掘機(jī)的誕生，標(biāo)志著挖掘機(jī)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。液壓傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)作靈敏、能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，使得挖掘機(jī)的工作效率更高、性能更加穩(wěn)定。隨后，德國利勃海爾公司也在 1953 年生產(chǎn)出了世界上一臺(tái)全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)，采用正鏟挖掘。從此，液壓挖掘機(jī)逐漸成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，引領(lǐng)著挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展潮流。
進(jìn)入 20 世紀(jì) 60 年代，液壓挖掘機(jī)迎來了推廣和蓬勃發(fā)展的黃金時(shí)期。各國的挖掘機(jī)制造廠如雨后春筍般涌現(xiàn)，挖掘機(jī)的品種不斷增加，產(chǎn)量也迅猛增長。在這一時(shí)期，液壓挖掘機(jī)的技術(shù)不斷完善，性能不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。1968 - 1970 年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83%，接近 100%，這充分證明了液壓挖掘機(jī)在市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位。在中國，從 1967 年開始自主研制液壓挖掘機(jī)，上海建筑機(jī)械廠的 WYl00 型、貴陽礦山機(jī)器廠的 W4 - 60 型、合肥礦山機(jī)器廠的 WY60 型挖掘機(jī)等，是一批研發(fā)成功的國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)，它們的誕生標(biāo)志著中國液壓挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展，為中國的工程建設(shè)提供了重要的裝備支持。
隨著電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，從 20 世紀(jì) 80 年代開始，挖掘機(jī)開始朝著高性能、自動(dòng)化和智能化的方向邁進(jìn)。機(jī)電一體化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，使得挖掘機(jī)具備了更加優(yōu)秀的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作和智能監(jiān)控。例如，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)，如油溫、油壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法，自動(dòng)調(diào)整挖掘機(jī)的工作參數(shù)，以保證其處于較佳工作狀態(tài)。這不僅提高了作業(yè)效率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還減少了設(shè)備的故障率，提高了設(shè)備的可靠性和安全性。
如今，智能挖掘機(jī)已經(jīng)成為行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。它們集成了優(yōu)秀的傳感器、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，具備了更強(qiáng)大的功能和更高的智能化水平。智能挖掘機(jī)能夠通過傳感器實(shí)時(shí)感知周圍的環(huán)境信息，如地形、障礙物等，并利用人工智能算法進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、自動(dòng)避障和精準(zhǔn)挖掘。同時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能挖掘機(jī)可以將工作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，管理人員可以隨時(shí)隨地對(duì)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用，還可以幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高設(shè)備利用率、降低運(yùn)營成本。例如，通過對(duì)大量的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，企業(yè)可以了解挖掘機(jī)在不同工況下的性能表現(xiàn)，從而針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和產(chǎn)品優(yōu)化；還可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，合理安排設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障，避免因設(shè)備故障而造成的停工損失。