William Otis: Nonno dell'escavatore idraulico

William Otis: Nonno dell'escavatore idraulico

Sai chi ha inventato la macchina che ha posto le basi per i nostri moderni escavatori idraulici? Sapevi che la storia dell'escavatore risale al 1835? Conosci la connessione tra escavatori e ascensori? Se uno di questi suoni ti sembra interessante, apprezzerai questo post di Shop Talk Blog su William Otis, nonno del moderno escavatore idraulico.






Chi era William Otis?

Il nonno dell'escavatore idraulico era senza dubbio l'uomo che ha inventato la prima pala a vapore al mondo. Questa innovazione ingegneristica fu sviluppata dall'inventore americano William Otis negli anni 1830. I suoi sviluppi nel movimento terra sono spesso messi in ombra dalle realizzazioni di suo cugino, che ha sviluppato l'ascensore Otis. William , un nativo di Pelham, nel Massachusetts, aveva solo 22 anni quando sviluppò la pala a vapore (aka, pala di potenza).

Pala a vapore

L'obiettivo della pala di potenza Otis era di compiere lo stesso lavoro di un gruppo di uomini con pale, ma più veloce e molto più efficiente. Ha scelto di sfruttare il potere del vapore e di usarlo per il movimento terra, ancora un'idea molto nuova ai suoi tempi. Con l'aiuto di un ingegnere di nome Charles French, è stato in grado di dare vita al suo design.

La pala a motore comprendeva un secchio dentato che conteneva circa 1 iarda cubica (o 0,76 m 3 ) insieme a un braccio oscillante con un braccio dipper. Il braccio del braccio era fissato a un albero fisso. Il secchio era attaccato all'estremità del braccio del bilanciere ed era sollevato / abbassato usando un paranco a catena a doppio tamburo. Per far oscillare il braccio da un lato all'altro, gli uomini a terra tiravano corde pesanti. C'era anche un uomo a terra per attivare il meccanismo di immersione del secchio.

Infine, questa pala a vapore semovente aveva un motore a vapore e una caldaia verticale situata nella parte posteriore della macchina. Era simile alla pala a vapore mostrata di seguito.






L'industria di riferimento di William era la costruzione di ferrovie , che in quel momento stava esplodendo. Originariamente lo sviluppò per l'uso da parte della società di ingegneria con cui stava lavorando, Carmichael & Fairbanks, in modo che potessero completare i loro contratti di costruzione della ferrovia - in particolare, la ferrovia di Boston e Albany - in modo tempestivo e ricevere bonus se finivano presto .

Escavatore per gru a vapore

Successivamente sviluppò l'escavatore a gru a vapore su rotaia, brevettato nel 1839. Questo escavatore a vapore divenne il primo escavatore a tazze al mondo. Secondo la Mining Foundation of the Southwest ,

“La sua macchina è stata la prima a utilizzare il principio di un escavatore a benna oscillante dal centro e dotato di una spinta di potenza per regolare lo spessore radiale del taglio. La prima pala a vapore poteva spostare 380 cu metri di terra al giorno, con una pala di capacità di 1,1 cu metri e un braccio girevole in legno a 180 gradi. "

Tifoide e manodopera a basso costo

Purtroppo, William Otis ha ceduto alla febbre tifoide a soli 26 anni. La sua macchina non ottenne immediatamente popolarità diffusa perché il lavoro degli immigrati era ancora più economico di quanto non fosse il suo progetto, ma le sue pale trovarono impiego sia nella costruzione di ferrovie che in miniere a cielo aperto. I suoi disegni furono successivamente realizzati sotto il nome di Otis-Chapman dopo che la sua vedova si risposò. I suoi progetti sono stati utilizzati in molti importanti progetti di movimento terra dell'epoca, tra cui il Canale di Panama .

steam-shovel-2.jpg Impatto di William Otis e delle sue pale a vapore



Ancora più importante, i suoi progetti hanno posto le basi per i potenti escavatori idraulici e le enormi pale idrauliche che abbiamo oggi. La creatività e l'abilità di William Otis hanno reso possibile la costruzione di dighe, canali e ponti in tutto il mondo, per non parlare dei suoi incalcolabili contributi all'industria mineraria.

Ecco alcuni altri post relativi agli escavatori idraulici che potresti trovare interessanti ...

4 Cattive abitudini che i proprietari e gli operatori del miniescavatore devono interrompere
5 semplici chiavi per un'efficace manutenzione del carrello dell'escavatore
Il tuo escavatore ha bisogno di un motore Eaton Track Drive?
Texas Final Drive è il tuo partner nella fornitura di motori idraulici a trasmissione finale nuovi o rigenerati da un singolo miniescavatore a una flotta di attrezzature pesanti

I primi escavatori idraulici



I primi escavatori idraulici

Utilizzando quattro cilindri del vapore e nessun cavo o catena, il design ha eliminato shock e danni ai cilindri quando si lavora ad alta velocità.




La consapevolezza che la forza idraulica applicata rendeva più efficiente la potenza di scavo in una macchina da scavo arrivò per la prima volta ai costruttori di attrezzature nel 1880.

Il primo escavatore ad utilizzare la tecnologia idraulica fu costruito nel 1882 da Sir WG Armstrong & Company in Inghilterra, dove fu utilizzato nella costruzione delle banchine dello scafo. A differenza degli odierni escavatori che utilizzano fluido idraulico, l'acqua è stata utilizzata per azionare le funzioni idrauliche. Inoltre, non era una vera macchina idraulica, ma un ibrido che utilizzava cavi per azionare la benna ma con un cilindro idraulico che azionava una serie di pulegge moltiplicatrici. L'idea non ebbe successo, né su questa macchina né su una macchina dal design un po 'simile costruita dal non correlato Frank F. Armstrong per la Penn Iron Mining Company negli Stati Uniti nel 1914.

Il primo escavatore completamente idraulico, che utilizzava solo quattro cilindri a vapore ad azione diretta e senza cavi o catene, fu l'escavatore ad azione diretta costruito dalla Kilgore Machine Company nel 1897.

Kilgore ha pubblicizzato numerosi vantaggi rispetto al design rispetto alle pale convenzionali a cavo oa catena. Fu costruito quasi interamente in acciaio, rendendolo robusto. Tutti i movimenti, compresa ciascuna estremità della corsa di ciascun cilindro, sono stati ammortizzati, eliminando urti o danni quando si lavora a piena velocità ad alta velocità.

L'uso di bombole di vapore per tutte le funzioni della benna ha offerto all'aeromodello una gamma di movimenti diversa da quella di qualsiasi altra pala. A differenza della maggior parte delle altre pale, potrebbe ammassarsi in orizzontale e potrebbe manipolare massi e altri ostacoli più facilmente rispetto ad altre pale.

Tutti i suoi movimenti avevano lo stesso potere; il secchio potrebbe essere ritirato dalla banca sotto carico, invece di doverlo sollevare verso l'alto per cancellare il taglio. Se la pala deragliava, la piena applicazione del potere attraverso tutti i movimenti della benna poteva essere dispiegata per riportarla sui binari. Il merlo acquaiolo potrebbe essere agitato con forza con i cilindri per rimuovere il materiale inceppato al suo interno.


Con l'eliminazione di catene, cavi, pulegge, tamburi, frizioni a frizione, ingranaggi e motori di sollevamento, il suo design è stato molto semplice con poche parti funzionanti. La semplicità estesa al suo funzionamento. I quattro cilindri erano controllati da due leve e il movimento della mano dell'ingegnere su ciascuna leva veniva duplicato esattamente e istantaneamente sul secchio.

Predicando gli escavatori a rotazione completa che sarebbero emersi nel 20 ° secolo, la stazione dell'ingegnere sulla pala di Kilgore oscillava con il mestolo, anziché essere sul telaio principale rigido come su altre pale della ferrovia. Piuttosto che una fune o una leva, è stato usato un pedale per scaricare il secchio

Kilgore ha anche commercializzato l'economia operativa della pala. I cilindri richiedevano meno vapore, quindi meno carburante e acqua, rispetto ad altre pale perché c'erano meno macchinari da alimentare. L'ingegnere gestiva tutte le funzioni della macchina, dove una pala convenzionale richiedeva a un secondo membro dell'equipaggio di azionare il mestolo mentre l'ingegnere gestiva tutto il resto.

Kilgore è noto per aver prodotto due pale ferroviarie, con capacità di mestolo di 1-1 / 4 e 2-1 / 2 yard, con il design ad azione diretta. Hanno anche costruito pale per ruote di trazione ad azione diretta 1-1 / 4 yard; Ditchers a vapore per scavare canali di drenaggio per bonifica e irrigazione; e draghe dipper. Per quanto avanzati fossero i suoi concetti, gli escavatori ad azione diretta di Kilgore riscossero un successo molto limitato.


La Historical Construction Equipment Association (HCEA) è un'organizzazione no profit 501 (c) 3 dedicata alla conservazione della storia delle industrie delle attrezzature per l'edilizia, il dragaggio e l'estrazione superficiale. Con oltre 4.000 membri in venticinque paesi, le nostre attività includono la pubblicazione di una rivista educativa trimestrale, Equipment Echoes ; gestione del Museo nazionale delle attrezzature da costruzione e degli archivi a Bowling Green, Ohio; e ospita una mostra di lavoro annuale di attrezzature da costruzione restaurate

Sono senza dubbio il pezzo più riconosciuto di Pianta su questo Pianeta. Utilizzato in una serie di attività e settori di movimento terra, l'escavatore è parte integrante dell'industria delle macchine per impianti. Questa settimana, approfondiamo la storia degli escavatori e osserviamo come si sono evoluti nel corso degli anni.

I primi escavatori idraulici






Gli escavatori che conosciamo e con cui amiamo scavare oggi sono nati da 140 anni di sviluppo. La fine del 1800 ha visto che la forza idraulica può aiutare le applicazioni di scavo. Da lì è stato sviluppato quello che potrebbe essere considerato un discendente di moderni escavatori.

Prima del 1880, gli escavatori erano cablati. Mentre gli escavatori cablati erano ancora in funzione, gli escavatori idraulici sono più popolari per una gamma più ampia di applicazioni. È ampiamente riconosciuto che WG Armstrong & Co. è stata una delle prime aziende a produrre un escavatore idraulico utilizzato in un'applicazione pratica.

In realtà, l'escavatore di WG Armstong & Co., utilizzato nella costruzione degli Hull Docks, non era idraulico. L'acqua veniva utilizzata dove oggi sarebbe stato utilizzato il fluido idraulico. Inoltre, il secchio della macchina era gestito da cavi.

Nel 1897, Kilgore Machine Company introdusse il primo escavatore "tutto idraulico". Questa macchina è stata utilizzata con quattro cilindri a vapore ad azione diretta e senza cavi. L'escavatore di Kilgore era resistente, quindi resistente in funzione. Inoltre, la fine della corsa di ciascun cilindro è stata ammortizzata, di conseguenza non si sono verificati danni da urto durante il funzionamento.

Queste macchine erano solo l'inizio della storia dell'escavatore.

Presentazione del mini escavatore
Avanzamento veloce da 60 anni agli anni '60 in Giappone. Il paese sta affrontando un boom economico e una crescente urbanizzazione. Di conseguenza, il settore dell'ingegneria civile era sotto pressione per creare nuove case nelle aree edificate. Il problema che affrontano è che gli escavatori alleggerirebbero la pressione affrontata dalle richieste di tempi di costruzione più brevi, ma i macchinari non si adatteranno alla maggior parte dei cantieri. Di conseguenza, i lavoratori sono costretti a usare picconi e pale.

L'YNB 300 è stata la risposta di Yanmar Construction Company a questo problema. Il mini escavatore semovente a ruote non è solo in grado di adattarsi ai cantieri stretti, ma è il primo mini escavatore al mondo. Dopo il successo dell'YNB300, Yanmar ha rilasciato l'YNB600C. YNB600C ha migliorato le prestazioni dell'operatore e ha incluso un braccio oscillante. Di conseguenza, questa incarnazione del mini escavatore potrebbe scavare contro i muri.

Storia degli escavatori: Yanmar celebra il 50 ° anniversario di YNB300.
Yanmar ha celebrato il 50 ° anniversario dell'uscita di YNB300C nel 2018
Altre aziende in tutto il mondo hanno sentito la pressione. Verso la metà degli anni '80, diverse società tra cui JCB, Kubota, Beresford e Manitou, avevano rilasciato i propri mini escavatori. Nel frattempo, le soluzioni tecnologiche e di macchinari hanno continuato a svilupparsi e migliorare.

Sviluppi in un nuovo millennio
Negli ultimi anni, la nuova tecnologia ha svolto un ruolo importante nello sviluppo degli escavatori. Dal miglioramento del comfort dell'operatore a soluzioni energetiche più efficienti, gli sviluppi sono stati numerosi.

L'uscita del 1998 del ViO40 da parte di Yanmar, il primo escavatore a coda zero al mondo, ha segnato l'inizio dello sviluppo di escavatori più piccoli ed efficienti. A seguito di ciò, nel 2010 è stato avviato l'uso comune della tecnologia ibrida nell'impianto di macchinari. Questa tecnologia ha permesso all'industria di produrre macchine più efficienti riducendo al contempo i costi di utilizzo dell'operatore.

Negli ultimi cinque anni circa si sono registrati sviluppi nella tecnologia di scavo autonomo, nella tecnologia gps e geo localizzazione e nell'uso di soluzioni elettriche e di carburanti alternativi.

La storia degli escavatori continua. Dai un'occhiata allo sviluppo degli escavatori negli ultimi 10 anni e facci sapere cosa ne pensi del prossimo decennio per le macchine:

2017: Bobcat E35
2016: Hitatchi ZX26U - 5
2016: caso CX290D
2011: caso CX36B
2013: Liebherr A910 Compact
2010: Volvo EC15C
2018: Volvo ECR18E