Disegni di base per livellatrici a trazione
C'erano due tipi di base di livellatrici a trazione, oltre ad alcune varianti appositamente costruite, progettate per soddisfare esigenze applicative specifiche.
La rimozione degli alberi non era un'applicazione tipica per una livellatrice a strappo, ma Rome Manufacturing ha dimostrato la costruzione robusta di una delle sue livellatrici più grandi facendola sradicare un albero lungo la strada senza subire distorsioni o danni.
Rome Manufacturing Company Bulletin 2, nd, Archivi HCEA
C'erano tipi base di selezionatori di tiro. Le macchine più grandi, più pesanti e più robuste erano progettate per l'ammaraggio, la costruzione di strade, il livellamento pesante, in pendenza e simili, mentre le livellatrici più piccole e più leggere erano progettate per la pavimentazione stradale. I selezionatori di entrambi i tipi potrebbero vedere anche altri servizi, come la pulizia delle spazzole o la rimozione della neve.
Questi ultimi selezionatori erano spesso chiamati pattuglie. Secondo un catalogo pubblicato da Austin-Western nel 1925, questo termine derivava dal sistema di pattugliamento della manutenzione stradale: a un poliziotto veniva assegnato un ritmo, costituito da una determinata sezione di strada, e utilizzava una livellatrice leggera che spesso si procurava mantenerlo in buono stato attraverso un programma regolare di passaggi, di solito senza impegnarsi in ammaraggio o livellamento pesante. Il termine ha dato origine al nome di "pattuglia a motore" dato a molti dei primi motolivellatrici.
C'erano anche varianti costruite appositamente. Il terracer era un piccolo livellatore per carichi pesanti che si agganciava direttamente al trattore anziché avere un proprio assale anteriore, ed era utilizzato per tagliare fossati di irrigazione e terrazze laterali. C'erano anche pialle stradali, modellatori di strade e simili che utilizzavano aerei, scarificatori, tamburi e altri strumenti al posto di una semplice lama per lavorare la superficie di una strada dissestata.
In uno degli ultimi usi significativi delle livellatrici, i battaglioni dell'aviazione dell'ingegnere aeronautico dell'esercito degli Stati Uniti hanno utilizzato le livellatrici a trazione Adams Leaning Wheel n. 11-S, fondamentalmente una pattuglia di serie Leaning Wheel n. 11 con il sedile del teamster rimosso, nella sua seconda guerra mondiale operazioni di aliante.
Gamma di peso livellatrice Cavalli Potenza del timone
1.400-1.785 libbre. (635-809,6 kg) 2
8-10
1.400-2.110 libbre. (635-957,1 kg) 4 8-15
2.015-3.945 libbre. (914-1.789,4 kg) 6 10-25
3.500-4.225 libbre. (1.587,6-1.916,4 kg) 8 20-25
Anche altri tipi di apparecchiature che hanno incontrato resistenza da terra, in particolare i raschiatori, sono stati valutati in questo modo, e guai all'operatore che ha ignorato queste valutazioni! Applicare troppa potenza sotto carico rischiava diversi risultati, tutti indesiderabili: Allontanare la macchina dal suo lavoro; usura eccessiva nella migliore delle ipotesi o rottura nel peggiore dei casi; o dover prendere meno di un carico ottimale per evitare gli altri due.
La prima livellatrice moderna a quattro ruote, il campione americano di Samuel Pennock del 1877. Fu anche la prima ad avere un asse posteriore regolabile. Il suo design è rimasto sostanzialmente invariato fino al 1925.
Good Roads Machinery Company Bulletin KBR, febbraio 1913
L'origine precisa della livellatrice a strappo è stata persa nella storia. I primi selezionatori venivano semplicemente trascinati lungo il terreno e i primi selezionatori a trazione a ruote consistevano in una lama fissa fissata al telaio di un carro. I brevetti per le livellatrici stradali risalgono al 1855 e la prima vera livellatrice a trazione a quattro ruote, la American Champion, fu brevettata da Samuel Pennock nel 1877.
Diversi elementi hanno giocato nel design di un selezionatore di tiro.
Drawbar . La barra di traino convogliava la forza di traino dal magazzino o dal trattore che sposta la macchina alla lama. Il tiraggio diretto, l'applicazione di tutto lo sforzo di trazione esclusivamente al versoio, era l'ideale.
Cornice . Le livellatrici a trazione usavano un telaio ad arco o dritto o un ibrido di entrambi. Il telaio ad arco combinava la massima resistenza e il gioco della lama con il minimo peso, mentre il telaio diritto era più efficace nel convogliare la forza di trazione direttamente al versoio. Un telaio e un passo più lunghi e un'altezza della macchina più bassa hanno contribuito alla stabilità.
Versoio . I primi versoi erano semplicemente tavole piatte, ma le lame concave che facevano rotolare il materiale fuori dal taglio divennero rapidamente lo standard. Le capacità di spostare lateralmente la lama per l'ammaraggio e il lavoro sulle spalle, e di oscillare verso l'esterno e verso l'alto per lavorare in banca sono seguite nel corso degli anni. Le lunghezze standard del versoio del livellatore a strappo erano solitamente 1,8-3,7 m (6-12 piedi).
Peso . Una livellatrice troppo pesante richiedeva un duro pedaggio sulla forza motrice, sia essa di serie o meccanica, e poteva sottoporre la livellatrice a sollecitazioni dannose tra lo sforzo di trazione esercitato su di essa e il peso combinato della livellatrice e del carico. Troppo leggero e l'operatore potrebbe perdere il controllo poiché la lama è stata allontanata dal carico. Il selezionatore doveva spostare quanto più materiale nel modo più efficiente possibile rimanendo con il carico con il minimo peso della macchina.
Asse posteriore . Assali posteriori più larghi realizzati per una maggiore stabilità in condizioni gravose, e l'asse posteriore potrebbe essere esteso su molti modelli e sterzante su alcuni.
Facilità di utilizzo . Le livellatrici a trazione utilizzavano un'ampia gamma di dispositivi per controllare la lama, come leve, volantini, pedali e, negli anni successivi, idraulica e piccoli motori a gas.
Tenuta di costruzione e lavorazione . Il movimento perso che ha introdotto il gioco nel versoio era il bugaboo del design del selezionatore. Oltre a causare la perdita di controllo e la produzione di una qualità ruvida, ciò ha anche causato stress e danni al selezionatore.
La prima motolivellatrice moderna
L'Auto Patrol conteneva molte delle caratteristiche standard nei modelli di motolivellatrici odierni.
Durante gli anni '20, molte aziende offrivano motolivellatrici costituite da un telaio di livellatrice montato su una ruota o su un trattore cingolato prodotto da un altro produttore. Caterpillar, che aveva acquistato la Russell Grader Company nell'agosto 1928, fu la prima azienda a portare la tecnologia al suo logico livello successivo. Nel 1931, Caterpillar introdusse l'Auto Patrol, che incarnava diverse importanti scoperte progettuali.
Anziché accoppiare due macchine diverse insieme, la motolivellatrice e l'unità motrice sono state progettate come un'unità integrale e completa e l'intera macchina ha viaggiato su un telaio comune anziché su due telai separati combinati.
È stata la prima motolivellatrice a utilizzare i comandi delle lame a comando elettrico, eliminando volantini e manovelle. Non dover fare così tanti sforzi per controllare la lama ha consentito all'operatore di effettuare regolazioni più piccole più rapidamente - fino a 0,32 cm (1/8 pollici) e sollevare la lama fino a 2,54 cm (1 pollice) al secondo - con una maggiore produttività.
Andava su pneumatici con camere d'aria antiforatura invece dei tradizionali pneumatici in gomma piena. Il singolo assale posteriore aveva due pneumatici da 40 x 8 pollici (101,6 x 20,3 cm) e gli pneumatici anteriori erano 32 x 6 pollici (81,3 x 15,2 cm).
Il motore a gas era nella parte posteriore della macchina e l'operatore era posizionato in cima al telaio, a metà strada tra la lama e le ruote posteriori. Aveva una visione chiara sulla lama, mentre il posizionamento del motore riduceva la sua esposizione allo sporco e metteva più peso sull'asse motore, risultando in un funzionamento più affidabile e un migliore equilibrio.
L'intero gruppo propulsore è stato progettato specificamente per fornire alla motolivellatrice la massima trazione, pressione della lama e stabilità possibili. Inoltre, il peso e il posizionamento sul telaio del gruppo propulsore servivano a distribuire il peso sugli assi anteriore e posteriore e sulla lama, mentre i pesi dell'abitacolo, del meccanismo di controllo della potenza e del gruppo lama e cerchio erano progettati per produrre la massima pressione della lama , trazione e resistenza alla spinta laterale.
Due serie di morsetti a vite con dadi di bloccaggio impedivano il gioco e la perdita di movimento nel cerchio e nel gruppo lama sotto carico pesante, consentendo al contempo al cerchio di ruotare liberamente, e una barra trasversale potrebbe essere svitata per consentire al gruppo di fluttuare più liberamente quando si lavora sotto carico leggero a maggiore velocità. Uno spostamento laterale azionato da un ingranaggio a vite senza fine ha consentito alla livellatrice di tagliare le spalle e le estensioni delle estremità della lama hanno ulteriormente aumentato la sua portata.
Il posizionamento della lama lungo la lunghezza della macchina è stato determinato trovando un equilibrio, per così dire, tra le azioni delle ruote anteriori e posteriori. Più ci si allontana dall'assale anteriore, minore sarà il movimento verticale impartito alla lama quando le ruote anteriori rotoleranno su un terreno accidentato. Più si allontanava dall'asse posteriore, minori erano le possibilità che le ruote motrici venissero spinte da terra a causa della pressione sulla lama. Allo stesso modo, la lunghezza del passo era ottimale tra una lunghezza maggiore per produrre un'azione di laminazione regolare riducendo al minimo l'effetto di rugosità sulla superficie stradale e una lunghezza più breve per fornire un raggio di sterzata più breve.
Nonostante tutte le sue innovazioni, l'Auto Patrol è stato interrotto un anno dopo l'introduzione. Sebbene i progetti delle motolivellatrici si siano evoluti notevolmente dal 1931, i concetti di base dell'Auto Patrol sono lo standard dei livellatori odierni.
Essendo il primo motolivellatore integrale al mondo, l'Auto Patrol è stato ampiamente commercializzato negli Stati Uniti per la manutenzione stradale. Questa immagine da una pubblicità della Caterpillar del 1932 mostra uno al lavoro dietro l'Arkansas State Capito
Le livellatrici trainate dai trattori migliorano la manovrabilità
Il traino di livellatrici con trattori invece che con cavalli porta a miglioramenti della produttività.
Il mezzo originale per alimentare un selezionatore era quello di agganciare il cavallo (i) o il mulo (i) e farlo funzionare. Le livellatrici così alimentate sono facilmente identificabili dalla panchina davanti per il teamster; lui teneva le redini mentre il blademan in fondo manovrava il selezionatore.
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Quando sono entrati in uso i motori di trazione e, successivamente, i trattori cingolati, era naturale che dovessero essere utilizzati per azionare le motolivellatrici. Il primo esempio noto di una livellatrice costruita specificamente per l'uso su trattore fu la Traction Special, introdotta dalla Russell Grader Company nel 1908, e altre aziende vennero a offrire modelli Traction. Questa era un'idea meravigliosa, fintanto che il selezionatore era abbastanza forte da sopportare la raffica; trainare una livellatrice con un trattore più potente di quanto raccomandato potrebbe strappare la livellatrice dal suo lavoro o, nel peggiore dei casi, demolirla. Quest'ultimo risultato potrebbe anche verificarsi se la livellatrice fosse costruita o mantenuta male.
Introdotto nel 1924, l'Edwards Fordson One-Man Maintainer è il primo esempio datato di un operatore di livellatrice in grado di controllare il trattore da traino da un livellatore; ma la Stockland Manufacturing Company ha affermato di aver inventato l'idea.
Introduced in 1924, the Edwards Fordson One-Man Maintainer is the earliest dated example of a grader operator being able to control the towing tractor from a grader; but Stockland Manufacturing Company claimed to have invented the idea.
C. D. Edwards Manufacturing Company sales literature, c. 1925-1928. HCEA Archives
One advantage of pulling a grader with a tractor was that the grader didn’t have to follow the tractor in a direct line as it would a team. Through use of an offset steering pole, the grader could be steered from the tractor, allowing it to work astride a windrow, on the shoulder or in a roadside ditch. The overall effect was something like modern crab steering, and proper design had the tractor applying its tractive effort to the draft bar, rather than the steering pole.
Along with tractor propulsion, several means were devised to eliminate the cost of a second man on the tractor/grader crew. These entailed either controlling the grader from the tractor, or the tractor from the grader. This was often accomplished by mounting the grader to the tractor like an attachment, so that it could be removed later if desired. Western Wheeled Scraper offered the Westford, which mated the Little Western grader to a Fordson tractor, in 1925; the Westford was capable of 15-20 mi. (24.1-32.2 km) of patrol work per day versus 6 for a horse grader; it took two men 2 hours to do the initial installation, and one man could separate the grader and tractor or remount it in 45 minutes.
The Historical Construction Equipment Association (HCEA) is a 501(c)3 non-profit organization dedicated to preserving the history of the construction, dredging and surface mining equipment industries. With over 3,800 members in 25 countries, activities include publication of a quarterly educational magazine, Equipment Echoes, from which this article is adapted; operation of National Construction Equipment Museum and archives in Bowling Green, OH; and hosting an annual working exhibition of restored construction equipment. The 2020 show will be August 28-30 in Concordia, KS. Le iscrizioni individuali negli Stati Uniti e in Canada costano $ 35 per un anno, $ 65,95 per due anni e $ 99,95 per tre anni e $ 45,00 per gli Stati Uniti altrove. HCEA cerca di sviluppare relazioni nel settore della produzione di attrezzature e offre una borsa di studio universitaria per studenti di ingegneria e gestione delle costruzioni. Le informazioni sono disponibili su www.hcea.net , chiamando il 419-352-5616 o inviando un'e-mail a info@hcea.net . Fare riferimento al reparto OEM.
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