La gru mobile: i suoi primi 50 anni in America

La gru mobile: i suoi primi 50 anni in America

La gru mobile: i suoi primi 50 anni in America
Uno sguardo agli umili inizi della gru mobile.

Li vediamo ovunque. Sono in continua evoluzione in termini di tecnologia, mobilità e dimensioni. Sono una parte importante di ogni cantiere, che si tratti di ponti, edifici, dighe, bonifiche, banchine, costruzione di strade e tutto il resto. Sto parlando della gru mobile. Tipicamente montati su ruote o cingolati, possono dominare lo skyscape in un modo che è sia meraviglioso che banale. Diamo uno sguardo agli umili inizi della gru mobile.

Le prime gru mobili

All'inizio del secolo, una gru mobile (termine non ancora coniato all'epoca) significava solo un tipo di macchina: una gru locomotiva, una gru completamente girevole montata su binari ferroviari. Queste macchine erano grandi e pesanti e comunemente usavano una fonte di energia: il vapore. E in quella frase ho descritto i limiti intrinseci di questo primo tipo di gru. Era limitato nella sua mobilità perché doveva essere su rotaie, e le sue grandi dimensioni erano necessarie a causa del peso della caldaia, dell'acqua e del carbone.

C'erano altri mezzi di sollevamento in cantiere, ma queste macchine non erano mobili. Il derrick rigido ha radici che risalgono a migliaia di anni fa e il derrick ragazzo rappresenta la tecnologia di sollevamento che ha almeno centinaia di anni. Anche una macchina che somigliava un po 'a una moderna gru a torre completamente girevole è stata stabilizzata da tiranti. Anche quando il concetto di derrick è stato reso mobile, come rappresentato dall'auto di derrick del costruttore di ponti, era ancora destinato al contenimento dal suo montaggio su rotaia.

Scendere dai binari

I produttori hanno riconosciuto la necessità di sviluppare gru veramente mobili. I primi sforzi videro macchine montate su ruote di trazione. La John F. Byers Machine Company di Ravenna, Ohio, introdusse la sua autogru nel 1914 e all'inizio degli anni '20 molti produttori offrirono gru per trazione su ruote, alcune con ruote larghe adatte al galleggiamento e altre con pneumatici stretti e in gomma dura.

Le guerre spingono sempre al limite dell'innovazione e la prima guerra mondiale ha giocato un ruolo importante nell'evoluzione dei montaggi delle gru. La prima prova proveniva da un problema che necessitava di una soluzione immediata. A causa della necessità di una gru mobile da utilizzare sulle banchine in Francia, il quartiermastro generale delle forze di spedizione americane ha presentato una richiesta per una gru montata su camion. Sebbene questo tipo di macchina all'epoca non esistesse e il vuoto fosse riempito con altri mezzi, la gru su autocarro fece la sua comparsa subito dopo la guerra. Le gru ora erano veramente mobili e si muovevano lungo le strade e intorno al lavoro con una rapidità ed efficienza mai immaginate prima. Sono stati offerti pronti per il montaggio su qualsiasi telaio di autocarri commerciali e la maggior parte dei produttori di escavatori è entrata rapidamente nel mercato delle gru per autocarri.

Anche il successivo montaggio della gru trovò le sue radici nella prima guerra mondiale. Per la prima volta, l'esercito aveva utilizzato trattori cingolati per trainare carri e cannoni sul campo. Il concetto di "bruco" ha mostrato rapidamente la sua validità nel terreno lacerato dai proiettili e fangoso del fronte occidentale, e prima della fine della guerra, il carro armato è entrato in scena e ha cambiato per sempre il campo di battaglia. Il concetto di montaggio su cingoli è stato un completo successo e, dopo la guerra, i produttori di gru hanno deciso di utilizzarlo. La prima macchina cingolata apparve prima della fine della guerra e i produttori di gru per locomotive furono tra i primi a provarla.

Un produttore ha persino provato il concetto di mezzo binario, ma senza successo. È interessante notare che il montaggio del cingolo è stato persino utilizzato con successo insieme al montaggio della gru per autocarro. Va menzionato qui che una gru su carro era stata offerta negli anni anche da alcuni produttori di gru. Questo montaggio non alimentato ha visto un certo successo in applicazioni speciali.

La necessità di nuovo potere vede molti vantaggi, ma una grande perdita

Le prime alternative alla potenza del vapore erano molto limitate. L'uso di motori a olio a uno, due e tre cilindri è stato provato con scarso successo. Fu lo sviluppo simultaneo del motore industriale a benzina negli anni '20 che non solo mollò l'industria delle gru mobili, ma anche l'intera industria delle macchine edili, portando così alla "età dell'oro" dello sviluppo delle macchine edili. Produttori come Hercules, Waukesha, Climax e Le Roi hanno sviluppato il motore a quattro cilindri e successivamente il motore a sei cilindri, che variava in potenza da 20 a oltre 100 cavalli. Le piccole dimensioni e il peso di questi motori hanno consentito lo sviluppo di piccole gru montate su camion e cingolati, e i proprietari di gru non hanno più avuto a che fare con carbone povero e cattiva acqua per mantenere in funzione i loro piroscafi. All'inizio degli anni '30,

Il problema con l'utilizzo di motori a combustione interna per alimentare le gru era la perdita del controllo infinito che l'operatore realizzava con l'acceleratore del vapore. L'operatore della gru a vapore poteva impostare una frizione del paranco e quindi, manipolando abilmente l'acceleratore, non solo poteva sollevare il carico lentamente e delicatamente, ma anche abbassarlo con la stessa attenzione. Il tentativo di sollevare lentamente un carico con la gru alimentata a gas richiedeva all'operatore di mantenere il motore a un regime sufficientemente elevato da non arrestare il motore quando si innesta la frizione del paranco. Il carico è saltato da terra o l'operatore ha fatto scivolare la frizione cercando di sollevarlo facilmente, di solito inutilmente. E i motori a gas erano rumorosi. Ci vorrebbero molti anni prima che questo problema venisse risolto.

Le gru mobili decollano

L'avvento del montaggio delle gru su autocarro ha portato molto rapidamente a un nuovo tipo di attività nel settore delle costruzioni: il servizio di gru. Oggi lo conosciamo come noleggio di gru o servizio di gru taxi, ma poco è cambiato dal suo inizio negli anni '20. Come propagandato in una brochure di gru per autocarro della Universal Crane Company della metà degli anni '20: "Sono necessari tre elementi di un'unità per servire con successo il settore del servizio di gru: (1) mobilità rapida per passare da un lavoro all'altro, (2) adattabilità a tutte le condizioni di lavoro e, (3) prestazioni affidabili ". Lo stesso opuscolo chiede: “Quanto territorio può coprire il servizio di gru? Spostandosi da un lavoro all'altro a una velocità di 10-15 miglia all'ora, le gru per autocarri Universal servono un territorio entro un raggio di 25-50 miglia ”. Chiede anche: "Il servizio di gru è redditizio? Nella maggior parte dei lavori, una Universal generalmente farà il lavoro di 20-30 uomini o l'equivalente di $ 100 al giorno in lavoro manuale. In cambio di tale servizio, non è difficile ottenere i soliti noleggi giornalieri di Crane Service di soli $ 60 a $ 75, o $ 7,50 l'ora. " Come vedremo, il settore delle gru per autocarri continuerà a svilupparsi e ad adattarsi.

Poche creature confortano e affrontano la fatica dell'operatore.

Le prime gru richiedevano all'operatore della gru di stare ai comandi. All'inizio del secolo, un produttore ha offerto una tavola di legno per un posto a sedere. Sebbene il sedile in metallo stile trattore sia diventato comune negli anni '20, il sedile della plancia era ancora evidente e questo povero operatore non riusciva nemmeno a guardare in avanti!

L'affaticamento dell'operatore era il risultato logico della manipolazione delle leve di controllo lunghe e difficili da attivare durante la giornata. Man mano che le dimensioni delle macchine crescevano, lo sforzo necessario per spingere o tirare i comandi richiedeva ancora più forza all'operatore. I proprietari si sono resi conto subito che stavano perdendo denaro verso la fine del turno poiché gli operatori si stancavano gradualmente. La Northwest Engineering Company ha offerto un primo metodo di successo per ridurre la quantità di sforzo richiesto per innestare le frizioni quando ha introdotto le frizioni booster "Feather touch" alla fine degli anni '20. Durante la manipolazione della leva di comando, l'operatore stava semplicemente innestando una piccola frizione che, a sua volta, faceva il lavoro di innestare la frizione principale, risultando in uno sforzo molto minore.

All'inizio degli anni '30, la Michigan Power Shovel Company introdusse le frizioni a controllo pneumatico sulle prime gru per autocarri. Questi controlli rappresentavano l'inizio di una serie di sistemi di controllo che richiedevano un minimo di sforzo da parte dell'operatore. Nel 1936, Link-Belt Company ha introdotto il sistema di attivazione della frizione Speed-O-Matic che utilizzava l'idraulica a bassa pressione, un sistema utilizzato con successo da oltre 60 anni. Un sistema di controllo molto meno efficace fu lanciato nel 1937 dalla Buckeye Traction Ditcher Company con la sua serie di macchine Clipper. Chiamato MEVAC (vuoto misurato), utilizzava un sistema a vuoto per azionare le frizioni. Questo sistema seguiva la strada dei sistemi frenanti a depressione automobilistici popolari all'epoca. Un'ulteriore evoluzione del sistema di controllo idraulico a bassa pressione è stata introdotta dopo la seconda guerra mondiale dalla Harnischfeger Corporation (P & H). Etichettati con "Cushion Control", i suoi cilindri idraulici sembravano proprio come i cilindri dei freni delle automobili. I comandi della frizione idraulica ad aria e a bassa pressione sono stati la norma del settore per oltre 50 anni.

I produttori cercano stabilità

Le capacità delle gru sono sempre state limitate da due fattori: stabilità e resistenza strutturale. Fino all'avvento della progettazione assistita da computer negli anni '70, più grande e più pesante era la risposta ai problemi di resistenza strutturale. Il problema della stabilità è stato affrontato sin dall'inizio con lo sviluppo di estensioni stabilizzanti comunemente denominate stabilizzatori. Sebbene le gigantesche pale ferroviarie dell'inizio del secolo usassero comunemente gli stabilizzatori, era meno comune vedere le gru ferroviarie usarle, ad eccezione delle grandi gru demolitrici. Con il passare del tempo, tuttavia, le gru ferroviarie sono state quasi universalmente offerte con stabilizzatori. Le prime gru per autocarri necessitavano anche di stabilizzatori per contrastare la flessione delle molle a balestra utilizzate sui camion commerciali su cui erano montate. La disposizione più comune era semplicemente una scatola strutturale che ospitava travi scorrevoli. Questi potrebbero essere estratti manualmente e supportati da un blocco di legno. Questo sistema è stato utilizzato negli anni '50, quando gli stabilizzatori ad azionamento idraulico venivano offerti dalla maggior parte dei produttori di gru per autocarri. È interessante notare che gli stabilizzatori manuali a volte erano ancora un'opzione negli anni '60!

Il trasportatore per gru appositamente progettato entra nella scena delle gru per autocarri

Fino agli anni '40, molti produttori di gru offrivano ancora le sue macchine per il montaggio su telai di camion commerciali. A metà degli anni '30, il Michigan introdusse un vettore per le sue piccole gru che producevano da soli. Ciò ha aperto le porte, poiché nel 1940 due dei maggiori produttori di gru per autocarri hanno introdotto i propri trasportatori. Thew Shovel Company ha introdotto la sua Thew Lorain Moto-Crane che utilizzava un supporto per gru del suo design. Più tardi nello stesso anno, Bay City Shovels Inc. ha lanciato la propria versione della linea di trasporto appositamente costruita, chiamandoli CraneMobiles. Le gru per autocarri erano ora non solo molto più robuste e stabili, ma erano in grado di crescere rapidamente in termini di capacità grazie alla progettazione di trasportatori sempre più grandi. Uno sviluppo interessante che utilizzava vettori speciali all'inizio degli anni '40 fu la rinascita della gru semovente. Unità gru e La Shovel Company è stata una grande sostenitrice di questi supporti. La Osgood Company ha sviluppato il concetto di Mobilcrane e ha persino costruito vettori di grande scartamento, che quindi non richiedevano stabilizzatori.

Gli affari vanno a gonfie vele"

L'unica funzione della gru mobile che richiedeva un'attenzione particolare era quella di controllare il sollevamento e l'abbassamento del braccio. Le prime macchine utilizzavano semplicemente un pedale del freno e una fascia del freno avvolgente per abbassare il braccio. Questo sistema "live boom" potrebbe diventare molto eccitante, soprattutto quando si abbassa con un carico! Questi tipi di controlli del boom furono alla fine messi fuori legge nei primi anni '50. Un metodo comune per abbassare un carico sul tamburo del paranco consisteva nel disinnestare la frizione principale e innestare la frizione del paranco; quindi, schiacciando con cura il freno, si potrebbe abbassare un carico contro la macchina. L'intero lavoro di traino girerebbe all'indietro, aiutando a controllare la discesa del carico. Questo metodo ha sollevato due problemi. Se il carico si abbassa troppo rapidamente, il sistema di frenatura potrebbe non essere in grado di arrestare sia il peso del carico che la quantità di moto della macchina di tornitura. Un altro problema era che, quando si utilizzava questo metodo con alcuni tipi di macchine e sistemi di frizione, il macchinario del piatto con rotazione all'indietro sollevava il braccio. Se il braccio si trovava a un angolo sufficientemente alto, potrebbe essere facilmente ribaltato all'indietro quando si abbassa il carico contro la macchina. Più spesso, il carico in discesa non poteva sollevare il braccio, bloccando così il macchinario, quindi non accadeva nulla.

Thew Lorain ha introdotto il paranco a braccio di precisione a metà degli anni '30. Venduto ai montatori in acciaio, consentiva sia l'abbassamento e il sollevamento del braccio motorizzato sia la possibilità di disinnestare una frizione, consentendo così all'operatore di indietreggiare lungo la linea di sollevamento. Dopo la seconda guerra mondiale, P & H ha introdotto un sistema di sollevamento a braccio planetario che ha consentito la piena potenza del braccio sia su che giù e consentendo in modo indipendente di abbassare il carico contro il macchinario.

Frizioni e freni

Le primissime gru usavano ancora la frizione a ganasce per impegnare varie funzioni della gru. Questo doveva essere fatto molto lentamente e in modo inefficiente, oppure la frizione poteva essere bloccata, provocando un movimento istantaneo della funzione. Le frizioni a frizione hanno risolto questo problema in quanto consentivano un certo slittamento durante l'innesto. Il primo materiale di attrito di tipo conico era originariamente fatto di quercia. Successivamente, il materiale di attrito in amianto è stato utilizzato sia per le frizioni che per i freni. Le frizioni di solito si espandevano internamente, mentre i freni di solito si contraevano esternamente, tutt'intorno al tamburo di sollevamento. Alla fine degli anni '30, Manitowoc Engineering Works ha introdotto frizioni a disco a secco per le funzioni di rotazione e traslazione della sua gru, consentendo un tocco eccezionalmente fine alla funzione di rotazione. La Lima Power Shovel Company ha presto seguito l'esempio, utilizzando un sistema simile. Dopo la seconda guerra mondiale,

Un boom non è solo un forte rumore!

Il design del braccio della gru si è evoluto nel corso degli anni, ma è stata la struttura a traliccio che alla fine ha ottenuto un'adozione universale. I primi bracci per gru mobili che avevano una capacità di sollevamento ridotta erano costruiti semplicemente con canali rinforzati. P & H ha anche offerto un "camelback" o un braccio truss per alcuni modelli. I bracci a traliccio, che risalgono al 19 ° secolo, sono stati costruiti con molte forme strutturali tra cui angoli e tubi quadrati e rotondi. I primi bracci erano realizzati in un unico pezzo, ma i produttori si sono presto resi conto che offrire sezioni intermedie del braccio di varie lunghezze dava all'utente la flessibilità di cui aveva bisogno per affrontare diverse situazioni di lavoro. Queste sezioni erano universalmente collegate tra loro a bullone fino a quando Bay City non ha introdotto i bracci collegati a perni nei primi anni '40, consentendo così un assemblaggio e uno smontaggio più facili. Dopo la seconda guerra mondiale, diversi produttori offrirono bracci a traliccio pieghevoli che potevano essere trasportati con la gru del camion. P & H ha aperto la strada e ha sviluppato questo concetto nella sua lunga serie di gru per autocarri.

Anche le estensioni del braccio, o jib, sono state utilizzate sin dall'inizio della gru mobile. Anche questi erano di costruzione a traliccio o canale, solo di scala più piccola. Tuttavia, quando non sono stati offerti dal produttore, i proprietari di gru non hanno esitato a usare il loro ingegno per costruirne di propri.

Più innovazioni per le gru mobili

La mobilità era, ed è, la chiave per fare soldi nel settore delle gru. Le prime soluzioni includevano l'introduzione di carriponte pieghevoli da parte di American Hoist & Derrick e l'auto-rimozione dei contrappesi, offerti per la prima volta su Lorain Moto-Cranes. Forse lo sviluppo più significativo si è verificato quando Manitowoc aveva bisogno di una gru per gestire le sezioni dei sottomarini nel proprio cantiere navale durante la seconda guerra mondiale. Non c'erano gru sul mercato con la capacità e la mobilità necessarie, quindi hanno convertito due modelli 3500 allargando il cerchio di rotazione e allargando la base del cingolo. Ora qui, per la prima volta, c'era una gru cingolata costruita per essere una gru di sollevamento piuttosto che un escavatore. Queste macchine da 60 tonnellate, ora designate come 3900, erano gli antenati di un modello che ebbe un tale successo che fu prodotto per più di 40 anni. Altrettanto importante è il fatto che queste sono state le prime gru ad essere dotate di convertitori di coppia. Questa frizione a fluido fungeva da ammortizzatore tra il motore e la macchina del ponte, consentendo così un azionamento estremamente fluido di tutte le funzioni della gru. Ha inoltre fornito all'operatore la possibilità di abbassare un carico contro il convertitore, mettendo la macchina in una condizione di stallo ma senza arrestare il motore. Con la frizione del paranco innestata, l'operatore poteva controllare il sollevamento e l'abbassamento del carico con l'acceleratore, esattamente come avevano fatto i vecchi operatori delle gru a vapore. Il controllo del carico era andato al punto di partenza. Ha inoltre fornito all'operatore la possibilità di abbassare un carico contro il convertitore, mettendo la macchina in una condizione di stallo ma senza arrestare il motore. Con la frizione del paranco innestata, l'operatore poteva controllare il sollevamento e l'abbassamento del carico con l'acceleratore, esattamente come avevano fatto i vecchi operatori delle gru a vapore. Il controllo del carico era andato al punto di partenza. Ha inoltre fornito all'operatore la possibilità di abbassare un carico contro il convertitore, mettendo la macchina in una condizione di stallo ma senza arrestare il motore. Con la frizione del paranco innestata, l'operatore poteva controllare il sollevamento e l'abbassamento del carico con l'acceleratore, esattamente come avevano fatto i vecchi operatori delle gru a vapore. Il controllo del carico era andato al punto di partenza.

È un gioco con la palla completamente nuovo!

Come affermato in precedenza, le guerre spingono la tecnologia e la seconda guerra mondiale ha richiesto molte nuove innovazioni nell'idraulica. La prima gru idraulica era una bomba dall'aspetto strano e un movimentatore di materiali costruito da Austin-Western durante la guerra. Soprannominato il Formichiere, questa macchina era montata su un cingolato IH e vantava comandi idraulici. Fu solo nel dopoguerra, tuttavia, che fu introdotta una vera gru idraulica. Costruita dalla Milwaukee Hydraulics Corporation e chiamata Hydrocrane, è arrivata sul mercato alla fine del 1946 e il concetto di gru idraulica non si è mai guardato indietro. Sebbene non avesse argani, tutte le funzioni erano ancora completamente idrauliche. Questa macchina era molto mobile, portava con sé tutto il suo braccio (era telescopica) e richiedeva meno abilità per funzionare. Negli anni '50, quasi tutti i produttori di gru mobili iniziarono a sviluppare e offrire modelli di gru idrauliche propri.

Conclusione

Dal 1900 al 1950 nacque, si sviluppò e si affermò l'industria delle gru mobili come parte integrante dei mercati delle costruzioni di ogni tipo. L'evoluzione delle tecniche di costruzione è stata strettamente legata all'evoluzione delle gru mobili: le gru diventano più grandi, la costruzione diventa più grande. Come avrebbero dimostrato i successivi cinquant'anni, non c'erano limiti alle dimensioni e alla complessità dello sviluppo delle gru mobili.