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, costruzioni stradali e quant'altro. 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 un'occhiata alle umili origini della gru mobile.

Le prime gru mobili

All'inizio del secolo, per gru mobile (termine non ancora coniato all'epoca) si intendeva un solo tipo di macchina: una gru da locomotiva, una gru a tutta rotazione montata sui binari della ferrovia. Queste macchine erano grandi e pesanti e comunemente usavano una sola 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. La torre a gamba rigida ha radici che risalgono a migliaia di anni fa, e la torre di sollevamento rappresenta una tecnologia di sollevamento che ha almeno centinaia di anni. Anche una macchina che somigliava in qualche modo a una moderna gru a torre completamente girevole era stabilizzata da tiranti. Anche quando il concetto di derrick fu reso mobile, come rappresentato dall'auto derrick del costruttore di ponti, era ancora destinato al contenimento grazie al suo montaggio su rotaia.

Scendere dai binari

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

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

Anche il successivo montaggio di 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 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 cingolato 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 provarlo.

Un produttore ha persino provato il concetto di semicingolato, ma senza risultati. È interessante notare che il montaggio del cingolo è stato utilizzato con successo anche con il montaggio della gru per autocarri. Va qui ricordato che una gru montata su carro era stata offerta nel corso degli anni anche da alcuni produttori di gru. Questo montaggio non alimentato ha riscontrato un certo successo in applicazioni speciali.

Il bisogno 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 tentato con scarso successo. Fu lo sviluppo simultaneo del motore industriale a benzina negli anni '20 che non solo lasciò l'industria delle gru mobili, ma addirittura l'intera industria delle macchine edili, portando così all'"età dell'oro" dello sviluppo delle macchine edili. Produttori come Hercules, Waukesha, Climax e Le Roi svilupparono il motore a quattro cilindri e successivamente a sei cilindri, con una potenza compresa tra 20 e oltre 100 cavalli. Le dimensioni e il peso ridotti di questi motori consentirono lo sviluppo di piccole gru montate su camion e cingolate e i proprietari di gru non dovettero più fare i conti con il carbone povero e l'acqua cattiva per far funzionare i loro piroscafi. All'inizio degli anni '30,

Il problema con l'utilizzo di motori a combustione interna per azionare le gru era la perdita del controllo infinito che l'operatore realizzava con l'acceleratore a vapore. L'operatore della gru a vapore potrebbe impostare una frizione di sollevamento e quindi, manipolando abilmente l'acceleratore, non solo potrebbe 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 numero di giri sufficientemente elevato da non arrestare il motore quando si innestava la frizione di sollevamento. Il carico è saltato da terra, oppure l'operatore ha fatto scivolare la frizione cercando una sorta di facile sollevamento, di solito senza alcun risultato. E i motori a gas erano rumorosi. Ci sarebbero voluti molti anni prima che questo problema fosse risolto.

L'autogru decolla

L'avvento del montaggio di autogru ha portato molto rapidamente a un nuovo tipo di attività nel settore delle costruzioni: il servizio gru. Oggi lo conosciamo come noleggio di gru o servizio di gru taxi, ma poco è cambiato dalla sua nascita negli anni '20. Come pubblicizzato in una brochure sulla gru per autocarri della Universal Crane Company della metà degli anni '20: “Un'unità richiede tre elementi per servire con successo il settore dell'assistenza 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 gru? Viaggiando da un lavoro all'altro a velocità di camion comprese tra 10 e 15 miglia all'ora, le gru per autocarri Universal servono un territorio entro un raggio di 25-50 miglia”. Si chiede anche: “Il servizio 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 di lavoro manuale. In cambio di tale servizio, non è difficile ottenere i consueti noleggi giornalieri di Crane Service di soli $ 60 a $ 75, o $ 7,50 all'ora. Come vedremo, l'industria delle gru continuerebbe a svilupparsi e ad adattarsi.

Alcune creature confortano e affrontano la fatica dell'operatore.

Le prime gru richiedevano che l'operatore della gru stesse ai comandi. All'inizio del secolo, un produttore ha offerto una tavola di legno per un sedile. Sebbene il sedile in metallo stile trattore sia diventato comune negli anni '20, il sedile in plancia era ancora evidente e questo povero operatore non si è nemmeno rivolto in avanti!

L'affaticamento dell'operatore era un risultato logico della manipolazione delle lunghe e difficili leve di controllo della giornata. Man mano che le macchine crescevano di dimensioni, lo sforzo necessario per spingere o tirare i comandi richiedeva ancora più forza all'operatore. I proprietari si sono resi conto presto che stavano perdendo soldi alla fine del turno mentre 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 sue 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, svolgeva il lavoro di innestare la frizione principale, con conseguente sforzo molto minore.

All'inizio degli anni '30, la Michigan Power Shovel Company introdusse frizioni a comando pneumatico sulle sue prime gru per autocarri. Questi controlli hanno rappresentato l'inizio di una serie di sistemi di controllo che richiedevano un minimo di sforzo da parte dell'operatore. Nel 1936, Link-Belt Company introdusse il sistema Speed-O-Matic di azionamento della frizione che utilizzava l'idraulica a bassa pressione, un sistema utilizzato con successo da oltre 60 anni. Un sistema di controllo molto meno riuscito fu lanciato nel 1937 dalla Buckeye Traction Ditcher Company con la sua serie di macchine Clipper. Chiamato MEVAC (vuoto misurato), utilizzava un sistema di vuoto per azionare le frizioni. Questo sistema ha seguito la strada dei sistemi frenanti a depressione per autoveicoli 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). Etichettato "Controllo cuscino", 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 gru sono sempre state limitate nella loro capacità 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 all'inizio con lo sviluppo di estensioni stabilizzatrici comunemente chiamate stabilizzatori. Mentre le enormi pale ferroviarie del volgere del secolo usavano comunemente stabilizzatori, era meno comune vedere le gru ferroviarie usarle, ad eccezione delle grandi gru da demolizione. Con il passare del tempo, tuttavia, le gru ferroviarie furono offerte quasi universalmente con stabilizzatori. Le prime gru per autocarro avevano anche bisogno 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 potevano essere estratti manualmente e supportati da blocchi di legno. Questo sistema è stato utilizzato negli anni '50, quando la maggior parte dei produttori di gru per autocarri offriva stabilizzatori idraulici. È interessante notare che gli stabilizzatori manuali a volte erano ancora un'opzione negli anni '60!

Il trasportatore di gru appositamente costruito 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 produceva autonomamente. Questo aprì le porte, poiché nel 1940 due dei più grandi produttori di gru per autocarri introdussero i propri vettori. Thew Shovel Company ha presentato la sua Thew Lorain Moto-Crane che utilizzava un porta gru di sua progettazione. 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 ora non erano solo molto più robuste e stabili, ma erano anche in grado di crescere rapidamente in capacità grazie alla progettazione di vettori sempre più grandi. Uno sviluppo interessante con l'utilizzo di veicoli speciali nei primi anni '40 fu la rinascita della gru a carro semovente. Gru dell'unità e La Shovel Company è stata una grande sostenitrice di questi supporti. Osgood Company sviluppò il concetto Mobilcrane e costruì persino vettori di scartamento largo, che quindi non richiedevano stabilizzatori.

Gli affari vanno a gonfie vele"

L'unica funzione della gru mobile che ha richiesto un'attenzione particolare è stata quella di controllare il sollevamento e l'abbassamento del braccio. Le prime macchine usavano semplicemente un pedale del freno e una fascia del freno avvolgente per abbassare il braccio. Questo sistema "live boom" potrebbe diventare molto eccitante, specialmente quando si scende con un carico! Questi tipi di controlli del braccio furono infine vietati all'inizio degli anni '50. Un metodo comune per abbassare un carico sul tamburo di sollevamento consisteva nel disinnestare la frizione principale e innestare la frizione di sollevamento; poi, abbassando con cautela il freno, si poteva abbassare un carico contro il macchinario. L'intero lavoro di tiraggio girerebbe all'indietro, aiutando a controllare la discesa del carico. Questo metodo ha sollevato due problemi. Se il carico si è abbassato troppo rapidamente, il sistema di frenatura potrebbe non avere la capacità di arrestare sia il peso del carico che il momento del macchinario di tornitura. Un altro problema era che, quando si utilizzava questo metodo con alcuni tipi di macchinari e sistemi di frizione, il macchinario del ponte che girava all'indietro sollevava il boma. Se il braccio avesse un angolo sufficientemente alto, potrebbe essere facilmente ribaltato all'indietro quando si abbassa il carico contro il macchinario. Più spesso, il carico in abbassamento non è riuscito a sollevare il braccio, bloccando così il macchinario, quindi non è successo nulla.

Thew Lorain ha introdotto il paranco a braccio di precisione a metà degli anni '30. Commercializzato per i formatori di acciaio, consentiva sia l'abbassamento e il sollevamento del braccio motorizzato sia la capacità di disinnestare una frizione, consentendo così all'operatore di arretrare lungo la linea di sollevamento. Dopo la seconda guerra mondiale, P & H introdusse un sistema di sollevamento planetario del braccio che consentiva la piena potenza del braccio sia in alto che in basso e consentendo indipendentemente l'abbassamento del carico contro il macchinario.

Frizioni e freni

Le primissime gru utilizzavano ancora la frizione a ganasce per attivare varie funzioni della gru. Questo doveva essere fatto molto lentamente e in modo inefficiente, oppure la frizione poteva bloccarsi, causando un movimento istantaneo della funzione. Le frizioni a frizione risolvevano questo problema in quanto consentivano un certo slittamento durante l'innesto. Il primo materiale di attrito del tipo a cono era originariamente realizzato in quercia. Successivamente, materiale di attrito in amianto è stato utilizzato sia per le frizioni che per i freni. Le frizioni di solito si espandono internamente, mentre i freni si contraggono solitamente 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 gru, consentendo un tocco eccezionalmente fine alla funzione di rotazione. La Lima Power Shovel Company seguì presto 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 l'adozione universale. I primi bracci per gru mobili che avevano una piccola capacità di sollevamento erano costruiti semplicemente con canali controventati. P & H ha persino offerto un "camelback" o un traliccio 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 tondi. I primi bracci erano realizzati in un unico pezzo, ma i produttori si sono presto resi conto che l'offerta di sezioni intermedie del braccio di varie lunghezze offriva all'utente la flessibilità di cui aveva bisogno per affrontare diverse situazioni di lavoro. Queste sezioni erano universalmente imbullonate l'una all'altra fino a quando Bay City non introdusse i bracci collegati a perno nei primi anni '40, consentendo così un più facile montaggio e smontaggio. Dopo la seconda guerra mondiale, diversi produttori hanno offerto bracci a traliccio pieghevoli che potevano essere trasportati con l'autogru. P&H è stata pioniera 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 reticolo oa canale, solo di dimensioni più piccole. Tuttavia, quando non è stato offerto dal produttore, i proprietari di gru non hanno esitato a usare la loro ingegnosità per costruirne uno proprio.

Altre 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 cavalletti pieghevoli da parte di American Hoist & Derrick e l'auto-rimozione dei contrappesi, inizialmente offerti su Lorain Moto-Cranes. Forse lo sviluppo più significativo si è verificato quando Manitowoc aveva bisogno di una gru per movimentare sezioni di 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 oscillazione e allargando la base del cingolo. Ora qui, per la prima volta, c'era una gru cingolata costruita per essere una gru di sollevamento anziché un escavatore. Queste macchine da 60 tonnellate, ora designate 3900, furono le antenate di un modello che ebbe un tale successo da essere 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 il macchinario di coperta, consentendo così un'attuazione estremamente fluida 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 non spegnendo 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 della 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 non spegnendo 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 della 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 non spegnendo 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 della gru a vapore. Il controllo del carico era andato al punto di partenza.

È un gioco della 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 caricatore di materiale costruito da Austin-Western durante la guerra. Soprannominata Anteater, questa macchina era montata su un cingolo IH e vantava comandi idraulici. Fu solo dopo la guerra, tuttavia, che fu introdotta una vera gru idraulica. Costruita da Milwaukee Hydraulics Corporation e denominata Hydrocrane, è arrivata sul mercato alla fine del 1946 e il concetto di gru idraulica non ha 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.







Catalogo Brown Hoisting, 1919 foto La Brown Hoisting Machinery Company di Cleveland, Ohio, ha offerto questa tipica gru locomotiva a vapore con braccio a traliccio all'inizio del secolo