Ciężkie maszyny budowlane
3000 r. p.n.e. - VI w. p.n.e. Pierwszym typem maszyny dźwigowej był starożytny żuraw (1) tak zwany shaduf, który był używany pierwotnie do podnoszenia wody w celu nawadniania. Wynaleziono go w Mezopotamii. Następnie shaduf pojawił się w technologii starożytnego Egiptu ok. 2000 r. p.n.e. Dźwig do podnoszenia ciężkich ładunków został opracowany przez starożytnych Greków. Zapis archeologiczny pokazuje, że nie później niż ok. 515 r. p.n.e. na kamiennych blokach greckich świątyń zaczynają pojawiać się charakterystyczne nacięcia.
I wiek p.n.e. Rzymski inżynier Witruwiusz w swoim traktacie "De architectura" opisał ciężki sprzęt i jego przeznaczenie w starożytnym Rzymie. Niektóre z opisywanych przez niego urządzeń podobne są do współczesnych dźwigów(2). Dźwigi te miały zazwyczaj konstrukcję drewnianą i często wykorzystywały do napędu koła jezdne. Rzymianie stworzyli również inne rodzaje budowlanego sprzętu, np. konstrukcje podobne do kafarów, które były często używane, tak jak dzisiaj, do budowy mostów.
XV-XVI w. Giovanni Fontana skonstruował w XV wieku urządzenie, które funkcjonowaniem przypominało późniejszą koparkę jednonaczyniową. W ziemię wbijana była zaostrzona rynna, a urobek wydobywany był na powierzchnię. W kolejnych latach Leonardo da Vinci stworzył wiele projektów młynów, maszyn oraz silników, które były napędzane za pomocą wody. Dodatkowo stworzył plany i modele, w jaki sposób można używać dźwigni i wyciągów, aby ułatwić sobie pracę na także na budowie.
1475 Pierwsze kafary o konstrukcji bliskiej współczesnej datuje się na XV wieku. Rysunek techniczny kafara pojawił się w traktacie Francesca di Giorgio Martiniego "Trattato di Architectura". Jednakże pierwsze prawdziwe maszyny budowlane tego rodzaju zostały pierwszy raz zastosowane na początku XVII wieku.
1796-1839 Są zapisy historyczne o niejakim Grimshaw z firmy Boulton & Watt, który opracował w 1796 r. pierwszą koparkę napędzaną parą. W 1833 roku William Brunton opatentował kolejną koparkę napędzaną parą, której szczegóły techniczne przedstawił w 1836 roku. Dojrzała konstrukcja koparki parowej została opracowana przez Williama Otisa (3), który otrzymał patent na swój projekt w 1839 roku.
Pierwsze maszyny tego rodzaju określane były jako "częściowo obrotowe", ponieważ wysięgnik nie mógł wówczas obracać się o 360 stopni. Były one budowane na podwoziu szynowym, na którym montowano kocioł i silniki napędowe. Napęd na koła przenoszony był za pomocą napędu łańcuchowego na osie. W miejscach, gdzie koparka miała pracować, robotnicy układali tymczasowe tory kolejowe, które w razie potrzeby były przestawiane.
Koparki parowe stały się bardziej popularne w drugiej połowie XIX wieku. Początkowo były wyposażone we wciągarki łańcuchowe, ale pojawienie się stalowej liny w latach 70. XIX wieku pozwoliło na łatwiejsze mocowanie do wciągarek. Późniejsze maszyny były wyposażane w gąsienice, co eliminowało konieczność stosowania szyn. Obracająca się o 360° koparka została opracowana w Anglii w 1884 roku.
Lata 30. XIX w. Polski filozof, matematyk i wynalazca Józefa Maria Hoene-Wroński(4) opracowuje koncepcję napędu gąsienicowego. Dzięki zastąpieniu kół kompletnym pasmem lub bieżnikiem z płyt gąsienicowych większa powierzchnia rozkłada ciężar pojazdu na miękkim podłożu bez zapadania się.
Lata 50.-60. XIX w. Przed około 1850 r. "walec parowy" oznaczało stacjonarną maszynę do walcowania i gięcia stalowych płyt dla kotłów i statków. Od tego czasu określenie to oznaczało również pojazd.
Wczesny walec parowy został zademonstrowany przez Louisa Lemoine’a we Francji w 1860 r., a w Wielkiej Brytanii w 1863 r. przez Williama Clarka i wspólnika W.F. Batho. Firma Aveling & Porter była pierwszą, która z powodzeniem sprzedawała ten produkt w celach komercyjnych, a następnie stała się największym producentem na świecie.
W 1866 r. wyprodukowała prototyp z walcami o szerokości 3 stóp, montowanymi na tylnej części standardowego silnika trakcyjnego o mocy nominalnej 12 koni mechanicznych. Ta eksperymentalna maszyna została opisana przez lokalne gazety jako "pierwszy na świecie walec parowy" i wywołała publiczne widowisko. W 1867 roku parowy walec drogowy został opatentowany, a firma rozpoczęła produkcję pierwszego praktycznego walca parowego - walce nowej maszyny były zamontowane z przodu zamiast z tyłu i ważyła ona ponad 30 ton. Maszyna została przetestowana na Military Road w Chatham, Star Hill w Rochester oraz w Hyde Parku w Londynie i okazała się ogromnym sukcesem.
1852-82 William George Armstrong(5) buduje koparkę, która wykorzystywała systemy hydrauliczne zamiast mechanicznych do przenoszenia napędu na części robocze. Maszyna ta była napędzana parą i była używana do pomocy w budowie stoczni.
Ok. 1876 r. jego przedsiębiorstwo Armstrong’s Hydraulic Works buduje w angielskim Elswick we współpracy z inną firmą 120-tonowy dźwig nożycowy z hydraulicznym siłownikiem do podnoszenia ładunku, zasilany wodą pod ciśnieniem 900 psi. Nożyce zostały wykorzystane do transportu 100-tonowych luf armatnich do Włoch.
Pierwsza koparka wykorzystująca technologię hydrauliczną została zbudowana w 1882 roku przez jego kolejną firmę, Sir W.G. Armstrong & Company i została użyta przy budowie doków w Hull. Do obsługi funkcji hydraulicznych używano wody. Nie była to w pełni maszyna hydrauliczna, ale hybryda, która wykorzystywała liny do obsługi łyżki, z siłownikiem hydraulicznym obsługującym zestaw kół zwielokrotniających.
1892 Amerykański wynalazca John Froelich zbudował pierwszy stabilnie działający ciągnik napędzany silnikiem spalinowym, wyposażony w biegi przednie i tylne.
1896 Pierwszy pojazd ciężarowy (6). Był to wóz konny wyposażony w silnik spalinowy stworzony przez Gottlieba Daimlera. Napęd przenoszony był na oś tylną za pomocą pasa transmisyjnego napędzającego poprzeczny wał, który był połączony z kołami za pomocą zębatek.
1896-1910 Kolejnym ważnym krokiem w ewolucji nowoczesnych maszyn budowlanych było opracowanie ciężarowej wywrotki. Uważa się, że pojawiły się one już pod koniec XIX wieku. Wydaje się, że jednym z pierwszych był parowy wózek odśnieżający Thornycroft(7), opracowany w połowie lat 90. XIX w., wyposażony w specjalnie zaprojektowany mechanizm wywrotki. Jeden z pierwszych wozów samowyładowczych został opracowany przez firmy Fruehauf Trailer Corporation, Galion Buggy Co. i Lauth-Juergens, około 1910 roku. Mniej więcej w tym samym czasie inne firmy, takie jak Wood Hoist Co., wprowadziły wersje hydrauliczne.
1897 Pierwszą całkowicie hydrauliczną koparką, w której zastosowano tylko cztery siłowniki parowe bezpośredniego działania, bez lin i łańcuchów, była koparka Direct Acting zbudowana przez Kilgore Machine Company. Była ona zbudowana prawie w całości ze stali. Wszystkie ruchy były amortyzowane, co eliminowało wstrząsy i uszkodzenia podczas pracy.
1901 Pierwszym komercyjnym pojazdem gąsienicowym był Lombard Steam Log Hauler(8). Po różnych eksperymentach technicznych pojawiły się pierwsze komercyjnie udane ciężkie maszyny gąsienicowe. Opatentowany w 1901 roku przez Alvina Orlanda Lombarda, parowe wozidło kłód Lombarda odniosło wielki sukces. Później konstruktor stworzył pierwszy komercyjny ciągnik gąsienicowy, który jest przodkiem nowoczesnych gąsienicowych pojazdów budowlanych. Technologia ta została również wykorzystana podczas pierwszej wojny światowej, kiedy budowano pierwsze czołgi.
1920 Wczesne równiarki były ciągnięte przez ludzi i zwierzęta pociągowe. W erze motoryzacji, dzięki silnikom trakcyjnym, ciągnikom parowym, samochodom ciężarowym i traktorom, równiarki ciągnione zyskały na wielkości i wydajności. Pierwsza równiarka z własnym napędem została wyprodukowana przez firmę Russell Grader Manufacturing Company. Po zakupie firmy w 1928 r. przez Caterpillar przystąpiono do dalszej integracji ciągnika i równiarki w ramach jednej konstrukcji, zastępując gąsienice kołami, co zaowocowało powstaniem pierwszej samojezdnej równiarki z ogumieniem, Caterpillar Auto Patrol, w 1931 r.
1923 Farmer James Cummings i rysownik J. Earl McLeod tworzą projekt pierwszej spycharki-buldożera(9) we współczesnym rozumieniu tego określenia. Zaprojektowali duży, spychający ziemię lemiesz, który można było przymocować z przodu ciągnika. Ciągnik, którego używali, był przeznaczonym do orania pól kołowym. Ich patent na "dodatek do traktorów" został zatwierdzony w 1925 roku.
Jednak w tym samym, 1923 roku, gąsienicową konstrukcję z lemieszem spychającym zbudowała firma LaPlant-Choate Mfg. Co. z Cedar Rapids w stanie Iowa, do użytku na budowie Dixie Highway w Kentucky. Kluczowe cechy buldożera-spychacza to duży, przedni lemiesz i mocny silnik umożliwiający pchanie dużych ilości materiału. Powstało mnóstwo odmian i wariacji tego rodzaju spycharkowych maszyn, zarówno na gąsienicach, jak i na kołach z ogumieniem.
i J. Earla McLeoda
1929-38 Pierwsza udokumentowana rozkładarka do asfaltu została opracowana przez firmę Barber Greene Co. Opracowała maszynę wzorowaną na ówczesnych rozkładarkach do betonu, która mieszała i układała beton w jednym procesie.
W 1933 roku wynaleziono niezależny stół pływakowy, który w połączeniu z ubijakiem zapewniał jednolitą gęstość i grubość materiału. Harry Barber złożył wniosek patentowy na "Maszynę i proces układania dróg" w dniu 10 kwietnia 1936 roku i otrzymał go w 1938 roku. Główne cechy rozściełacza opracowanego przez Barber Greene Co. zostały od tamtej pory wykorzystane w większości rozściełaczy, choć wprowadzono ulepszenia w zakresie sterowania maszyną.
1949 Hans Liebherr opracowuje pierwszy mobilny żuraw wieżowy TK 10 (10), który okazał się łatwy w transporcie i mógł zostać wzniesiony w krótkim czasie. Tego rodzaju konstrukcje były potrzebne do budowy coraz wyższych budynków.
1953 W Wielkiej Brytanii powstają pierwsze konstrukcje koparko-ładowarek firmy JCB. Były to jednak tylko prototypy. Pierwsza na świecie koparko-ładowarka została wprowadzona na rynek amerykański przez firmę J.I. Case w 1957 roku. Jej model 320 był pierwszą na świecie seryjną koparko-ładowarką.
1954 Firma Demag (obecnie Komatsu) tworzy pierwszą w pełni hydrauliczną koparkę gąsienicową 360°, takiego typu, jaki znamy dzisiaj. Model Hydraulikbagger z 1954 r. był napędzany 3-cylindrowym silnikiem Diesla o mocy 42 KM i osiągał prędkość 2,5 mph, przewożąc przy tym około pół metra sześciennego materiału. Była to maszyna kompaktowa, wydajna, zwinna i produktywna, nadająca się do małych i średnich projektów budowlanych.
Niektóre rodzaje maszyn budowlanych
Jeśli chodzi o przeznaczenie, to wyróżnia się maszyny:
- do robót ziemnych: pogłębiarki, spycharki i koparki;
- koparki
- ładowarki łyżkowe
- maszyny do płaskiego odspajania gruntu
⋅ spycharki
⋅ zgarniarki
⋅ równiarki
⋅ zrywarki
- maszyny do zagęszczania gruntów
⋅ walce
⋅ zagęszczarki
⋅ ubijarki
⋅ ubijaki - do robót fundamentowych: wyciągarki pali, kafary;
- do przygotowania kruszywa: płuczki, młyny, kruszarki, przesiewniki;
- do przygotowania zapraw i mieszanek betonowych: mieszarki, betoniarki, betonownie, maszyny do zagęszczania masy betonowej;
- do robót betoniarskich: pompy, wibratory;
- do prac wykończeniowych: cykliniarki, torkretnice, tynkownice, frezarki do betonu;
- do transportu: żurawie, ładowarki, przenośniki, maszyny transportu samochodowego;
- do robót drogowych nawierzchni drogowej: ubijaki, walce, rozściełacze do asfaltu, stabilizatory podłoża, frezarki asfaltu;
- do budowy nawierzchni kolejowych;
- urządzenia do hydromechanizacji i odwadniania;
- pogłębiarki
- pompy
- rurociągi
- zestawy igłofiltrowe
- zestawy igłostudzienne
- filtry studzienne
- urządzenia wiertnicze
- wiertnice
- wodomiotacze
- ssawniki
- zagęszczacze pulpy i oddzielacze urobku - urządzenia pomocnicze, agregaty prądotwórcze, zawiesia.
M.U.
