世界第一台蒸汽动力铲

1825年，世界上第一条铁路在英国通车，由此各资本主义国家都开始建设铁路，美国也在1830年有了第一条铁路。
       修建铁路首先要进行的就是土方工程。为了提高生产率，蒸汽动力逐渐从纺织业和交通运输业走向了土方工业，替代了缓慢的人力畜力开挖的土方工程。
      1835年，美国费城的铁路工程承包商威廉•奥的斯（Otis ），发明了世界第一台蒸汽铲，取名“费城”铲，2年后正式投入使用，并在4年后获得专利。从此，蒸汽动力以挖铲为切入点，正式进入工程机械行业
    “费城”铲的设计比较简单，和起重机差不多的桅杆和大臂，装在大臂上的斗杆，蒸汽机驱动卷扬机通过链条和滑轮组提升或降下挖斗，负责伸缩斗杆的齿轮也靠链传动。两边各有一人用绳牵引实现大臂的回转，同时还负责操作斗门闩。整套装置包括锅炉安放在四轮铁路平车上，通过不断延伸铁轨实现带状开挖，比较适合铁路工程建设。人们一般称之为铁路铲。

毫无疑问，“费城”铲是一项伟大的发明。当“费城”铲以人力和畜力无法企及的效率工作时，中国还是道光年间，而美国还没有开发西部，南方还在大量使用黑N。
    “费城”铲的回转机构仅仅在前部吊杆的部分，回转角度有限，还得靠人力实现；蒸汽机功率也不大，挖掘力小，斗容也小，动作也不会很快；需要加煤加水，还需要不断铺设轨道，整体的效率是很低的，尽管还存在种种缺憾，但“费城”铲作为开山鼻祖建立了一个范本，至今在世界各大露天矿山里叱咤风云的巨型电铲，仍沿用着“费城”铲的基本形式。

“费城”铲的原型

1872年，改良后的“费城”铲在新泽西州建设铁路工程

遗憾的是奥的斯没等改进自己的设计便在1839年英年早逝，时年26岁，令人叹息。由于多方面的因素，奥的斯死后，“费城”铲的生产陷于停顿，直到奥的斯家族在19世纪50年代以后开始重新生产，但产量很少
    奥的斯的专利过期后，很多公司进入这一领域，此时各种建设对蒸汽铲的需求也急剧增加，也就是在19世纪70年代以后，蒸汽铲才进入黄金发展期，并不断得到改进。
    这一时期，除了在大湖地区特别是俄亥俄州涌现了若干厂商外，英国和德国也有了自己的蒸汽铲厂商。这一时期，发达国家的铁路大规模建设已经完成或接近尾声，原本设计用来铁路建设的蒸汽铲被更多应用在运河、矿山等其他领域。
    在19世纪末开凿曼彻斯特运河时已经开始大规模使用蒸汽铲了，到20世纪初开凿巴拿马运河时，蒸汽铲发挥了关键作用，使得美国人能够完成法国人留下的烂摊子。这一时期典型的施工方式是，在蒸汽铲的轨道旁边平行铺设铁轨，出渣的小车由人力或畜力或蒸汽机车牵引

1887年英国拉斯顿蒸汽铲在曼彻斯特运河工程

针对早期蒸汽铲的缺点，为了提高挖掘能力和效率，适应更大更艰难的工程，各厂商不断进行改进。蒸汽机功率不断加大，大臂和斗杆不断加长，斗容不断加大，体积和重量也相应增加，轮、轴数量也相应增加，但这还不够，底盘是个大问题。为了更灵活地挖掘，适应各种工作场合，19世纪80年代英国人发明了全回转装置，但直到20世纪20年代才被普遍采用。

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