22. Исторические этапы развития грузоподъемных машин

Первые экземпляры грузоподъемных механизмов и устройств появились еще в глубокой древности. На самом раннем этапе развития у человечества уже остро возникла потребность в подъеме различных тяжелых грузов. Примером успешной работы грузоподъемной техники могут служить египетские пирамиды, сложные архитектурные объекты и строения древнего Рима, гидротехнические сооружения в Китае.

Существует теория, согласно которой первый грузоподъемный механизм представлял собой конструкцию, состоящую из рычагов, катков и наклонных плоскостей, систем противовесов. Использовался данный грузоподъемный механизм без помощи цепей, канатов и тросов. Уже позже при грузоподъемных работах начали использовать подъемники с применением дополнительных  элементов – веревок, сплетенных веток, которые являлись аналогом современных стальных канатов и тросов. Грузоподъемное устройство в Древней Греции называлось «журавль», в переводе на немецкий – «краних», что послужило причиной назвать русский грузоподъемный механизм – «кран». С помощью крана проводились строительные работы по возведению крепостных стен, также, подъемный кран широко применялся для театральной бутафории.

В Индии, древнем Китае, в странах Востока подъем воды осуществлялся с помощью рычажных подъемников, еще до н.э. в Китае активно применялись  вертикальные и горизонтальные вороты с ручным приводом. При строительстве конных ворот, транспорта, подъеме руды из шахт древние греки использовали сложные подъемные установки и конструкции, полиспасты (от греч. натягиваемый многими верёвками или канатами). Полиспаст представляет из себя современную таль. Грузоподъёмное устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенное для выигрыша в силе (силовой полиспаст) или в скорости (скоростной полиспаст). Этот подъемный механизм включал в себя наклонные столбы, раскрепленные канатами, которые имели переменные углы наклона к горизонту. К I веку до н. э. в Древнем Риме последующее усовершенствование подъёмных механизмов привело к созданию поворотных подъёмных кранов. Конструкция такого крана ограничивалась креплением на прочных деревянных брусьях, способных поворачиваться на катках в разные стороны. Максимальная высота подъёма груза таким механизмом достигала 12 метров. Также римляне стали основателями самого первого лифта - клетёвого подъёмника.

В XI-XII вв. дальнейшее совершенствование грузоподъемной техники переместилось на территорию Западной Европы, где происходило интенсивное развитие мореплавания, торговли и горно-металлургической промышленности, что способствовало строительству новых грузоподъёмных механизмов.

В XIV-XV вв. стала активно развиваться механика, что подстегнуло к совершенствованию конструкций грузоподъёмников. С появлением лебедок и полиспастов появилась возможность поднимать грузы большего веса, с большей скоростью затрачивая на работу меньше усилий. Благодаря соединению ворота с полиспастом или блоком появилось множество разнообразных конструкций похожих на поворотные и переносные краны. Таким образом, значительно повысилась грузоподъемность механизмов и эффективность работы по подъему грузов.

В XIV-XV вв. в Европе начали создавать стреловые, поворотные и цепные краны на деревянной основе с конным приводом через топчаки. Такие краны были более похожи на современные, чем все ранее созданные устройства.  Самое активное развитие строительства кранов приходится на конец  XVIII и начало XIX в., когда был изобретён паровой двигатель.

Все грузоподъёмные устройства и механизмы, которые были изобретены до XIX в. были выполнены на деревянной основе. Стальными были лишь некоторые детали механизмов, такие как крюки, оси, храповики.

Первый мостовой кран был построен в Париже в первой четверти XIX столетия, выполнен он был всецело из дерева. Использовались деревянные и деревянно-металлические мостовые и козловые кран вплоть до конца XIX в.

Все подъёмные механизмы, созданные до появления парового двигателя, приводились в действие мускульной силой животных или человека. Водные и ветряные двигатели редко использовались для грузоподъёмных машин. Усиленное развитие промышленности и транспорта в начале ХХ века привело к массовому строительству кранов большой грузоподъёмности с машинным приводом.

В Англии в 1846-1847гг. был введен в эксплуатацию первый кран с гидравлическим приводом. Работа такого механизма заключалась в подаче воды под давлением в рабочие цилиндры. Широкое распространение гидравлического привода на подъёмниках началось только во второй половине XIX в.

Наряду с кранами в 1811 г. В России был построен первый прототип современного экскаватора, который был оснащён несколькими небольшими ковшами и работал при помощи парового двигателя. Наряду с созданием конструкций портальных и мостовых кранов в 80-х годах XIX в. произошло строительство первого железнодорожного кабельного парового крана. В 1872 году в Англии был построен первый стационарный подъёмный кран с паровым двигателем, но из-за несовершенства конструкции они не приобрели всеобщего распространения. В конце XIX в. начали совершенствоваться паросиловые установки и постепенно они полностью вытеснили гидравлические краны.

В 1880 году немецкие изобретатели построили первый подъёмник, где движущей силой было электричество. Двигатель такого подъёмника состоял из зубчатых колёс и червячной передачи, которые зацеплялись с зубьями неподвижной направляющей рейки. В то же время в Германии осуществлялось строительство электрического мостового крана. Особенностью такого крана являлся привод всех механизмов от одного электродвигателя. Чуть позже и американцы начали использовать первый электрический мостовой кран, который обладал отдельные электроприводы для подъёмного механизма, перемещения грузовой тележки и передвижения крана. В 1885 и 1891 годах электрический привод начали использовать на стационарных, полупортальных и козловых кранах. Использование двигателя внутреннего сгорания для передвижных кранов началось с 1895 года.

В начале ХХ века активно развивалось жилищно-промышленное строительство, поэтому потребность в кранах различного назначения сильно возросла. Первый башенный кран с подъёмной стрелой был создан в 1914 г., а немногим раньше были созданы свободно стоящие поворотные стационарные и передвижные башенные краны.

С давних времён в России тоже использовали различные приспособления для поднятия тяжёлых грузов. Так, к примеру, знаменитый Царь-колокол весом в 130 т. был поднят в Московском Кремле в конце XVII века. Для его поднятия использовали ручные лебёдки, противовесы и рычаги.

Основными источниками энергии для грузоподъёмных устройств до XVIII века была сила падающей воды и мускульная сила животных или людей.

Самым уникальным событием было установка цоколя памятника Петру I, которая происходила в 1769 г.. Гранитный камень, который использовали для этого цоколя весил около 1000 пудов, и доставлялся на место использования при помощи лебёдки, полиспастов и катков с большого расстояния.

Установка 2-х ярусной колоннады Исаакиевского собора в 1828-1830 гг. и Александровской колонны в 1832 г. производилась при помощи деревянных лесов и воротов.

Дореволюционная Россия ещё около 150 лет на Костромском механическом заводе вела индивидуальное показное производство подъёмных кранов. В конце XIX в. крупнейшие машиностроительные заводы, такие как Сормовский, Брянский, Путиловский и Коломенский освоили выпуск различных типов подъёмного оборудования.