Pelle mécanique hydraulique

La pelle mécanique hydraulique est un engin de chantier également connu sous le nom de pelle hydraulique[1], pelleteuse ou excavatrice. Quand elle est de petite taille, on parle de minipelle, de midipelle ou encore de micropelle (lorsque l'engin pèse moins de deux tonnes).

Pour les articles homonymes, voir Pelle (outil).

Une pelle hydraulique.

Ce matériel ne doit pas être confondu avec une tractopelle qui est l'association d'une pelle hydraulique et d'un chargeur sur pneus ou d'un tracteur, et qui dispose de moins d'axes de mobilité (et notamment, qui ne dispose pas de la rotation de l'ensemble cabine / outil).

Morphologie

Pelle mécanique New Holland Kobelco E215.

La pelle hydraulique est constituée d'un châssis porteur à chenilles ou à pneus, surmonté d'une tourelle dotée d'une rotation continue sur 360 degrés. Cette tourelle porte le moteur, les organes hydrauliques (pompe, moteurs, vérins), le poste de conduite et l'équipement (bras, flèche, balancier et godet).

Châssis

Il est composé d'une structure mécano-soudée, souvent en « X ». Sur sa partie supérieure, il est conçu pour pouvoir supporter la tourelle et sa partie inférieure pour pouvoir accueillir les longerons qui comportent le système de déplacement (chenilles ou pneus). On y trouve également des équipements comme les lames ou les stabilisateurs (pour les pelles sur pneus).

Pour les pelles sur chenilles, il existe plusieurs types de châssis :

  • LC : le plus répandu, voie et empattement longs ;
  • WLC : exclusivement chez Liebherr, il diffère de la version LC par une voie plus importante ;
  • NLC : le plus souvent présent sur les pelles de plus de 25 tonnes, il leur permet de ne pas dépasser 3 mètres de large ;
  • CK : conçu par Poclain qui avait diminué la voie et l’empattement pour pallier un problème d'usure.

Chenilles

Minipelle Case CX31B équipée d'une lame.

Plus les chenilles sont larges, plus la pression au sol (exprimée en décanewtons par centimètre carré) est faible ; les machines qui vont dans les marais peuvent avoir des patins de 1 200 mm, une machine normale de 20 t a des patins de 500 à 700 mm. En revanche, pour des terrains durs, il faut des patins ou tuiles peu larges, sinon ils risqueraient de se briser. De même, plus les chenilles sont larges, plus l'usure des chenilles augmente et plus on abime le terrain dans les virages. L'énergie nécessaire au virage augmente également. La largeur idéale d'une chenille est donc un compromis : « Aussi étroit que possible mais aussi large que nécessaire ».

La stabilité dépend de la surface totale définie par la limite extérieure des chenilles. En conséquence, plus les chenilles sont longues et écartées, plus la machine est stable. Le poids du châssis et des chenilles jouent aussi un rôle : plus il est important, plus la machine est stable.

Certaines machines sont équipées de châssis télescopiques pour diminuer la largeur de transport et sur certains modèles, les chenilles peuvent être démontées pour le transport lorsqu'elles sont trop lourdes.

Certaines pelles à pneus sont équipées de stabilisateurs, sans lesquels la pelle bougerait et risquerait de se renverser, ou sont dotées d'un système qui bloque les essieux et empêche la pelle de trop tanguer. Elles sont le plus souvent utilisées sur des surfaces stables et des distances importantes à parcourir. En complément, sur les minipelles, les midipelles et les pelles à pneus, une lame est installée sur le châssis pour augmenter la stabilité. Cet accessoire est également utilisé pour reboucher les tranchées.

Tourelle

Elle est composée de la cabine (en option, comme un arceau de sécurité, sur certaines minipelles), du moteur, de pompes hydrauliques, de réservoirs, du contrepoids et de distributeurs. L'équipement est fixé par le biais d'une liaison pivot.

Équipements

Pelle à flèche monobloc.
Schéma de fonctionnement d'une flèche monobloc.

Flèche

Elle est reliée à la tourelle par l’intermédiaire d'une liaison pivot. Pour faire varier son inclinaison, trois configurations sont possibles :

  • un vérin sur la flèche (pour les pelles de moins de 2 tonnes)[2],[3].
  • un vérin sous la flèche (pour les pelles de moins de 10 tonnes).
  • deux vérins latéraux (pour toutes les autres).

Il existe différentes conceptions de flèche :

  • les monoblocs : ce sont les plus robustes et donc les plus adaptées aux applications sévères (carrières, terrassement de grande masse, brise-roche hydraulique (BRH), etc.) ;
  • les « volées variables » ou « triples articulations » : la flèche est séparée en deux, l'opérateur peut faire varier la volée de la flèche grâce à une articulation de celle-ci. On les trouve sur beaucoup de pelles à pneus, cela offre l'avantage de pouvoir travailler dans un espace plus restreint ;
  • les dé-portables : elles permettent de travailler parallèlement à l'axe du châssis sans être dans son alignement. Ce type de flèche est d'une conception plus fragile et est donc réservé à des applications où les contraintes ne sont pas trop importantes.


Balancier

Il s'agit de la pièce intermédiaire entre la flèche et le godet. La principale caractéristique de cet élément est sa longueur :

  • plus il est court, plus la force de pénétration sera élevée (principe du bras de levier). Les balanciers courts sont essentiellement employés sur les pelles de production (d'un poids supérieur à 50 tonnes). Les temps de cycle sont réduits, le besoin de modifier la position du balancier se faisant moins sentir ;
  • plus il est long, plus la machine sera performante pour des opérations de talutage et de nivellement ;
  • il existe des pelles possédant un équipement « longue portée », il s'agit de l'association d'une flèche longue et d'un balancier long. Ces pelles sont amenées à travailler sur la création et l'entretien de berges, à des travaux de curage de plans d'eau, à des excavations profondes, etc.

Godet

Il existe différentes largeurs de godets, en fonction du débit recherché, du type de terrain, de la largeur de la fouille à ouvrir, etc. Certains godets ont une forme spécifique : triangulaires, ils permettent d'ouvrir des fossés de même géométrie, et peuvent être fabriqués sur mesure en fonction des dimensions recherchées pour l'ouvrage à terrasser. Le godet peut être remplacé par d'autres outils : brise-roche hydraulique (BRH) pour casser les terrains très durs, pince pour saisir et positionner finement des blocs d'enrochement ou autres matériaux (ex. : carcasses de voiture), électroaimant (manutention de ferrailles).

Brise-roche hydraulique

Le brise-roche hydraulique (BRH) est un autre accessoire qui peut être ajouté à la minipelle, ou à sa grande sœur, la pelleteuse. Il permet d'agir comme un marteau-piqueur, il a d'ailleurs pour synonyme « marteau brise-roche » ou « marteau hydraulique ». Fixé à l'extrémité du bras de la machine, il est utilisé pour de la démolition par exemple ou l'abattage de roche. Cet outil est très utilisé pour les travaux de terrassement.

Quelques chiffres

  • Le poids d'une pelle hydraulique sur pneus peut atteindre 127 t environ[4] et 980 t environ pour celles sur chenilles[5].
  • La puissance peut atteindre 490 ch[réf. nécessaire] environ pour les pelles sur pneus et 3 800 ch (deux moteurs de 1 900 ch)[6] environ pour les pelles sur chenilles.
  • La vitesse maximale de translation (déplacement) est de l'ordre de 4 km/h sur chenilles et 35 km/h sur pneus.
  • Pour l'année 2005, environ 3 450 pelles sur chenilles, 1 850 pelles sur pneus et 8 600 minipelles ont été vendues en France[7].
  • Pour l'année 2010, environ 2 117 pelles sur chenilles, 1 174 pelles sur pneus et 2 117 minipelles ont été vendues en France[8].

Principaux paramètres d'utilisation

  • La capacité du godet (de 300 L à 42 m3)[9].
  • La hauteur de chargement et de déversement du godet.
  • La profondeur maximale de chargement du godet en équipement rétro.
  • La force de pénétration (cavage).
  • La force d'arrachage.

Utilisations

Pelle (sans bras de démolition) sur remorque à 3+5 essieux.
Pelle faisant de la démolition.
Excavatrice ER1250 sur la mine de charbon de Tugnui, Bouriatie, Russie

La pelleteuse est utilisée par exemple pour des travaux :

  • de terrassement (industries du bâtiment et travaux publics) ;
  • d'extraction (chargement de matériaux dans une carrière…) ;
  • maritimes (extension de port, désensablement, etc.) ;
  • d'assainissement (terrassement de fouille, pose de tuyaux, etc.) ;
  • de réalisation et nettoyage de fossés et de talus… ;
  • de fouilles archéologiques (à la fois pour le décapage initial, le terrassement, l’évacuation des déblais, et la fouille par niveaux successifs d’une épaisseur d’environ un centimètre) ;
  • de manutention (déchargement et pose de conduites d'assainissement, chargement-déchargement de bateaux, de camions ou alimentation de broyeur, etc.) ;
  • de fondations spéciales (forage, parois moulées, etc.), la pelle sera équipée du matériel : mouton, sonnette, etc. ;
  • de démolition ou de triage : la pelle peut être équipée de pinces hydrauliques ;
  • de creusement de tranchées et fondations ;
  • de remblaiement de terrain ;
  • d'essouchage.

Catégories

BRH NPK monté sur une minipelle Wacker Neuson.
Minipelle Ammann.
  • Une pelle jusqu'à t est une minipelle de catégorie A de la recommandation R482 modifiée de la CNAM.
  • Une pelle à déplacement séquentiel relève de la catégorie B1 de la recommandation R482 modifiée.
  • Une pelle de 5 à 10 t est une midipelle (nom très peu utilisé, généralement remplacé par minipelle).
  • Une pelle de 10 à 30 t est une pelle de taille moyenne.
  • Une pelle de 30 à 100 t est une pelle d'excavation de masse (lourde).
  • Une pelle de 100 t et plus est une pelle minière dite « de production ».

(Donné à titre indicatif.)

Constructeurs

Notes et références

  1. Engins de terrassement et machines de génie civil, recueils de normes, AFNOR, 2015
  2. « Mini-Pelles Kubota KX019-4 - Kubota Europe SAS », sur Construction Machinery (consulté le )
  3. Wacker Neuson, « Pelles Sur Chenilles Zero Tail », sur Wacker Neuson (consulté le )
  4. Liebherr A 974 B.
  5. Terex RH 400.
  6. (en) Hitachi EX 8000 [PDF], sur hcme.com.
  7. Cisma-Seimat.
  8. Évolution du matériel 2009-2010 [PDF], sur seimat.com.
  9. Liebherr R9800, sur liebherr.com.

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe

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