Pelle mécanique hydraulique

Lapelle mécanique hydrauliqueest unengin de chantierprésentant un outil pelle monté sur une tourelle. Elle est également connue sous le nom depelle hydraulique,pelleteuseouexcavatrice. Quand elle est de petite taille, on parle deminipelle, demidipelleou encore demicropelle(lorsque l'engin pèse moins d'une tonne). Développée en une multitude de versions, elle est utilisée engénie civilettravaux publics.
Ce matériel ne doit pas être confondu avec unetractopellequi est l'association d'un outil pelle hydraulique et d'unchargeur sur pneusou d'untracteur, et qui, notamment, ne dispose pas de la rotation de l'ensemble cabine/outil (tourelle).
Inventée en 1796, ce n'est qu'en 1836 qu'apparaît la première pelle brevetée munie d’une flèche mécanisée: lapelle à vapeur Otis. Les pelles sont alors toutes commandées à l'aide de treuils avec des chaînes et des câbles. C’est en 1897 que la société Kilgore Machine Co., basée à Minneapolis, dépose le brevet d’une pelle, toujours à vapeur, mais entièrement commandée par un système hydraulique. Les pelles de cette époque sont pratiquement toutes montées sur des rails et sont très peu mobiles. En 1904,Bucyrusfournit 77 des 101 énormes pelles à vapeur utilisées pour creuser lecanal de Panama. En 1912, Bucyrus fabrique la première pelle montée sur chenilles; la première pelle pouvant effectuer des rotations de 360° est la pelle à câbles Bucyrus 120-B (godet 3.2 m³/4 verges), commercialisée à partir de 1925. En 1914, la Ball Engine Co (fondée à Erie, Pennsylvanie en 1883) débute la production des pelles à vapeur Erie A (godet ½ verge), Erie B (¾ verge) et, en 1925, la Erie B2 (7/8 verge). Ces petites pelles, très bien conçues et durables, dominent le marché; elles contribuent à populariser l'usage des pelles à vapeur sur les chantiers de construction et dans les carrières. En 1927, Bucyrus et Erie fusionnent pour devenir Bucyrus-Erie dont toutes les pelles petit format seront fabriquées à Erie.  La Seconde Guerre mondiale amplifie la demande ce qui accélère l'évolution (histoire source). L'emploi de la pelle hydraulique se développe après 1945.
La sociétéPoclain,une entreprise française, a longtemps été leader mondial avec la pelle hydraulique développée en 1950 par son fondateur, Pierre Bataille.
La pelle hydraulique est constituée d'unchâssisporteur àchenilles, àpneusplus béquilles (pelle sur pneus) ou à pneus plus jambes (pelle-araignée). Il est surmonté d'une tourelle dotée d'une rotation continue sur plus de360 degrés. Cette tourelle porte le moteur, les organes hydrauliques (pompe,moteurs,vérins), le poste de conduite et l'équipement (bras, flèche, balancier etgodet). La liaison hydraulique entre le châssis et la tourelle est réalisée au moyen de connexions centrales concentriques àjoints tournants(inventionPoclain). La tourelle est équipée d'un ou deux moteurs hydrauliques de rotation et d'un frein de sécurité permettant son blocage au transport ou à l'arrêt.
Il est composé d'unestructure mécanosoudée, souvent en « X ».
Sur sa partie supérieure, il supporte la couronne de tourelle et, sur sa partie inférieure, il accueille les fixations du système de déplacement. On y trouve également des équipements comme une lame bull (sur minipelle, pelle tunnel…), les anneaux de traction, les stabilisateurs (pour les pelles sur pneus), parfois untreuil. Certains châssis de pelles sur pneus sont articulés et le moteur se trouve sur le châssis (Mecalac…) mais cette configuration reste peu fréquente.
Les pelles de chantier important sont majoritairement équipées de chenilles en acier. Les minipelles sont généralement équipées de chenilles caoutchouc (jusqu'à 10t). La capacité de franchissement d'obstacles d'une pelle à chenilles est impressionnante et est encore augmentée lorsque le conducteur se sert de la flèche et du godet comme d'une béquille.
Pour les pelles sur chenilles, il existe plusieurs types de châssis :
Plus les chenilles sont larges, plus la pression au sol (exprimée endécanewtonsparcentimètre carré) est faible ; les machines qui vont dans les marais peuvent avoir des patins de 1 200mm, une machine normale de 20ta des patins de 500 à 700mm. 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 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, notamment des minipelles, sont équipées de châssis télescopiques pour augmenter lavoie(travail sur pente) ou la diminuer (transport…) et sur certains modèles, les chenilles peuvent être démontées pour le transport lorsqu'elles sont trop lourdes ou trop larges.
Des pelles conventionnelles équipées de chenilles très larges (1,2m) présentent des aptitudes sur terrains instables. Les équipementsarctiquespermettant d'évoluer sur la neige sont similaires.
Le déplacement sur chenilles acier est lent (jusqu'à5km/henviron) et n'est qu'exceptionnellement autorisé sur la voie publique. Ces machines doivent être amenées sur chantier au moyen de remorques spécialisées, dites aussi « porte-char » et pour les plus grosses démontées avant transport. Certaines minipelles sur chenilles caoutchouc peuvent atteindre10km/h.
La pelle amphibie (parfoispelle marais) est assez similaire à la pelle à chenilles : les supports de chenilles sont remplacés par d'énormes caissons étanches (oupontons), éventuellement en aluminium, permettant à la machine de flotter. Les chenilles classiques sont remplacées par un jeu de chaînes à barrettes, parfois enélastomèreplus léger qui glisse sur les pontons et permet à la machine d'évoluer sur la terre ferme ou lesmarécages. En eaux peu profondes (1 à 4m), la machine peut être stabilisée par des béquilles longues appeléespiliers d'ancrage. En eaux profondes, les pontons sont doublés et la machine doit être mue par une hélice ; elle reçoit généralement un équipementlongue portée. Elle peut entraîner une pompe afin de préparer les travaux dans les marais ou les mines et peut être d'une aide précieuse lors d'inondation catastrophique.
Elle est placée sur châssis à deux (le plus fréquent) ou quatre roues directrices (autorisant la marche en crabe) ou exceptionnellement sur châssis articulé. Les quatre roues sont motrices et peuvent souvent être jumelées.
La plupart des pelles à pneus sont dotées d'un système qui bloque les essieux et empêche la pelle de trop tanguer et sont équipées de stabilisateurs ou béquilles et d'une lame sur châssis sans lesquels la pelle bougerait et risquerait de se renverser. Cet accessoire est également utilisé pour faciliter le chargement du godet ou reboucher les tranchées.
Elles sont beaucoup plus mobiles que les pelles sur chenilles et sont le plus souvent utilisées sur des surfaces stables avec des distances importantes à parcourir (travaux de voirie notamment). Elles peuvent être dotées d'une flèche triple articulation intéressante lorsque l'espace de travail est mesuré. Elles sont plus petites en général que les pelles sur chenilles en acier (jusqu'à 25tenviron pour les plus courantes).
Les pelles « rail-route » sont des engins à double jeu de roues pouvant passer de la route à la voie ferrée de manière autonome.
C'est en général une machine de taille modeste et peu stable, sa mise en œuvre peut dépendre de laprise de forceou de l'hydraulique d'untracteur; elle peut aussi comporter un moteur auxiliaire et être autonome une fois installée sur chantier. Elle est de moins en moins utilisée.
Elle est destinée aux chantiers maritimes et fluviaux, du rail…
La pelle-araignée se déplace grâce à des stabilisateurs perfectionnés oujambeset deux ou quatre roues. Elle est adaptée aux terrains très accidentés ou submergés, la machine peut en effet se redresser et s'équilibrer grâce à ses jambes. D'autre part, en rassemblant ses jambes, elle peut se faufiler dans des passages étroits. C'est cependant une machine complexe et peu répandue.
Elle porte :
L'ensemble est assujetti à lacouronne d'orientationet peut tourner indéfiniment dans les deux sens entraîné par un ou deux moteurs hydrauliques. Les minipelles et certaines petites pelles possèdent une liaison pivot supplémentaire verticale sur l'extérieur de la tourelle où est fixée la flèche, ce qui permet de la déporter pour travailler dans des endroits exigus ou au ras d'un mur par exemple.
Les pelles sur chenilles se conduisent à l'aide de manettes-pédales séparées, chaque chenille étant actionnée séparément. Leur inversion permet à la machine de pivoter sur place. Leur utilisation en pédale laisse les mains libres pour les joysticks de travail.
Toutes les pelles peuvent s'aider de la flèche pour prendre un virage, franchir un fossé trop large, descendre ou escalader des gradins, se tirer d'un bourbier.
Certains constructeurs de machines importantes proposent une cabine inclinable, surélevée ou déportable de façon à avoir une vue optimale sur le travail.
La longueur globale des équipements ou portée dépend de l'utilisation principale de la machine :
Elle est reliée à la tourelle par l’intermédiaire d'une liaison pivot. Pour faire varier son inclinaison, trois configurations sont possibles :
Il existe différentes conceptions de flèche :
Il s'agit de la pièce intermédiaire entre la flèche et le godet. La principale caractéristique de cet élément est sa longueur :
Il existe différentes largeurs de godets, en fonction du débit recherché, du type de terrain, de la largeur de lafouilleà 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. Il peut être muni d'un dispositif permettant de l'incliner latéralement (balancier latéral) ou de le faire tourner (rotateur hydraulique), de dents (godetripper) ; Il peut être associé à un fourchon permettant d'assurer la prise (godet grappin), à un système de concassage et/ou triage (godet concasseur et/ou trieur) des matériaux sur place. Monté sur trapèze, il garde sa position de cavage quelle que soit l'inclinaison du balancier.
Ce peut être un godetdrop(s'ouvrant par le fond), un godet inversé (tourné vers l'avant) appelégodet chouleur, configurations fréquentes pour les grosses pelles de production. Il peut être réduit à une simple lamebull.
La liaison à ergots et raccords hydrauliques automatique permet de changer rapidement de godet ou d'outil même sans quitter la cabine.
Lebrise-roche hydraulique(BRH) utilisé pour casser les terrains très durs, saisir et positionner finement des blocs d'enrochement ou autres matériaux (ex. :carcasses de voiture). Il agit comme unmarteau-piqueuret a pour synonyme « marteau brise-roche » ou « marteau hydraulique ». Il est utilisé pour la démolition, l'abattage de roche et les travaux deterrassement.
Variant rotatif du précédent.
Pince destinée à démolir et concasser les matériaux sur place.
Variante de la précédente.
Autre variante adaptée au travail forestier, appelée familièrement croque-souche.
Unebenne preneuseest composée de deux coquilles (enanglais:clamshell) se refermant pour prendre la charge et associée à un rotateur.
Elle est conçue sur le même principe que la benne preneuse avec un rotateur ; les coquilles sont remplacées par des fourches ou des pinces.
Destiné à la manutention de ferrailles, unélectroaimantpeut être monté sur rotateur.
Pour tasser des graves, installer despalplanches, positionner du béton frais.
Unetarièrehydraulique permet de creuser des trous de poteaux.
Dit aussimoutonhydraulique, pour enfoncer pieux, poteaux et palplanches.
Un corps dedraineuse-sous-soleusepeut être fixé sur la flèche pour la pose de drains en continu.
La tête d'abattage s'utilise sur des pelles mécaniques avec cabines protégées par des barreaux et qui permettent de faire en une seule opération l'abattage, l'ébranchage et l'empilage des grumes ; l'outil le plus simple est le grappin coupeur. Elles sont plus généralement montées sur des véhicules articulés à pneumatiques avec roues en tandem munies dechenilles de type Whiteet le bras parfois télescopique est monté sur un pivot indépendant de la partie moteur ; c'est ce qui représente la configuration la plus courante d'uneabatteuse. Le terme de « pelle-abatteuse » se justifie surtout pour des machines polyvalentes dont la tête standard peut  être remplacée par divers accessoires notamment de puissants grappins forestiers.
Les minipelles possêdent la plupart du temps (mais ce n'est pas une règle absolue) :
La pelleteuse est utilisée par exemple pour des travaux de :
(Donné à titre indicatif.)