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Calcul du Cycle Complet d’une Décapeuse

Calcul du Cycle Complet d’une Décapeuse en Terrassement

Comprendre le Cycle d'une Décapeuse

Une décapeuse (ou "scraper" en anglais) est un engin de terrassement puissant utilisé pour excaver, transporter, décharger et épandre de grandes quantités de matériaux (terre, sable, etc.) sur des distances moyennes à longues. Son efficacité est directement liée à son "temps de cycle", c'est-à-dire le temps total nécessaire pour accomplir une séquence complète d'opérations. Ce cycle se décompose typiquement en plusieurs phases : chargement, transport en charge, déchargement/épandage, transport à vide (retour), et les manœuvres. Calculer précisément ce temps de cycle est crucial pour estimer la productivité de l'engin et la durée globale des travaux de terrassement.

Données de l'étude

Nous devons estimer le temps de cycle d'une décapeuse pour un projet de terrassement.

Caractéristiques du chantier et de la décapeuse :

  • Distance de transport (de la zone de coupe à la zone de remblai) : \(800 \, \text{m}\)
  • Vitesse moyenne de la décapeuse en charge : \(15 \, \text{km/h}\)
  • Vitesse moyenne de la décapeuse à vide (au retour) : \(25 \, \text{km/h}\)
  • Temps fixe de chargement (avec l'aide d'un bouteur) : \(0.80 \, \text{minutes}\)
  • Temps fixe de déchargement et d'épandage : \(0.50 \, \text{minutes}\)
  • Temps fixe total pour les manœuvres (positionnement, virages) par cycle : \(0.70 \, \text{minutes}\)

Hypothèse : Les distances de transport en charge et à vide sont identiques. Les temps fixes incluent toutes les accélérations et décélérations nécessaires.

Schéma du Cycle d'une Décapeuse
Phases du Cycle de la Décapeuse Zone Coupe (Chargement) Zone Remblai (Déchargement) Transport (chargé) 800m / 15km/h Retour (vide) 800m / 25km/h Manœuvres Manœuvres

Illustration des différentes phases du cycle d'une décapeuse.

Questions à traiter

  1. Calculer le temps de transport en charge (en minutes).
  2. Calculer le temps de retour à vide (en minutes).
  3. Calculer le temps de cycle total de la décapeuse (en minutes).

Correction : Calcul du Cycle Complet d'une Décapeuse

Question 1 : Temps de transport en charge (\(T_{\text{transport}}\))

Principe :

Le temps de transport est le temps que met la décapeuse pour aller de la zone où elle a été chargée (zone de coupe) jusqu'à la zone où elle va décharger sa terre (zone de remblai). Pour calculer ce temps, nous utilisons la formule de base : Temps = Distance / Vitesse. Il est très important que les unités soient cohérentes. La distance est en mètres (m) et la vitesse est en kilomètres par heure (km/h). Nous devons convertir les unités pour qu'elles correspondent, généralement en convertissant la vitesse en mètres par minute (m/min) si nous voulons le temps en minutes, ou les kilomètres en mètres et les heures en minutes.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Temps (minutes)} = \frac{\text{Distance (m)}}{\text{Vitesse (m/minute)}}\]

Conversion de la vitesse : Pour convertir km/h en m/min : \(1 \, \text{km} = 1000 \, \text{m}\) \(1 \, \text{heure} = 60 \, \text{minutes}\) Donc, Vitesse (m/min) = Vitesse (km/h) \(\times \frac{1000}{60}\)

Données spécifiques :
  • Distance de transport : \(800 \, \text{m}\)
  • Vitesse en charge : \(15 \, \text{km/h}\)
Calcul :

Étape 1 : Convertir la vitesse en charge en m/min.

\[ \begin{aligned} \text{Vitesse en charge (m/min)} &= 15 \, \text{km/h} \times \frac{1000 \, \text{m/km}}{60 \, \text{min/h}} \\ &= 15 \times \frac{1000}{60} \, \text{m/min} \\ &= 15 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &= 250 \, \text{m/min} \end{aligned} \]

Étape 2 : Calculer le temps de transport.

\[ \begin{aligned} T_{\text{transport}} &= \frac{800 \, \text{m}}{250 \, \text{m/min}} \\ &= 3.20 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le temps de transport en charge est de \(T_{\text{transport}} = 3.20 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si une décapeuse parcourt 1000 m à une vitesse de 200 m/min, combien de temps cela prend-il ?

Question 2 : Temps de retour à vide (\(T_{\text{retour}}\))

Principe :

Le temps de retour est le temps que met la décapeuse pour revenir de la zone de remblai (où elle a déchargé) à la zone de coupe (où elle va se recharger). Elle est maintenant vide, donc elle peut généralement rouler plus vite. Le calcul est similaire à celui du temps de transport : Temps = Distance / Vitesse. Nous utiliserons la même distance (selon l'hypothèse) mais la vitesse à vide, qui est plus élevée. Encore une fois, attention aux unités.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Temps (minutes)} = \frac{\text{Distance (m)}}{\text{Vitesse (m/minute)}}\]

Conversion de la vitesse : Vitesse (m/min) = Vitesse (km/h) \(\times \frac{1000}{60}\)

Données spécifiques :
  • Distance de retour : \(800 \, \text{m}\)
  • Vitesse à vide : \(25 \, \text{km/h}\)
Calcul :

Étape 1 : Convertir la vitesse à vide en m/min.

\[ \begin{aligned} \text{Vitesse à vide (m/min)} &= 25 \, \text{km/h} \times \frac{1000 \, \text{m/km}}{60 \, \text{min/h}} \\ &= 25 \times \frac{1000}{60} \, \text{m/min} \\ &= 25 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &\approx 416.67 \, \text{m/min} \end{aligned} \]

Étape 2 : Calculer le temps de retour.

\[ \begin{aligned} T_{\text{retour}} &= \frac{800 \, \text{m}}{416.666... \, \text{m/min}} \\ &= 1.92 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le temps de retour à vide est de \(T_{\text{retour}} = 1.92 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire 2 : Une décapeuse retourne sur 600 m à 30 km/h. Combien de temps (en minutes) cela prend-il ? (Rappel : 30 km/h = 500 m/min)

Question 3 : Temps de cycle total de la décapeuse (\(T_{\text{cycle}}\))

Principe :

Le temps de cycle total est la somme de tous les temps passés dans chaque phase du travail de la décapeuse. Cela inclut :

  • Le temps de chargement (donné comme un temps fixe).
  • Le temps de transport en charge (calculé à la Q1).
  • Le temps de déchargement et d'épandage (donné comme un temps fixe).
  • Le temps de retour à vide (calculé à la Q2).
  • Le temps pour les manœuvres (virages, positionnement pour charger/décharger, donné comme un temps fixe).
Il suffit d'additionner tous ces temps pour obtenir la durée totale d'un cycle complet.

Formule(s) utilisée(s) :
\[T_{\text{cycle}} = T_{\text{chargement}} + T_{\text{transport}} + T_{\text{déchargement}} + T_{\text{retour}} + T_{\text{manœuvres}}\]
Données spécifiques :
  • Temps de chargement (\(T_{\text{chargement}}\)) : \(0.80 \, \text{minutes}\)
  • Temps de transport (\(T_{\text{transport}}\)) : \(3.20 \, \text{minutes}\) (de Q1)
  • Temps de déchargement (\(T_{\text{déchargement}}\)) : \(0.50 \, \text{minutes}\)
  • Temps de retour (\(T_{\text{retour}}\)) : \(1.92 \, \text{minutes}\) (de Q2)
  • Temps de manœuvres (\(T_{\text{manœuvres}}\)) : \(0.70 \, \text{minutes}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{cycle}} &= 0.80 \, \text{min} + 3.20 \, \text{min} + 0.50 \, \text{min} + 1.92 \, \text{min} + 0.70 \, \text{min} \\ &= 7.12 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le temps de cycle total de la décapeuse est de \(T_{\text{cycle}} = 7.12 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire 3 : Si T_charge=1min, T_transp=4min, T_décharge=0.5min, T_retour=3min, T_manœuvre=0.5min, quel est le T_cycle ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Pour calculer un temps de parcours, si la distance est en mètres et la vitesse en km/h, que doit-on faire en premier ?

2. Le temps de cycle total d'une décapeuse est :

3. Une décapeuse parcourt 500m à 10 km/h, puis revient sur 500m à 20 km/h. Temps fixes : chargement 1min, déchargement 0.5min, manœuvres 0.5min. Quel est le temps de cycle total ? (10km/h \(\approx\) 166.67 m/min; 20km/h \(\approx\) 333.33 m/min)

Glossaire

Décapeuse (Scraper)
Engin de terrassement automoteur ou tracté, équipé d'une benne (ou "bol") avec un bord d'attaque coupant, capable d'araser, de charger, de transporter, de décharger et d'épandre des matériaux meubles.
Cycle d'une Décapeuse
Séquence complète des opérations effectuées par une décapeuse : chargement, transport en charge, déchargement et épandage, retour à vide, et manœuvres associées.
Temps de Cycle
Durée totale nécessaire pour accomplir un cycle complet d'opérations. C'est un indicateur clé de la productivité.
Zone de Coupe (ou d'Emprunt)
Endroit où la décapeuse prélève les matériaux.
Zone de Remblai (ou de Dépôt)
Endroit où la décapeuse décharge et épand les matériaux.
Temps Fixes
Durées relativement constantes pour certaines phases du cycle (chargement, déchargement, manœuvres) qui dépendent moins de la distance de transport que des caractéristiques de l'engin et du site.
Temps Variables
Durées qui dépendent principalement des distances à parcourir et des vitesses de l'engin (temps de transport en charge et temps de retour à vide).
Calcul du Cycle Complet d'une Décapeuse - Exercice d'Application

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