Études de cas pratique

EGC

La Capacité d’une Pelle Hydraulique

Calcul de la Capacité d’une Pelle Hydraulique

Comprendre la Capacité d'une Pelle Hydraulique

La capacité d'une pelle hydraulique, souvent exprimée par la capacité de son godet, est un facteur déterminant de son rendement. Cependant, la capacité nominale (ou géométrique) du godet n'est pas toujours celle qui est réellement déplacée à chaque cycle. Plusieurs facteurs entrent en jeu :

  • Capacité nominale du godet (\(C_g\)) : C'est le volume théorique que le godet peut contenir, souvent mesuré "à ras" ou "en dôme" selon les normes du fabricant.
  • Coefficient de remplissage du godet (\(k_r\)) : Ce coefficient (généralement inférieur à 1) reflète le fait que le godet ne se remplit pas toujours complètement. Il dépend de la nature du matériau (cohésif, granulaire, rocheux), de la technique de l'opérateur, de la forme du godet et des conditions de creusement.
  • Volume foisonné par cycle : Le volume de matériau réellement contenu dans le godet à chaque cycle est le produit de la capacité nominale et du coefficient de remplissage. Ce volume est un volume "foisonné" car la terre a été décompactée lors de l'excavation.
  • Volume en place par cycle : Pour évaluer le rendement par rapport au volume de terre initial dans le sol (avant excavation), il faut convertir le volume foisonné en volume en place en utilisant le coefficient de foisonnement du sol.

Cet exercice vise à calculer le volume de matériau réellement manipulé par une pelle à chaque cycle, en tenant compte de ces différents facteurs.

Données de l'étude

Une pelle hydraulique est utilisée pour excaver un sol argileux.

Caractéristiques de la pelle et du sol :

  • Capacité nominale du godet (\(C_g\)) : \(1.2 \, \text{m}^3\) (capacité en dôme)
  • Coefficient de remplissage du godet pour l'argile (\(k_r\)) : \(0.90\)
  • Coefficient de foisonnement du sol argileux (\(C_f\)) : \(1.35\) (le volume augmente de 35% après excavation)
Schéma : Godet de Pelle Hydraulique
Cg nominale V réel = Cg x kr Capacité du Godet

Illustration simplifiée d'un godet de pelle et de son remplissage.

Questions à traiter

  1. Calculer le volume réel de matériau foisonné contenu dans le godet à chaque cycle (\(V_{\text{godet_foisonné}}\)).
  2. Calculer le volume de matériau en place correspondant à un cycle de godet (\(V_{\text{godet_en_place}}\)).

Correction : Calcul de la Capacité d’une Pelle Hydraulique

Question 1 : Volume Réel Foisonné par Cycle (\(V_{\text{godet_foisonné}}\))

Principe :

Le volume réel de matériau que le godet transporte à chaque cycle n'est pas toujours égal à sa capacité maximale théorique. Le coefficient de remplissage (\(k_r\)) est un facteur qui ajuste cette capacité nominale pour refléter la quantité de matériau effectivement chargée. Ce volume est "foisonné", c'est-à-dire qu'il a augmenté par rapport à son état compacté dans le sol.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{godet_foisonné}} = C_g \times k_r\]
Données spécifiques :
  • Capacité nominale du godet (\(C_g\)) : \(1.2 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de remplissage (\(k_r\)) : \(0.90\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{godet_foisonné}} &= 1.2 \, \text{m}^3 \times 0.90 \\ &= 1.08 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

À chaque cycle, la pelle transporte donc 1.08 m³ de terre foisonnée.

Résultat Question 1 : Le volume réel de matériau foisonné par cycle est \(V_{\text{godet_foisonné}} = 1.08 \, \text{m}^3\).

Question 2 : Volume en Place par Cycle de Godet (\(V_{\text{godet_en_place}}\))

Principe :

Le volume "en place" est le volume que le matériau occupait dans le sol avant d'être excavé et de foisonner. Pour convertir le volume foisonné en volume en place, on divise le volume foisonné par le coefficient de foisonnement (\(C_f\)). Un \(C_f\) de 1.30 signifie que 1 m³ en place devient 1.30 m³ une fois foisonné.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{godet_en_place}} = \frac{V_{\text{godet_foisonné}}}{C_f}\]
Données spécifiques :
  • Volume foisonné par cycle (\(V_{\text{godet_foisonné}}\)) : \(1.08 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.30\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{godet_en_place}} &= \frac{1.08 \, \text{m}^3}{1.30} \\ &\approx 0.830769 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

On arrondit à \(V_{\text{godet_en_place}} \approx 0.831 \, \text{m}^3\). Cela signifie que chaque coup de godet enlève environ 0.831 m³ de terre de son état initial dans le sol.

Résultat Question 2 : Le volume de matériau en place par cycle de godet est \(V_{\text{godet_en_place}} \approx 0.831 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si le coefficient de foisonnement (\(C_f\)) d'un sol est plus élevé, pour un même volume foisonné dans le godet, le volume en place correspondant sera :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

3. La capacité nominale d'un godet est :

4. Le coefficient de remplissage du godet (\(k_r\)) :

5. Pour obtenir le volume en place à partir du volume foisonné, on :

Glossaire

Pelle Hydraulique
Engin de chantier motorisé, équipé d'un bras articulé et d'un godet, utilisé pour creuser, déplacer et charger des matériaux.
Godet
Partie de la pelle qui pénètre le sol et recueille les matériaux. Sa capacité est un facteur clé du rendement.
Capacité Nominale du Godet (\(C_g\))
Volume géométrique maximal que le godet peut contenir, tel que spécifié par le fabricant (peut être à ras ou en dôme).
Coefficient de Remplissage du Godet (\(k_r\))
Facteur, généralement inférieur à 1, qui indique la proportion de la capacité nominale du godet qui est effectivement remplie de matériau lors d'un cycle de travail. Il dépend du type de matériau, de l'humidité, de la technique de l'opérateur, etc.
Volume Foisonné
Volume occupé par un matériau après qu'il a été excavé et décompacté. Ce volume est supérieur au volume initial en place.
Volume en Place
Volume qu'occupe un sol dans son état naturel, avant toute perturbation comme l'excavation.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume du sol après foisonnement et son volume initial en place. \(C_f = V_{\text{foisonné}} / V_{\text{en place}}\). Il est toujours supérieur à 1.
Temps de Cycle (Pelle)
Durée totale nécessaire à la pelle pour effectuer une opération complète : creusement/remplissage, levage, rotation vers le point de déchargement, vidage du godet, et rotation retour vers la zone d'excavation.
Calcul de la Capacité d’une Pelle Hydraulique - Exercice d'Application

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