DOSSIERS

15 juillet 2016

Dumpers, déjà 50 ans, le combat des titans !

Le rapport de la SIGMA, qui vient d’être publié, fait état dans la catégorie des tombereaux articulés, de 164 unités livrées soit une baisse de 1,2% par rapport à l’année précédente. Les pros auront compris qu’il s’agissait des tombereaux toutes catégories, des moins d’une tonne aux plus de 20 tonnes. C’est bien entendu cette dernière qui nous intéresse et qui fait cette année une belle avancée avec 57 livraisons, soit une progression de 54,39%.

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Huit constructeurs se partagent le marché belge. BELL, CATERPILLAR, DOOSAN, HYDREMA, KOMATSU, LIEBHERR, TEREX (Volvo) et VOLVO VCE (Volvo Construction Equipment) qui est, et reste incontestablement le leader du marché mondial avec presque 60% et du marché belge avec 57%. En effet, en 2015 SMT (ex-VCM) a placé en Belgique 32 machines dont 8 de 25 tonnes et 24 engins dans les 35/40 tonnes. Selon Patrick DE SMET le Product Manager des Dumpers articulés « 2016 sera du même cru si tout se passe bien » !

Que va faire VOLVO avec TEREX ?

Lorsque VOLCO VCE a revendu à son partenaire Hitachi les 50% de participation qu’il avait dans les dumpers rigides EUCLID, VCM (actuellement SMT) a signé une convention de distribution avec le constructeur italien de dumpers rigides PERLINI, dont aucune machine n’a encore trouvé preneur sur notre marché. Maintenant que TEREX TRUCKS, entre dans le giron de VOLVO VCE et que MARCOM abandonne la distribution de TEREX en Belgique, la question se pose de savoir si SMT reprendra la distribution de la filiale de VOLVO VCE.

Autre question, VOLVO VCE, grâce à l’acquisition de TEREX TRUCKS ouvre son programme aux dumpers rigides qu’il ne produisait pas, jusqu’à présent. Quelle sera l’attitude du plus gros constructeur de dumpers articulés avec ses +/- 60% du marché mondial vis à vis du programme des engins articulés de TEREX TRUCKS qui vient de sortir à la BAUMA une release de son modèle le T40 ? Mais encore, les rigides seront-ils vendus sous les couleurs de VOLVO ? Il n’y a à ce jour encore aucune information relative à ces questions. Wait & see !

Deux monstres en piste.

Justement, à la BAUMA 2016 dans la catégorie des dumpers articulés de gros tonnage, deux nouveaux modèles ont fait leur apparition. Les constructeurs BELL et VOLVO ont présenté chacun leur 60 tonnes dotés d’une cinématique de conception totalement différente. Il nous semblait intéressant de les comparer sur ce plan et sur leurs aspects techniques. Belles machines destinées à une utilisation de plus de dix mille heures dans des conditions très contraignantes. Avec ce tonnage, VCE présente un dumper classique de 3 essieux équipé d’une benne ronde, tandis que BELL innove en commercialisant un nouveau concept 4×4 dont l’essieu l’arrière est monté en doubles roues et emporte une benne triangulaire héritée de la catégorie rigide. L’originalité, développée par le constructeur sud africain, réside bien évidemment dans l’hybridation de deux types de dumpers.

Trois ans de tests pour le B60E

Thorsten BLOCK, le PR de l’usine allemande de BELL South Africa explique qu’en 2013, « un premier prototype, le 60D, avait déjà été présenté dont quelques exemplaires ont mené les tests dans les chantiers miniers sud-africains aux côtés du B50D. Cela a permis aux ingénieurs de BELL de revoir totalement le concept et de le faire évoluer dans la logique de la nouvelle série E. » La partie avant du B60E est la même que le châssis tracteur du B50E renforcé et adapté pour l’accroissement de charge avec sa nouvelle cabine et son design entièrement revu. L’ancien moteur MTU OM502LA -V8 turbo-intercooled de 375 kW a été remplacé par le 6 cylindres en ligne MTU OM473LA turbo-intercooled de 430 kW Tier 4f comme d’ailleurs dans le modèle B50E.

Une nouvelle transmission de marque ALLISON, qui offre maintenant 7 vitesses et une marche arrière, a remplacé l’ancienne boîte 6 vitesses à ralentisseur intégré. Cette modification est due, entre autres à la place prise par le nouveau moteur en ligne, beaucoup plus long que le V8. La fonction de « retarder » est, elle assurée par de nouveaux freins à bain d’huile. Le dispositif du ralentisseur entièrement automatique se combine à la puissance du frein moteur et dispose de deux circuits avec filtrage et refroidissement de l’huile. Le ralentisseur géré électroniquement maximise la fonction de contrôle de descente pour garantir ainsi en toute sécurité une bonne productivité. Une transmission KESSLER assure la poussée arrière et une transmission BELL pour la traction du châssis avant du B60E.

Gravel Charlie le père de l’articulé !

L’avènement du nouveau dumper de 60 tonnes de VOLVO VCE correspond au cinquantenaire de l’invention du premier dumper articulé. Son inventeur, Wiking Björn, ingénieur et fils d’un agriculteur, imagine un véhicule capable de transporter le bois et manœuvrable entre les arbres sur des pentes enneigées du Grand Nord. L’idée était d’associer un tracteur et une remorque qui devait maitriser sa charge. Il accouple la remorque sur la prise de force du tracteur et supprime les roues avant de ce dernier, car elles entravaient la manœuvrabilité de l’ensemble. Le concept de l’articulation s’inspirait du système breveté dans les années 50 par LIVAB, la petite entreprise locale qui l’employait. Ce dispositif évitait que le tracteur ne se soulève lors de la traction de remorques lourdes. Pour commercialiser le concept, le patron de LIVAB signe un accord de coopération avec BOLINDER-MUNKTELL qui deviendra ensuite VOLVO CE. En 1966, le DR631 était né sous le nom de Grus Kalle ou de Gravel Charlie. C’était le premier tombereau articulé qui allait révolutionner le terrassement dans les terrains boueux et pentus les plus impraticables. Il avait une capacité de charge de 10 tonnes. Cinquante ans plus tard, le A60H y ajoute 50 tonnes de capacité supplémentaire.

L’orbitol centre de direction de l’articulé

« L’avance technologique acquise, distingue VCE des autres constructeurs essentiellement sur deux points. L’articulation et la direction. » affirme Patrick DE SMET. La direction comme dans tous les articulés, s’opère par l’angle formé entre le châssis moteur avant et le châssis porteur arrière autour de l’articulation à débattement latéral. Deux vérins latéraux assurent, l’un l’angle formé à droite, l’autre celui de gauche. En cabine, la direction connectée à un orbitrol (pompe hydraulique qui commande la direction hydrostatique) donnera la pression d’huile aux vérins de direction. L’orbitrol, fixée à l’extrémité de la colonne de direction, prélève une partie de l’huile (entre 2 à 5 L/mn) sur la pompe hydraulique de la machine et la répartis dans les vérins de direction. Un dispositif à lobes et stator aspire ou refoule l’huile dans les vérins.

Ce système de direction est tributaire de la nature du sol qui oppose une résistance plus ou moins forte aux roues. Donc, tributaire à pression constante de la quantité d’huile nécessaire à pousser les vérins. Le nombre de tours de volant pour atteindre l’angle de guidage de l’engin varie donc en fonction de cette résistance et non pas en fonction de l’angle de braquage.

Un orbitol pas comme les autres

La singularité du dispositif de VOLVO est d’avoir conçu un orbitol hydromécanique à compensation automatique qui distribue, à pression variable, l’huile aux vérins en fonction de l’angle de braquage réel demandé sans être influencé par la résistance des roues au sol. Le nombre de tours de volant est donc fixe (3,4 tours de butée à butée) pour le guidage à angle maximal de 45°. Ce système linéaire unique à VOLVO, doublé d’une pompe de secours, permet plus de précision et garantit un contrôle parfait de la machine lors des manœuvres de déplacement à basse vitesse comme à grande vitesse. En outre, on évite la godille, lors du redressement en sortie de virage. Le BELL 60E a, quant à lui, une direction orbitol classique. Il lui faut, de butée à butée, 4,9 tours de volant pour atteindre l’angle de direction de 42°. Une pompe hydraulique auxiliaire de secours est prévue pour garantir la direction en cas de défaillance de la pompe centrale.

Articulation et transmissions

L’articulation entre châssis avant et arrière est le centre de la chaîne cinématique. Pour toute sa gamme, VCE la conçoit et la produit, du moteur jusqu’aux essieux. Le constructeur attire particulièrement l’attention sur le parfait équilibre de cette articulation oscillante et sa garde au sol de 727 mm. où l’ensemble des éléments mécaniques sont parfaitement centrés dans l’axe d’oscillation ce qui, en théorie, permettrait à la benne de pivoter à 360° autour de l’axe. Opération déconseillée sous peine de briser les conduites hydrauliques. L’arbre de transmission traverse l’articulation pour entrainer les ponts arrière des boggies.

La transmission avant et arrière du A60H est assurée par une boîte de transfert à simple étage, placée devant l’articulation, avec blocage du différentiel longitudinal, l’essieu du châssis avant étant plus bas que les deux essieux du châssis arrière. L’ensemble est entrainé par une boîte 6 vitesses, plus deux vitesses arrière (5 et 7,5 km/h.) tandis que pour le BELL la vitesse de recul est de 6 km/h. Les deux engins ont également des vitesses de déplacement différentes 55km/h. pour le A60H et 47 km/h. pour le B60E de BELL avec sa boîte de 7 vitesses.

De la souplesse malgré la charge !

Côté suspensions, à l’essieu avant du A60H de VCE, les roues indépendantes sont équipées par des vérins de suspension hydropneumatique et, pour le train de bogies tandem arrière, sur amortisseurs caoutchouc. Cette solution permet des vitesses de traction élevées dans des conditions difficiles.

Le châssis arrière du BELL est lui d’une conception entièrement nouvelle. Il intègre toutes les expériences pratiques et les données analytiques recueillies dans le programme d’essai de quatre ans avec des prototypes B60D comme machines de production travaillant dans l’exploitation des carrières et des mines réelles en Afrique du Sud. Il est équipé à l’avant comme à l’arrière de vérins suspension hydropneumatiques et pour l’essieu arrière avec ses pneus jumeaux R35 la suspension est d’une capacité de 70 tonnes ce qui autorise une charge utile nominale évaluée à 55 tonnes métriques comme d’ailleurs pour le VCE A60H. Ce choix donne une bonne amplitude à la benne qu’elle soit en charge ou à vide.

Miser sur la benne

Outre la différence des trains roulants entre les deux machines, un 4×4 contre un 6X6, ce qui frappe en premier lieu est bien entendu le type de benne. L’audace de BELL est d’avoir associé une benne de rigide à un châssis articulé. Mais au-delà de l’audace, l’étude attentive d’une application est à la genèse de ce projet. « La benne triangulaire a le gros avantage de la facilité de chargement. Le matériau se place tout de suite par gravité vers le fond de la benne et assure un centre de gravité idéal pour la stabilité de l’engin. » relève Thorsten BLOCK. Par ailleurs, la capacité de chargement « load capacity » permet de passer en SAE 2:1 de 35 m3 à 42 M3 en SAE 1:1. Dans le cas d’une benne ronde, c’est le savoir-faire de l’opérateur de la pelle de chargement qui fera la répartition des masses sur la longueur de la benne.

En définitive, la productivité d’un chargement en benne triangulaire est plus efficiente. C’est sur base de cette réflexion que les ingénieurs de BELL ont développé le concept du B60E. Concept idéalement ciblé pour les applications de mines, de carrières et de travaux de terrassement en vrac qui peuvent évoluer dans des conditions de pluie et de terrain glissants là où les dumpers à benne rigides 4×2 traditionnels doivent s’arrêter ! Comme pour les périodes pluvieuses qui compromettent leur utilisation. Dans ce cas, les caractéristiques de traction 4×4, l’articulation oscillante et le système de ralentisseur du B60E de Bell s’amortissent sur la poursuite de la production. C’est là que le B60E va chercher ses 20% de productivité supplémentaire comparativement à une flotte de camions rigides qui doit s’arrêter un jour par semaine ou 50 jours par an, pour des conditions météo défavorables. Mais aussi dans une consommation inférieure largement en deçà du gain de charge par rapport à un B50E.

L’occasion fait le larron

C’est à ce niveau d’application que les deux machines sont très différentes. Le A60H est un dumper tous terrains, capable de sortir sa charge d’environnements rocheux accidentés ou de poches les très boueuses, le centre de gravité de la charge étant placée sur l’arrière, l’assiette de la machine se profile pour sortir du trou. Tandis qu’avec le B60E le point de gravité de la charge est centré sur l’articulation ce qui en fait un dumper articulé « semi-rigide » adapté aux terrains difficiles, pentus, sinueux et glissants, mais sur des sous-couches stables. Les deux applications sont courantes tant dans les carrières et mines, qu’en terrassement. Les deux machines embarquent des fonctionnalités typiques aux dumpers de ce niveau comme le pesage automatique de la charge. Indication aussi indispensable à la productivité sur chantier que pour la gestion électronique des différentes fonctionnalités de la machine comme la gestion du ralentisseur. Elles disposent du contrôle de niveau d’assiette au bennage. Sur le BELL une limitation de l’angle de basculement de la benne pour le chargement progressif de la trémie d’un concasseur primaire.

Les fonctions incontournables

Épinglons encore pour le BELL le « down hill speed control » qui contrôle la vitesse en fonction de l’angle de pente et de la charge embarquée. Cette fonction « hill assist » existe aussi sur le VCE, elle augmente le régime du moteur pour une assistance au démarrage en côte en fonction de l’angle de la pente et du poids en charge et inversement. Au moyen d’un réservoir d’huile, le « Confort drive », sur le B60E, adapte la course de l’amortisseur hydropneumatique de l’essieu avant en fonction de la charge du dumper. Sur le VCE A60H le « load dump break » qui à la pression d’un simple bouton automatise le bennage. La transmission est mise au neutre, les freins sont bloqués et la benne se lève. Dès que la manette de rabaissement de la benne est enclenchée, le système débloque les freins.

Le système ATC (Automatic Trac Control) de blocage automatique de différentiel du 6×4 au 6X6 et aussi possibilité de blocage au pied de tous les différentiels qui permet le mouvement de serpent pour sortir de la boue.

Les gammes évoluent

Les premières livraisons de ces machines devraient se faire selon chacun des constructeurs dans le deuxième semestre 2017. Dans l’élan de la BAUMA les deux constructeurs ont revu leur gamme. Chez BELL le passage à la série E offre nouveaux modèles du 33,5 au 45,4 tonnes de charge utile et tous les nouveaux modèles seront livrés avec moteurs 6 cylindres inline Mercedes-Benz / MTU, conforme à EU4 / Tier4final avec la technologie SCR et émission EGR sans filtres à particules diesel. A partir du B40E tous les dumpers seront équipés de la transmission 7 vitesses ALLISON. Chez VCE, la charge utile des trois modèles (D25E-D30E-D35E) est upgradée de 1 tonne. Le A40E de 39t. s’équipe du nouveau moteur D13 (à la place du D16) et un nouveau modèle, le A45E de 41 tonnes est motorisé par le D16.

 

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