Chargeuses sur pneus - Transmission à variation continue : le nouveau standard en carrière ?

Augmenter la production et réduire la consommation pour, in fine, améliorer le rendement énergétique des chargeuses sur pneus. Afin de tendre vers le coût à la tonne chargée au front de taille, au chargement client ou au stockage/destockage le plus bas possible, les fabricants de chargeuses sur pneus améliorent la conception de la chaîne cinématique en général et optimisent les transmissions en particulier.

Avec près de 80 chargeuses dédiées majoritairement au chargement client, le parc opérationnel d’Eqiom France, réparti sur 35 sites,illustre la politique d’achat de la maison mère, le groupe irlandais CRH. Un poids lourd du secteur dont la politique d’achat obéit à des critères bien définis. Chaque année, le groupe lance un appel d’offres auprès des marques Premium que sont Caterpillar, Liebherr, Komatsu, Volvo CE et John Deere pour les USA afin de les mettre en concurrence et obtenir la meilleure réponse à un cahier des charges très pointu. Les valeurs du groupe en matière de sécurité et d’environnement constituent les principaux critères d’achat. « Les réductions de consommation et de notre empreinte carbone sont de plus en plus au cœur de notre réflexion, explique Jean-François Briatte, directeur Industriel chez Eqiom Granulats France, en charge des investissements, des projets, de la performance des sites du minage et de la qualité. Les achats sont organisés localement afin de pouvoir adapter le matériel aux besoins de chaque pays et d’assurer la qualité de la prestation de maintenance assurée par le distributeur de la marque, toutes les machines étant accompagnées d’un contrat de maintenance intégrale pour une durée de 10 ans en moyenne. » Considérant le montant des investissements engagés, l’objectif de l’exploitant est d’optimiser son actif à travers une politique d’entretien rigoureuse, gage de disponibilité opérationnelle maximale sur une durée de vie allongée.

Optimisation du cycle

« Grâce à la télémétrie que nous généralisons, nous disposons d’informations sur les conditions d’utilisation de nos chargeuses. Cela nous permet aussi de surveiller la consommation de carburant, souligne Jean-François Briatte. Le recours à des énergies alternatives est fortement préconisé par le groupe, qui pousse en particulier pour l’emploi de biocarburants tel que l’Oléo 100. Une alternative plus chère que le gasoil non routier qui augmente la consommation de l’ordre de 5 %, nécessite des modifications au niveau de la motorisation et des entretiens rapprochés mais qui permet de réduire l’empreinte carbone des matériels grâce à des émissions de CO2 moindres. Les constructeurs de matériels sont en retard dans le domaine des biocarburants. Nous rencontrons donc des problèmes pour déployer cette approche. Ils arrêtent les garanties en cas d’utilisation de ces carburants ».

Autre levier d’action, le renouvellement du parc, avec des écarts de consommation significatifs d’une génération à l’autre. Dans quelle mesure ? « Les dernières générations de chargeuses permettent de gagner 20 % en consommation, répond Jean-François Briatte. Ce pourcentage est à rapporter à notre consommation annuelle totale située autour de deux millions de litres de GNR pour les matériels roulants. » À ce titre, l’évolution de la conception des transmissions ouvre des perspectives favorables. « Nous avons testé la solution Volvo CE, qui convient bien aux opérateurs et permet d’économiser près de 20 %. Les gains de productivité sont de l’ordre de 5 %. » Des progrès importants mais qui, selon l’exploitant, ne sont pas à l’échelle de la réduction drastique de l’empreinte carbone souhaitée. En travaillant sur l’optimisation du cycle de la carrière et du front de taille jusqu’à l’installation primaire, mais aussi en améliorant les opérations à chaque stade, l’exploitant maîtrise l’efficacité énergétique de son parc. Comme la taille et le design des godets, le profil, la pression et l’état des pneumatiques concourent à l’amélioration des performances. Idem pour les opérateurs, sensibilisés à l’écoconduite et formés aux nouvelles technologies embarquées. Pour sa sécurité, son confort et son travail, il est important que l’opérateur puisse utiliser au mieux ces matériels.

Puissance de cavage

« Nous exploitons trois carrières alluvionnaires et une carrière de roches massive, précise Romain Delhaye, directeur d’exploitation chez A2C. La production se répartit à hauteur de 55 % de matériaux alluvionnaires et 45 % de matériaux calcaires. » Groupe familial francilien, A2C est structuré autour de trois activités principales : la préfa, le BPE et la production de granulats. Cette activité, qui est à la fois la plus ancienne et la plus importante, totalise une production annuelle de quelque 1,8 million de tonnes, répartie sur quatre sites en Seine-et-Marne et dans l’Aube. Si deux types d’extraction sont mis en œuvre selon la nature du gisement, la reprise des matériaux alluvionnaires se fait avec des chargeuses sur pneus, également utilisées pour alimenter les installations de traitement ainsi que le chargement livraisons des clients. Un parc d’une cinquantaine de machines que se partagent en grande partie Caterpillar ainsi que Liebherr et Bell dans une moindre mesure. « Avec l’introduction de la génération XPower, Liebherr, présent chez nous depuis 2013, a gagné des parts de marché avec 10 chargeuses sur pneus de la L 576 à la L 586 opérationnelles, rapporte Romain Delhaye. Avec le critère de la consommation, la proximité du SAV compte parmi nos principaux critères d’achat. Toutes les machines étant adossées à un contrat de service, le fait que la succursale Liebherr Île-de-France soit implantée près de nos exploitations constitue un avantage certain. Certes, la marque n’est pas la moins chère du marché mais elle reste bien positionnée, notamment en matière de coût d’exploitation. Ce critère, qui intègre la consommation de carburant mais aussi l’usure des pneumatiques, les coûts d’entretien et la productivité de la machine est très favorable sur les dernières chargeuses Liebherr de dernière génération. Nous avons pu le constater aux termes d’essais réalisés dans des conditions rigoureuses, avec un écart de consommation significatif à production équivalente, de l’ordre 4 l/heure entre les deux marques. »

Une différence particulièrement sensible sur des cycles incluant des phases de translation sur de faibles distances. Comme le souligne Romain Delhaye, si la transmission de type XPower est particulièrement efficace pour le chargement de camions sur une plateforme viabilisée, avec des matériaux foisonnés, elle trouve ses limites en cas d’applications nécessitant de la puissance de cavage et de pénétration. « Rien ne peut remplacer une transmission traditionnelle à convertisseur de couple pour disposer d’une force d’arrachement maximale au front de taille », tranche Romain Delhaye.

Dotation standard

Chez A2C, les chargeuses sur pneus, dont le renouvellement intervient entre 12 000 à 14 000 heures, soit quatre à sept ans d’exploitation, font l’objet d’investissement régulier. Trois machines ont été remplacées en 2021, dont une Liebherr L 586 XPower et deux Cat 972 pour les sites alluvionnaires. Toutes bénéficient d’un niveau d’équipement exhaustif. Pesage embarqué, « très efficace dans sa version montée d’usine chez Liebherr », caméra de recul, siège suspendu, cabine pressurisée, climatisation, autant d’équipement qui concourent aussi à la performance opérationnelle de la machine. Dans cette logique, toutes les chargeuses sont acquises avec l’ensemble des commandes, y compris la direction, au joystick. Le choix du godet est géré localement, en tenant compte des spécificités de chaque site. Idem pour les pneumatiques, l’exploitant étant accompagné par les experts Michelin pour ses audits annuels d’usure. Dans le cadre de sa démarche d’amélioration continue, le carrier entend se doter d’un outil de remontées des informations essentielles commun à tous ses matériels roulants. Pour l’exploitant, « ces données sont de plus en plus pertinentes si l’on parvient à les extraire et si l’on peut les comparer objectivement quelle que soit la marque. Cela permet d’appréhender précisément le comportement de chaque opérateur et de bâtir des programmes de formation personnalisés. » À la clé, de nouveaux gains de productivité pour une exploitation encore plus efficace.

Impact carbone

Le parc de chargeuses sur pneus de l'entité régionale Grand Sud d'Eiffage Route comporte une dizaine d’unités, avec principalement des modèles Cat 972 M XE et 980 M XE et des Liebherr 576 et 580 XPower. Des machines opérationnelles en front de taille comme au chargement client acquises sur des critères de robustesse, de consommation (carburant et ADBlue) ainsi que d’émissions. « Nous rencontrons des difficultés à obtenir les informations relatives à l’impact carbone de ces machines, explique Cyril Baboulin, directeur Matériel Route, région Grand Sud chez Eiffage Route. La politique environnementale du groupe et les enjeux de développement durable qui s’y rattache font que nous sommes de plus en plus attentifs à la consommation et aux émissions de notre parc. » Toutes les machines étant associées à un contrat de service, la réactivité du SAV est également déterminante. Avec 1 500 à 2 000 heures travaillées chaque année, ces matériels sont suivis à la fois par Bergerat Monnoyeur pour l’entretien et en interne pour les suivis de maintenance et contrôles réglementaires. L’exploitant a conservé la compétence technique intégrée qui gère le suivi technique du parc, réalise les analyses d’huile et permet, grâce à une GMAO groupe efficace appelée EMAT, de déployer une politique de maintenance préventive. Résultat ? Sur la base de plans d’investissements quinquennaux, la vie opérationnelle des chargeuses peut être poussée entre 12 000 et 13 000 heures, atteintes en six années, durée des contrats d’entretien. Comme l’explique Cyril Baboulin, « la durée du contrat de crédit-bail étant de cinq ans, nous aimons allonger la vie opérationnelle de la machine sans avoir à réaliser de grosses interventions d’entretien grâce à la maintenance préventive et dégager ainsi une année d’exploitation sans crédit-bail, le renouvellement intervenant l’année suivante ».

Rendement énergétique

À l’échelle de la région Grand Sud comme au niveau local, la capacité technique et la rapidité de dépannage sont des éléments clés pour Cyril Baboulin. Ayant éprouvé l’efficacité des transmissions à variation continue avec la technologie XPower chez Liebherr, le service matériel, en relation avec l’exploitant, a logiquement opté pour la solution XE chez Caterpillar. Une technologie qui, grâce à des changements de vitesse réguliers, une accélération rapide et une vitesse élevée en pente offre un rendement énergétique amélioré, une productivité accrue et des coûts d’entretien réduits. « Malgré les implantations de certains sites, nous n’avons jamais rencontré de problème d’échauffement de la boîte de vitesses. Plus le site est roulant et les translations longues, plus les gains de consommation sont importants. En moyenne, on économise 12 %. La force de pénétration est préservée, rapporte Cyril Baboulin. Avec le recul dont on dispose, il n’y a aucune réserve sur cette conception. » De fait, les opérateurs sont également satisfaits. Le service matériel, adepte de l’écoconduite, a mis en place des journées de formation sur site qui réunissent les opérateurs, le responsable de maintenance ainsi qu’un inspecteur technique et un démonstrateur du fabricant. Le paiement de la machine n’est déclenché qu’à l’issue de cette journée destinée à détailler le fonctionnement de la machine et à en tirer ainsi tout le potentiel, après que chaque intervenant a signé le PV.

Variation sur transmissions

La transmission Volvo Optishift 2 se caractérise par le convertisseur de couple à prise direct et le freinage automatique à l’inversion du sens de marche au-dessus de 5 km/h. Cette solution fait la différence pour les cycles moyens et longs. La chargeuse va plus vite avec un régime moteur et une consommation plus faible. Comparé à une version standard, le fabricant revendique une productivité améliorée de 5 %, une réduction de la consommation de 10 % et une efficacité énergétique en progression de 15 %. Les modèles 980 XE et 982 XE Cat, héritiers des 966K XE, 966M XE et 972M XE, sont dotés d’une transmission à vitesse continuellement variable à trajectoire parallèle efficace. Elle combine un circuit mécanique direct du moteur aux roues avec un variateur HystatTM. L’intégration de la transmission, du moteur, du circuit hydraulique et du circuit de refroidissement permet d’améliorer le rendement énergétique de 35 % grâce à une réduction du régime nominal du moteur avec un effort à la jante élevé. Les 980 et 982 conservent la transmission Powershift à embrayage verrouillable. Pionnier dans ce domaine, Liebherr a inventé la transmission XPower et a établi de nouvelles références en matière d’efficience énergétique. La transmission à puissance partagée, proposée en série, allie une transmission hydrostatique, solution optimale pour le transport sur de courts trajets, à une transmission mécanique, idéale pour les longues distances et les trajets en côte. L’association des deux dans une chargeuse sur pneus génère une efficacité maximale et une économie en carburant importante. La transmission freinant de façon indépendante, les freins de service n’ont qu’un rôle d’appoint et ne s’usent quasiment pas. Le patinage des roues est évité grâce à la régulation continue de la force de traction associée au différentiel à glissement limité automatique.

De conception classique destinée à concilier robustesse, fiabilité et efficacité opérationnelle, le modèle Hidromek HMK 640 WL se distingue par sa transmission. Grâce à un dispositif spécial, le changement de vitesse s’effectue au moyen d’un convertisseur de couple à cinq vitesses avant et trois vitesses arrière. La progressivité et la vitesse de changement des rapports ont été optimisées. L’opérateur a le choix entre trois modes de travail, selon qu’il donne la priorité à la vitesse de translation ou à la consommation de carburant. La chargeuse rétrograde automatiquement. Cette conception est particulièrement efficace lors des déplacements en montée ou lors des opérations de chargement sur les rampes.

Moteurs coupleux, convertisseurs de couple et boîte Powershitt ZF, à quatre ou cinq vitesses sur la 921 F Évolution, à quatre vitesses sur les 1021 F et 1121 Évolution, permettent aux chargeuses sur pneus Case d’exercer efficacement des forces de poussée et de pénétration. Avec une boîte Powershift automatique à cinq vitesses, des ponts HDL à usage intensif de série et une traction améliorée avec blocage hydraulique du différentiel, les chargeuses sur pneus Doosan DL-7 sont configurées pour les environnements à forte charge. Le blocage hydraulique du différentiel à 100 % peut être engagé automatiquement au couple maximal sans aucune intervention de l’opérateur.

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