Tracteurs : comprendre, choisir, entretenir 2^ème édition

PARTIE I – APPROCHE TECHNOLOGIQUE DU TRACTEUR 1
1 L’étude du moteur Diesel 3
Défi nition du moteur 3
Moteur thermique à combustion interne 4
Moteur à explosion 5
Principe du moteur Diesel 6
Notions de base des moteurs thermiques 6
Origine des gaz de combustion et phénomène de combustion 7
Définition de la combustion 7
Définition du carburant (le gasoil) 8
Moteur élémentaire 12
Pièces fi xes 12
Pièces mobiles ou attelage mobile 12
Distribution 13
Définition 13
Entraînement par le vilebrequin 13
Cycle du moteur à 4 temps Diesel
(moteur à combustion interne 4 temps Diesel) 15
Principe de fonctionnement 15
Étapes du procédé thermodynamique 16
Diagramme de pression-volume 18
Épure de distribution 19
Caractéristiques dimensionnelles 20
Cylindrée (V ) 21
Volume initial (Vi) 22
Rapport volumétrique (ρ) 22
Étude structurelle du moteur 22
Attelage mobile 22
Pièces fi xes : culasse, cylindre, carter 26
Ensemble distribution 28
2 Les systèmes associés au moteur 31
Système d’alimentation en air 31
Filtres à bain d’huile 31
Filtres à cartouches sèches et préfiltres 33
Filtres à cartouches sèches avec cyclone incorporé et éjection 34
Système d’injection. 36
Réservoir. 37
Pompe d’alimentation ou de gavage. 38
Préfiltre . 38
Filtre et décanteur. 38
Pompe d’alimentation. 39
Pompe d’injection (haute pression). 39
Pompes en ligne. 39
Pompes d’injection rotatives. 48
Injecteurs. 52
Principe de l’injecteur. 52
Injecteurs à tétons pour les moteurs à injection indirecte. 53
Moteurs à injection à trous pour les moteurs à injection directe. 55
Moteur à injection avec rampe commune. 61
Fonctionnement de la rampe (ou rail) commune ou common rail. 63
Fonction des différentes parties. 64
Principe de fonctionnement . 66
Système de suralimentation. 68
Deux procédés de compression . 69
Compresseur. 69
Turbocompresseur (turbo). 69
Fonction des différentes parties. 70
Volute d’échappement. 70
Turbine d’échappement . 70
Volute d’admission. 70
Liaison centrale (ou corps central) . 71
Système de refroidissement. 71
Régulation du turbocompresseur. 72
Système de refroidissement . 74
Système de lubrification . 80
Système de charge et de démarrage. 83
Étude fonctionnelle des divers éléments de la batterie. 85
Batterie d’accumulation . 85
Fonctionnement détaillé de l’accumulateur. 87
Durée de vie d’une batterie. 87
Caractéristiques d’une batterie . 88
Démarreur. 90
Alternateur . 108
3 La transmission mécanique. 132
Embrayage. 133
Fonctionnement. 133
Dimensionnement de l’embrayage . 136
Boîte de vitesses. 136
Composition. 137
Ensemble de rapports. 137
Gammes .  139
Inverseur .  139
Différentes transmissions. 139
Boîte à rapports discrets. 139
Boîte semi-automatique partielle. 142
Boîte semi-automatique totale. 142
Boîte automatique partielle. 142
Transmission à variation continue.  143
Différentiel . 147
Fonctionnement. 148
Blocage du différentiel. 148
Réducteurs finaux. 150
Freins . 150
Roues avec pneumatiques. 151
Carcasse . 151
Talons . 152
Flancs . 152
Bande de roulement. 152
Lire les dimensions d’un pneumatique agricole. 152
L’indice de charge normalisée. 153
L’indice de vitesse normalisée . 153
Les séries et les compatibilités de diamètres. 153
Pont avant moteur. 154
4 Les équipements. 156
Équipement hydraulique. 156
Caractéristiques du fluide. 156
Définition d’un fluide. 156
Viscosité . 156
Régime d’écoulement. 157
Répartition des vitesses dans le cas d’un écoulement laminaire. 158
Principe de l’hydrostatique. 159
Pression .  160
Débit d’un fluide . 161
Pertes de charge . 161
Circuit hydraulique. 162
Vérins à simple effet. 162
Vérins à double effet . 162
Descriptif du circuit hydraulique. 163
Équipement automatisé . 166
Exemple d’asservissement du tracteur : le relevage hydraulique. 168
Principe de fonctionnement . 168
Fonctionnement de l’asservisseur : contrôle de position. 172
Fonctionnement de l’asservissement : contrôle d’effort. 179
PARTIE II – COMMENT RAISONNER LE CHOIX D’UN TRACTEUR ET SON UTILISATION. 185
5 Raisonner le choix selon les besoins des productions de l’exploitation. 187
Calculer les besoins de mécanisation pour chaque culture . 187
Calculer les besoins pour l’ensemble de l’exploitation. 189
Comparer les besoins en travail mécanisé calculé aux disponibilités de l’exploitation. 190
Envisager des solutions en cas de déficit mécanique . 191
Réduire les besoins en heures de travail. 191
Augmenter occasionnellement le matériel et/ou la main-d’oeuvre . 191
Statuer sur une solution d’organisation ou d’investissement. 191
6 Raisonner le choix selon le besoin de puissance du tracteur. 193
Rappel physique. 193
Force . 193
En translation. 194
En rotation . 194
Système bielle-manivelle . 196
Évolution de ce couple au cours du cycle moteur. 197
Durant l’admission. 197
Durant la compression . 197
Durant la détente. 197
Durant l’échappement. 197
Courbe de couple. 198
Couple maxi. 198
Couple nominal . 198
Remontée de couple . 198
Réserve de couple. 199
Plage d’utilisation. 199
Courbe de puissance. 199
Puissance maximale. 200
Puissance nominale . 200
Plage de puissance constante. 201
Puissance au couple maxi. 201
Courbe de consommation spécifique (Cs). 201
Conclusion des courbes. 202
7 L’utilisation raisonnée et économique du tracteur. 204
Qui peut utiliser le tracteur ?. 204
Selon le code de la route. 204
Pour circuler sur la voie publique, on doit posséder un permis de conduire B. 204
Pour un usage agricole. 205
Selon le code du travail . 205
Comment réduire sa consommation de gasoil ? . 206
Choisir la prise de puissance ou de force . 206
Gérer l’équilibre tracteur-outil. 208
Deux exemples réels de renversement mortel. 211
Fauche de prairie. 211
Épandage d’engrais sur une prairie . 212
Étude d’un tracteur en statique : en équilibre. 214
Isolation du système sur un sol plat. 215
Bilan des actions . 215
Conditions d’équilibre. 215
Déterminer les actions mécaniques . 215
Étude d’un tracteur en traction horizontale . 217
Pour un quatre roues motrices. 217
Pour un deux roues motrices. 219
Comportement du tracteur en pente et en dévers. 223
En pente . 223
En dévers . 224
Gérer sa conduite par rapport au rendement . 226
Rendement moteur . 226
Rendement du cycle ou rendement indiqué (Rc) . 226
Rendement mécanique ou organique (Rm). 227
Rendement industriel (Ri) . 227
Rendement de Carnot ou rendement théorique (Rth). 227
Rendement tracteur-outil. 228
Conduire en sécurité . 229
Fixer le ou les objectifs du travail. 229
Choisir son équipement. 229
Adapter le tracteur et l’outil choisi . 230
Prévoir les équipements indispensables. 230
Effectuer des vérifications avant la prise de poste. 230
Effectuer des vérifications sur le poste de conduite. 230
Contrôler l’outil. 230
Vérifier l’attelage. 231
Vérifier le fonctionnement de l’outil. 231
Contrôler la signalisation. 231
Contrôler les protections . 231
Se déplacer. 231
Travailler au champ . 232
Remiser l’outil . 232
Prévoir les enregistrements . 232
Évaluer les risques. 232
Risques de cabrage de glissement et de renversement . 232
Risques de coincement et d’écrasement. 232
Risques d’engrènement d’entraînement et de cisaillement. 233
Ergonomie. 233
8 L’impact environnemental de l’utilisation du tracteur. 234
Pollutions chimiques.  234
Désagréments visuels. 234
Nuisances olfactives. 235
Gêne auditive . 235
Impacts mécaniques. 235
9 Raisonner le financement d’un achat en estimant son coût d’utilisation. 237
Charges fixes. 237
Amortissement. 237
Intérêts des emprunts. 238
Dans le cas d’un emprunt. 238
Dans le cas d’un autofinancement. 238
Remisage . 239
Charges variables, dites de fonctionnement ou opérationnelles . 239
Carburant. 239
Lubrifiants . 240
Pneumatiques. 240
Exemple d’un cas concret . 240
Charges fixes . 240
Amortissement. 240
Intérêts du capital emprunté. 240
Coût de l’autofinancement. 240
Charges opérationnelles. 241
Carburant. 241
Lubrifiants. 241
Pneumatiques . 241
PARTIE III – GPS, ENTRETIEN ET MISE EN CONFORMITÉ. 243
10 Le GPS. 245
11 L’entretien et la mise en conformité. 249
Entretien . 249
Carburant. 249
Stockage . 249
Alimentation du tracteur. 249
Alimentation en air . 249
Circuit de refroidissement . 249
Lubrification moteur . 249
Transmission. 250
Circuit hydraulique. 250
Relevage et attelage . 250
Pneumatiques. 250
Circuit électrique . 250
Freins . 251
Mise en conformité . 251
Conformité. 251
Normalisation et réglementation. 251
PARTIE IV – ANNEXES. 253
12 Rappel sur les notions d’électricité. 255
Générateur d’électricité. 255
Effet du courant continu. 255
Sens du courant. 255
Différence de potentiel (tension). 256
Intensité (I ) . 257
Résistance (R) . 257
Loi d’Ohm . 257
Loi de Joule. 258
Loi des mailles. 260
13 Comment utiliser une résistance ?. 261
Résistance, limiteur de l’intensité dans un circuit. 261
Résistance, diviseur de tension. 261
14 Les pertes de charge. 263
Montage expérimental . 263
Observations. 264
Interprétation. 265
Intérêt de la loi de Poiseuille . 265
Relation de Bernoulli. 266
15 Les principes de l’automatisation . 268
Représentation d’un système automatisé. 268
Rôles des différentes parties. 268
Partie commande (PC) . 268
Partie opérative (PO) . 268
Matière d’oeuvre (MO). 269
Actionneurs . 269
Pré-actionneurs . 269
Effecteurs. 269
Capteurs. 269
Opérateur. 269
Différents degrés d’automatisation. 270
Explications . 270
Système boucle ouverte . 270
Système monitoring. 271
Système asservi . 271
Catégories des systèmes automatisés . 272
Logique combinatoire . 272
Logique séquentielle . 272
Système asservi. 272
Classification en fonction du signal de sortie. 272
Signal logique . 272
Signal analogique. 272
Signal numérique. 273
Algèbre de Boole. 273
GRAFCET . 274
Asservissement et régulation. 276
Caractéristiques de comportement . 276
Précision  276
Rapidité  276
Stabilité 277
Représentation schématique. 278
Réponses des systèmes asservis. 280
Nature de l’asservissement. 282
Système suiveur. 282
Système régulateur. 282
Analyse du fonctionnement d’un système automatisé. 285
Méthode APTE®. 286
Méthode RELIASEP®. 286
Diagramme FAST (Fiction Analysis System Technique). 286
Méthode SADT (Structured Analysis and Design Technique). 288
Technologie des actionneurs. 290
Actionneurs . 290
Technologie des capteurs. 290
Capteurs de changement d’état . 291
Capteurs de variation d’une grandeur physique . 296
16 L’équilibre . 310
Étude d’un système tracteur-outil en équilibre. 310
Isolation du système tracteur-charrue sur un sol plat. 310
Bilan des actions extérieures . 310
Conditions d’équilibre . 311
Détermination des actions mécaniques. 311
Limite de cabrage. 312
Limite de sécurité. 312
Étude d’un système tracteur-remorque semi-portée 313
Isolation de la remorque . 314
Bilan des actions . 314
Conditions d’équilibre. 314
Isolation du tracteur. 315
Bilan des forces . 315
Conditions d’équilibre. 315
Unités utilisées dans l’ouvrage 327
Abréviations 328
Bibliographie . 330
Index 331

Ingénieur agro et professeur au lycée agricole de Clermont Ferrand, Willy de Krem enseigne les contenus fondamentaux concernant les machines agricoles aux élèves des bacs pro et des BTSA.