Plough construction manual/fr
Manuel de construction d'une charrue à traction animale [ 1 ] Matériel conçu et fabriqué en Haïti par les Ateliers-écoles de Camp Perrin
Développé en collaboration avec les Ateliers Codéart et les écoles de Camp Perrin
Philippe Carlier Ingénieur de projet de l'ISF
Guide de fabrication d'une charrue à traction animale
Des équipements conçus et fabriqués en Haïti par les écoles des Ateliers de Camp Perrin
Collection "Manuels techniques" Manuel réalisé par l'ISF avec le soutien de la Direction Générale de la Coopération Internationale (DGCI) Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontières 2002http://www.isf-iai.be mail@isf-iai.be Avenue du Marly, 48, 1120 Bruxelles - Belgique
Nous remercions toutes les personnes sans qui ce livre n'aurait pas pu voir le jour, et en particulier : Jean Sprumont et Fanco Gattigo (AECP), Roger Loozen (Codéart), Didier Beaufort (COTA) et Michel Taquet.
Fiche technique Type de sol : tout type de sol mais idéal pour les sols moyens lourds, pas trop caillouteux Traction : une paire de boeufs Stabilité : longitudinale Coutre : type bec de canard, largeur 8" Versoir : type cylindrique Utilisation : pour les exploitations de petite taille (< 4 ha) ou en complément de machines plus lourdes dans les exploitations de plus grande taille Caractéristiques : production locale, faible coût de fabrication, techniques de fabrication simples.
Introduction
Ce guide est destiné à tous les ateliers qui désirent se lancer dans la fabrication d'une charrue à traction animale, adaptée aux besoins des petites exploitations (< 4 hectares) des pays non industrialisés. La charrue décrite dans ce guide a été développée en Haïti par les ateliers-écoles de Camp Perrin (AECP), ce qui assure qu'elle est bien adaptée à la plupart des pays où il y a un manque de compétences techniques et de matériel, tant au niveau de la fabrication que de l'utilisation du matériel technique. En effet, plusieurs milliers de charrues ont été produites et vendues dans les ateliers de Camp Perrin au cours des vingt dernières années, d'abord par Camp Perrin elle-même, puis par un artisan indépendant. La charrue a ainsi pu évoluer au gré des besoins des agriculteurs.
Les charrues étant fabriquées localement, les chances qu'un agriculteur puisse facilement trouver des pièces de rechange pour sa charrue sont plus élevées que pour une charrue importée. La fabrication de ce modèle de charrue est le résultat d'un long processus d'essais et d'erreurs. Ce manuel a pour objectif d'aider d'autres ateliers à mettre en production cette charrue et à éviter de commettre les mêmes erreurs qu'AECP. Ce manuel comprend non seulement des dessins détaillés de chaque pièce de la charrue mais aussi des dessins de certains outils spécifiques qui sont utiles pour aider à leur fabrication. Ces outils sont les mêmes que ceux utilisés à Camp Perrin, mais peuvent être adaptés en fonction des matériaux et des machines disponibles dans votre atelier.
Histoire
La charrue AECP s'inspire, tant dans sa conception que dans son procédé de fabrication, du petit modèle de charrue également utilisé en Europe occidentale avant la Seconde Guerre mondiale. Au fil du temps, la charrue a évolué jusqu'à devenir finalement le modèle présenté ici. Les principales améliorations apportées ont été l'augmentation de la facilité de fabrication et d'entretien, la durabilité des composants, l'augmentation de la facilité d'utilisation et de modification des réglages. La principale différence avec cette charrue est son dispositif de réglage : les Ateliers-écoles ont constaté que les dispositifs classiques étaient souvent mal compris par les agriculteurs. Le système adopté est plus simple à utiliser et plus facile à réaliser, tout en permettant un réglage adéquat de la profondeur et de la largeur de la tranchée.
A partir des années 90, la production de ce modèle de charrue a diminué à Camp Perrin, non pas à cause d'une motorisation de l'agriculture ou d'une autre solution technique, mais à cause d'un déclin général de la production agricole en Haïti : les produits en provenance des pays voisins qui pratiquaient une agriculture extensive (USA, République Dominicaine) étaient trop bon marché pour que les agriculteurs haïtiens puissent rester compétitifs. Néanmoins, dans la plupart des pays non industrialisés, ce phénomène n'est pas observé : dans toute l'Afrique subsaharienne et dans de nombreuses régions d'Amérique latine et d'Asie, les équipements à traction animale connaissent encore une forte croissance.
Contact : Ateliers-Ecoles de Camp Perrin BP 14 Les Cayes Haiti - aecp@starband.net ou Codéart : info@codeart.org Equipements à traction animale... un schéma. Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture - Division des systèmes d'appui à l'agriculture, Sous-division du génie agricole.
Fabrication
Identification des différents éléments
Entretoises Contre sep Soc de charrue Hilt
Poutre de charrue Roue Support de roue soc versoir Dispositif de réglage de la ligne de traction
Matériaux Fer plat 90 x 8 LGR 305 mm Fer plat 30 x 8 mm LGR 2300 Fer plat 38 x 8 LGR 600 mm Fer plat 40 x 8 mm LGR 2275 Fer plat 50 x 8 LGR 390 mm Fer plat 38 x 5 LGR 300 mm Tube Ø40 Ep 2 Lgr 320 mm Plat 60 x 20 Lgr 1280 mm Plat 40 x 20 Lgr 400 mm Tôle 510 x 240 Ep. 6 mm Tôle 315 x 215 Ep. 6 mm Tôle 200 x 150 Ep. 10 mm Tôle 110 x 60 Ep. 2 mm
7 vis DIN 605 ou DIN 608 M10 x 30 2 vis DIN 605 ou DIN 608 M10 x 50 2 vis H M5 x 30 1 vis H M10 x 50 2 vis H M10 x 40 3 vis H M12 x 60 1 vis H M16 x 100 3 écrous DIN 934 M5 12 écrous M10 3 écrous M12 2 écrous M16 3 rondelles plates M16
Matériaux Pince pour le soc (dessins ci-joints) Pince pour le versoir (dessins ci-joints) Cintreuse pour la poutre de charrue (dessins ci-joints) Cintreuse pour la roue (dessins ci-joints) Presse (+poinçon carré) Perceuse Soudeuse Enclume Four (dessins ci-joints)
Le coutre
Généralités Le soc a pour fonction de "couper" le sol, c'est cet élément de la charrue qui ouvre le chemin. C'est un élément très soumis à l'usure. Il existe de nombreux types de socs, celui utilisé ici est du type "bec de canard". Ce type de soc permet un travail efficace dans les sols légers ou moyens. La forme en bec de canard permet également d'augmenter la stabilité longitudinale de la charrue. Compte tenu de son coût relativement élevé, on préférera un soc droit simple (plus facile à réaliser) pour les sols très caillouteux, qui soumettent les socs à une usure précoce. Le soc, une fois usé, peut être reforgé pour lui donner une forme proche de l'origine.
Français Matériau Acier à ressort mangano-silice (C 0,47/0,55 Si 1,5/1,8 Mn 0,5/0,8) Re : 70/90 kg/mm2 Il est recommandé de tremper les pièces travaillantes dans de l'huile de trempe à 830-860° C. Fabrication Le soc est forgé à chaud au marteau et à l'enclume. Les trous de fixation ont une forme spéciale : ils sont perforés rondement, fraisés, puis la partie fraisée est forgée sur l'enclume avec un poinçon carré (de préférence forgé à chaud). Ces trous de formes particulières sont destinés à accompagner une plaque à vis et un collier de type carré de type DIN 605 ou DIN 608 (voir Figure 4). Lors du montage, les têtes des vis doivent affleurer. Tout ce qui dépasse la tête crée un amoncellement de terre en dessous et augmente les efforts que doivent fournir les animaux.
Le versoir
(Voir dessin détaillé en annexe 3)Généralités Le versoir est la pièce de la charrue qui repousse la terre retournée par le soc. Sur ce type de charrue, on retrouve trois grands types de versoir : le versoir cylindrique, hélicoïdal et hélicocylindrique. Le versoir cylindrique a été choisi pour sa simplicité de conception car il offre de bonnes performances sur tous les types de terrain tout en ne demandant pas trop d'effort à l'animal. De plus, la force de réaction du sol s'exerce presque longitudinalement dans un versoir cylindrique, alors que sur un versoir hélicoïdal elle s'exerce obliquement, ce qui rend la charrue difficile à stabiliser. Notons cependant qu'un versoir hélicoïdal déplace moins le sol et réduit également les risques d'érosion.
Matériau Idéalement le versoir est en acier triplex (une couche d'acier tendre intercalée entre deux couches d'acier plein) qui offre une forte résistance aux chocs et fonctionne bien. Dans la pratique, cet acier est difficile à obtenir, on peut donc utiliser une tôle d'acier ordinaire, ou un acier légèrement enrichi en carbone si le marché local le permet.
Fabrication Le dispositif utilisé à Camp Perrin pour cintrer le versoir est détaillé en annexe 10. Le serrage se fait à l'aide du cric d'un camion. Le cintrage se fait à chaud. Les trous de fixation utilisés dans le versoir ont un profil identique à ceux du coutre (voir section 3.2.). Cependant si la tôle est trop fine pour percer un trou en carré, on peut faire un trou fraisé rond et souder une rondelle à l'arrière de la tôle dans laquelle on a percé un trou carré. Le type de versoir dont il s'inspire avait des bords arrondis : nous avons choisi de faire des bords des lignes métalliques pour découper le versoir au moyen d'une scie circulaire pour le cisailler facilement.
La poutre de charrue
(Voir dessin détaillé en annexe 4)Généralités La poutre est la pièce qui relie le reste de la charrue à l'animal. Sa forme et sa longueur influencent la profondeur du sillon creusé et dans une moindre mesure sa largeur. C'est donc sur l'extrémité avant la poutre que sont déterminés les réglages de largeur et de profondeur de la tranchée (Voir Annexe 15 : L'influence de la traction).
De nombreux modèles de charrues utilisent, au lieu du système présenté ici pour modifier les réglages, un système de traction par tige. En pratique, il est difficile à utiliser, et il est plus difficile à fabriquer. Au départ, à Camp Perrin, la partie horizontale de la poutre de charrue était en bois. La résistance du bois était suffisante et la souplesse donnait à l'ensemble une élasticité qui, en absorbant les chocs, offrait un certain confort tant au cultivateur qu'à l'animal. Cependant, les modèles à poutre de charrue en bois se vendaient beaucoup moins bien car ils avaient une apparence plus "antique".
Matériau L'acier utilisé est un acier mi-dur C 0,42/0,50 Re : 65/75 kg/mm2. Cet acier est un peu plus cher que l'acier doux et sur les milliers de charrues produites à Camp Perrin, aucun corps de charrue ne s'est ouvert pendant le labour, alors que certaines charrues importées construites en acier doux se sont ouvertes sur terrain lourd. Attention : ce matériau rend la soudure difficile. La soudure doit être faite sur la baguette de base et doit être refroidie lentement.
Fabrication
Four : Pour cintrer le soc, il faut d'abord le chauffer. Le four utilisé à Camp Perrin est décrit en annexe 12. Ce four est monté sur un essieu de voiture pour pouvoir le faire tourner et aussi faciliter la manutention des socs. Le système est conçu pour pouvoir fonctionner avec pratiquement n'importe quel combustible liquide. L'intérieur du four est recouvert d'un matériau réfractaire : soit le revêtement en boue réfractaire du four (utilisé dans les fonderies avec cubilots) soit de l'argile réfractaire (qui a été fortement mélangée à du gravier). Avant de commencer, il faut commencer par allumer le four au moyen d'un petit feu de bois, allumé dans la partie centrale, afin de chauffer la tête du brûleur et l'atmosphère du four.
Pince : Le dispositif utilisé à Camp Perrin est illustré en annexe 11. La courbure de la rallonge est légèrement exagérée pour compenser la rémission due à l'élasticité du métal. Le levier doit de préférence être amovible pour réduire l'encombrement de la machine lorsqu'elle n'est pas utilisée.
La roue
(Voir dessin détaillé en annexe 5)Généralités Les charrues les plus simples ne comportent pas de roue. Cet élément élimine beaucoup d'efforts pour le paysan en absorbant beaucoup d'oscillations dues à l'inhomogénéité du sol, ce qui rend la charrue plus facile à conduire. La roue est un élément de stabilisation, et non un élément de soutien : trop souvent, on voit des agriculteurs régler leur charrue de telle manière que la roue s'enfonce dans le sol à cause du travail. L'énergie gaspillée par l'animal à cause des pertes de charge importantes de la roue au sol sera perdue pour le travail de labour. On réglera donc la charrue de telle façon que la roue n'exerce pas trop de force sur le sol (pour le vérifier, on vérifiera qu'elle ne touche que légèrement le sol). La hauteur de la roue se règle grâce à des trous pratiques percés dans le pied de la roue.
Matériau Le pied de roue en acier mi-dur (CK45 - SAE 1040) permet de réduire la section, et donc le poids. L'axe de la roue sera en acier dur (60 kg/mm2). La bande de roulement est en acier doux, pour faciliter son pliage et son soudage
Fabrication La roue elle-même (bande de roulement) est réalisée au moyen d'un simple dispositif de pliage illustré en annexe 13. Le rayon de la fixation est inférieur à celui de la roue pour compenser l'élasticité du métal. Une fois fermée la bande de roulement est soudée sur elle-même. Les rayons sont soudés. L'axe de la roue est réalisé soit par une barre entièrement perforée sur tout le diamètre de la vis, soit par un tube épaissi. La roue est fixée au support par une vis M16. On placera une ou plusieurs rondelles plates entre la roue et son support pour faciliter le bon fonctionnement.
La vis est pressée par l'intermédiaire d'un écrou -contre-écrou-, ce qui permet d'éviter le blocage de la roue par serrage.
(Voir dessin détaillé en Annexe 6)Généralités Le soc est la partie centrale de la charrue, sur laquelle sont fixées les autres pièces principales (corps, versoir, coutre, contresep).
Matériau Le soc peut être fabriqué avec n'importe quel acier ordinaire.
Fabrication Le soc a été conçu pour se plier à la pointe du couteau. Son pliage (à chaud) s'effectue au moyen d'un utilitaire spécial décrit en annexe 14. Il s'agit en fait plus d'un forgeage que d'un pliage : le pli est légèrement courbé. Les trous de fixation sont fraisés pour ne pas gêner les collerettes des écrous à embase carrée.
Le contre-sep
(Voir dessin détaillé en Annexe 7)Généralités Le contre-sep permet la stabilisation de la charrue tout en soutenant la poignée.
Matériau N’importe quel acier standard peut être utilisé.
Fabrication Cette pièce est fabriquée à partir d'une simple pièce plate en acier, coupée à longueur. Les trous sont prévus pour recevoir les vis à collet carré et sont réalisés selon le même procédé que celui utilisé dans le coutre (voir ci-dessus).
La poignée
(Voir dessin détaillé en annexe 8)Généralités La poignée, permet la stabilisation longitudinale de la charrue, glissant sur le fond de la tranchée. La stabilité longitudinale est assurée par la réaction entre les appuis au sol, les points d'appui à l'avant et à l'arrière de la charrue, et par la roue et la poignée.
Matériau De préférence en fonte, en raison de sa résistance à l'usure.
Fabrication Pour réaliser cette pièce, des méthodes variables peuvent être utilisées, selon le matériel disponible dans l'atelier. Elle peut être moulée, ou la pièce peut être tricotée mécaniquement. Sur certains modèles construits en Haïti, la poignée a été remplacée par une tôle directement soudée sur le contre-sep pour simplifier la fabrication, sans dégrader les performances de la charrue (voir Figure 13).
La charrue à queue et les entretoises
(Voir dessin détaillé en annexe 9)Généralités Le soc permet au cultivateur de maintenir la charrue pour assurer sa stabilité. Les entretoises permettent d'assurer la rigidité de l'ensemble de la charrue. Initialement, le soc et les entretoises montés à Camp Perrin étaient vissés sur la charrue. Sur les derniers modèles construits, ils sont soudés pour réduire le temps de fabrication, bien que cela complique le remplacement des pièces abîmées.
Matériau Ces pièces ne sont pas soumises à de fortes contraintes ou à une usure importante et peuvent donc être fabriquées en acier standard. Si vous choisissez de souder la queue de charrue et les entretoises, utilisez un acier facilement soudable.
Fabrication Le plan du soc et des entretoises se trouve à l'annexe 9. Ces plans sont ceux également utilisés à Camp Perrin, mais il n'y a aucune contre-indication indiquant que vous ne pouvez pas utiliser les matériaux et outils disponibles localement. Le soc est forgé à chaud.
Utilisation de la charrue
Le but de ce manuel n'est pas d'expliquer les techniques de préparation du sol : le lecteur pourra se référer pour cela à l'un des nombreux ouvrages écrits sur le sujet (voir bibliographie (6)). Néanmoins, il faut noter que si dans la plupart des cas, le labour aura une action bénéfique sur la qualité du sol, il peut parfois aussi avoir une action néfaste sur le bilan hydrique et la fertilité du sol, sans oublier l'érosion éolienne. « Le travail d'ameublissement et de retournement de la charrue pourrait entraîner une évaporation accrue et une plus grande vitesse de minéralisation de l'humus, et son utilisation n'est pas toujours appropriée dans les zones arides ou semi-arides » [ 2 ]. Il est essentiel que le harnais utilisé pour la traction soit de bonne qualité et soit bien adapté à la morphologie de l'animal afin de ne pas lui faire mal. Dans pratiquement toutes les parties du monde, on trouve des artisans capables de fabriquer des harnais de qualité satisfaisante.
Entretien
La charrue présentée ici ne nécessite pas d'entretien particulier. Cependant, toute charrue est soumise à une usure importante, et il n'est pas rare que certaines pièces doivent être remplacées. Le coutre est une pièce très sujette à l'usure. L'éleveur doit veiller à ce que le coutre reste suffisamment tranchant afin d'éviter un effort dur inutile pour l'animal. S'il est usé, il peut être remboursé ou simplement remplacé.
Transport de la charrue
Pour transporter la charrue entre la ferme et le champ, au lieu de traîner la charrue sur le sol (ce qui use le versoir et les manches) ou de la placer sur un joug entre 2 chevaux (fatigue les animaux), on peut placer le soc à l'intérieur d'un pneu de camion. La charrue est alors traînée par les animaux et soutenue par le fermier.
Bibliographie
- La traction animale en Afrique, de Peter Munzinger, Eschborn 1982, Editeur : Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ), ISBN 3-88085-148-4
- Agriculture africaine et traction animale, par Gérard Le Thiec, CIRAD 1996 Coll. "Technique", Centre de coopération internationale et de recherche agricole pour le développement., ISBN 2-87614-240-6
- Machines modernes à traction animale, de Jean Nolle, Edition l'Harmattan 1986, ISBN 2-85802-606-5
- Les harnais pour la traction animale, GRET 1984, Coll. "Le point sur"
Annexes
ANNEXE 1 : DESSIN DE LA COMPOSITION DE LA CHARRUE..11 ANNEXE 2 : DESSIN DU SOC..................................13 ANNEXE 3 : DESSIN DU VERSOIR..................14 ANNEXE 4 : DESSIN DE LA POUTRE DE LA CHARRUE..................15 ANNEXE 5 : DESSIN DE LA ROUE..................16 ANNEXE 6 : DESSIN DU SOC..................................18 ANNEXE 7 : DESSIN DU CONTRE-SEP..................................19 ANNEXE 8 : DESSIN DE LA POIGNÉE.........................20 ANNEXE 9 : DESSIN DE LA QUEUE DE LA CHARRUE ET DES ENTRETOISES.....21 ANNEXE 10 : DESSIN DE LA PINCE POUR LE VERSOIR..22 ANNEXE 11 : DESSIN DE LA PINCE POUR LA POUTRE DE LA CHARRUE..24 ANNEXE 12: DESSIN DU FOUR POUR LA FONDATION.........29 ANNEXE 13: DESSIN DE LA PINCE POUR LA ROUE.........33 ANNEXE 14: DESSIN DE LA PINCE POUR LE SOC........40 ANNEXE 15: INFLUENCE DE LA LIGNE DE TRACTION....41
Manuel de construction d'une charrue à traction animale
Ce manuel de construction est destiné à tous les ateliers du Sud qui souhaitent mettre en place une production de charrues simples, durables et bon marché. En effet, la charrue décrite dans ce guide a été développée en Haïti par les ateliers-écoles de Camp Perrin ce qui assure qu'elles sont adaptées aux contraintes de la plupart des pays où les compétences techniques sont limitées, tant au niveau de la fabrication que de son utilisation. Avant d'arriver à ce modèle, de nombreux essais ont été menés sur différents types de charrues, et de nombreuses solutions techniques différentes ont été étudiées : ce manuel permettra à d'autres ateliers d'éviter de suivre le même chemin et de commettre les mêmes erreurs.
Déjà publié dans cette série : Manuel de construction d'une pompe à godet Bientôt disponible dans cette série : Manuel de construction d'une presse à huile de palme Manuel sur la fabrication artisanale de savon
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Le manuel a été réalisé par l'ISF avec le soutien de la Direction Générale de la Coopération Internationale (DGCI)
Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontièreshttp://www.isf-iai.be mail@isf-iai.be Marly Avenue du 48 1120 Bruxelles - Belgique
Références
- ↑ Document original
- ↑ La traction animale en Afrique, par Peter Munzinger, Eschborn 1982, éditeur : Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit (GTZ), ISBN 3-88085-148-4