Les Freins et Les Embrayages - Présentation
LES FREINS ET LES EMBRAYAGES
PLAN
• DEFINITION.
• ROLE.
LES FREINS
Définition :
Un frein est un transformateur
d’énergie mécanique en énergie calorifique, destinée a réduire, réguler
ou annuler la vitesse d’un solide.
Les propriétés d’un frein sont caractérisées par les grandeurs suivantes:
— L’effort de commande est la force maximale
constante exercée par l’opérateur sur l’organe de commande du frein au
cours du freinage.
— La course de commande est le déplacement de l’organe de commande du frein, de la position de repos à la position de freinage.
— L’indice de commande d’une installation de freinage est le produit de l’effort par la course de commande.
— L’efficacité d’un frein (souvent appelée puissance d’un frein) est le rapport du couple de freinage à l’indice de commande.
— La régularité d’un frein est caractérisée par son indice de régularité, rapport de la variation relative du couple de freinage à la variation relative du coefficient de frottement.
Type de freins
1-Freins a Sabots:
Sont formés essentiellement d’un
bloc en bois ou en amiante,d’un levier et d’un tambour. Le bloc peut
être court ou long.,rigidement fixe ou articulé.
Les surfaces cylindriques du
tambour et du bloc qui sont en contact sont le plus souvent
lisses,quelquefois,une rainure en V est pratiqué dans le tambour dans le
but d’accroître la force normale.
Calcul:
frein a sabot cour:
Dans le cas, la pression sur le
sabot est considérée comme étant uniforme,et la force N résultat se
situe au centre de bloc. Le pivot A peut occuper plusieurs positions
verticales,et le comportement du frein varie en fonction de la valeur de
« e ».
En faisant l’équilibre du levier
lorsque le tambour s’effectue une rotation dans le sens contraire des
aiguilles d’une montre, on a :
Lorsque le tambour tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, l’équilibre du levier donne :
Le couple de freinage, indépendamment du sens de rotation,est donné par l’équation suivante :
f :est le coefficient de frottement
N: est la normale entre le sabot et le tambour e
r :est le rayon du tambour.
Les réaction au point A sont
obtenues en faisant la somme des forces (verticale et horizontales)
agissant sur le levier.
On a :
Donc
Et on a:
Donc
2-Frien à sangle:
C’est le plus simple de tous le
types de freins, il est formé d’un cylindre(tambour) autour duquel est
enroulé une courroie, une sangle ou une bande de toile,de cuir ou
d’acier qui porte une garniture.
0: bâti
1:tambour
2: sangle
3: ressort de rappel
4: tirant
¨ Freins à disques:
Surfaces de frottement planes et
perpendiculaires à l’axe. Le disque est un cylindre de faible épaisseur
et de grand diamétre. Le rapport entre D et d est au maximum de 0,7.
Il est admis, pour le calcul des garnitures, dans des conditions
normales d’utilisation,une usure de 1 mm pour un couple de 15.10^6
daNm/cm2 de garniture.
Les garniture se présente sous forme:
-patins complets ou partiels.
Monodiques
*ةtrier fixe: plus robuste,mois déformable,forts moments de freinage.
*ةtrier mobile: possibilité de double commande mécanique et hydraulique. Peu sensible au voilage du disque.
*Disque mobile: moins utilisé.
Effort presseur Fp:
p: pression spécifique
S: surface d’un contact
couple de freinage: 
n: nombre de surfaces
Multidisques:
Les disque coulissent sur des cannelures. Fonction inverse aux embrayages, mais technologie semblable.
Les Commandes :
Frein à sangle - commande mécanique :
Frein mono disque – commande pneumatique
Frein à disque a patin - commande mécanique:
Frein multi disque – commande hydraulique:
Les embrayages
Définition :
Un embrayage est un accouplement temporaire permettant d’accoupler ou de désaccoupler à volonté deux arbres en rotation.
Rôle :
L’embrayage a pour but de
transmettre temporairement le mouvement de rotation et le couple d’une
partie motrice à une partie réceptrice. Il doit permettre :
- d’assurer un démarrage progressif ou rapide de la machine pour l’amener à sa vitesse de régime,
- de transmettre intégralement et sans glissement en régime de travail le couple total du moteur à la machine réceptrice,
- de faire cesser instantanément ces transmissions de couples par une manœuvre simple et facile exigeant le minimum d’effort.
Classification des embrayages:
Les embrayages peuvent être classés soit par leur mode d’entraînement ou soit par leur mode de commande.
1 Classification par mode d’entraînement
1.1 Embrayages instantanés
Ce sont des embrayages dont
l’entraînement se fait par obstacle ( embrayages à denture : carré,
trapézoïdale, triangulaire ). De conception simple et économique, sa
manoeuvre se fait obligatoirement à l’arrêt.
1.2 Embrayages progressifs
Ce sont des embrayages dont le
mode d’entraînement peut être par friction, par poudre ou hydraulique.
la manœuvre peut être effectuer en marche.
A – LES EMBRAYAGES A FRICTION
1. Constitution
Un embrayage progressif est composé généralement :
a- Des surfaces de contact.
b- Un système presseur.
c- Un dispositif de commande.
d- Des liaisons manchons-arbres.
2. Formes des surfaces
Les surfaces de contact peuvent être planes, cylindriques ou coniques.
3. Les garnitures de friction
Elles doivent satisfaire aux conditions suivantes :
- important coefficient de frottement.
-grande résistance à l’usure et à l’échauffement.
*Matériaux:
Le matériaux le plus utilisé est le
Ferrodo : tissu d’amiante armé de fil de cuivre, de laiton ou de plomb
fixé sur les éléments de l’embrayage par rivetage ou collage. On trouve
également des garnitures métalliques ( Fonte, Acier, Bronze) travaillant
dans l’hile ou à sec.
4. Le système presseur
C’est en général un ressort à
boudin en acier au carbone dur trempé; il peut être unique dans ce et
est disposé de manière concentrique à l’axe des deux arbres.
Certains embrayages comportent
plusieurs ressorts identiques repartis sur le cercle moyen de la surface
de contact. Une telle disposition assure une meilleure régularité de la
pression.
B – LES EMBRAYAGES HYDRAULIQUES
Le fonctionnement est basé sur
la mise en mouvement d’une certaine masse de fluide au moyen d’une
turbine menante (volant moteur). L’énergie de cette masse de fluide est
reçue par une turbine menée (volant récepteur).
En tournant le volant moteur entraîne
l’huile qui, par la force centrifuge se trouve projetée contre les
ailettes du volant récepteur entraînant celui-ci en rotation.
2 Classification par mode de commande
Le rôle d’un système de
commande d’embrayage est de transmettre aux plateaux en la multipliant
la force exercée sur la pédale d’embrayage.
*Embrayages à commande mécanique
Ils sont utilisés en général
lorsqu’on ne dispose pas d’énergie. On utilise des leviers, des
fourchettes, des cames, etc.
* Embrayages à commande hydraulique
La force pressante F est obtenue lorsque le fluide
est sous pression. Ce système permet d’avoir une très bonne
progressivité de l’embrayage avec une pression facilement réglable.
ةtanchéité difficile à réaliser.
Embrayages à commande pneumatique
La force pression est obtenue par
du gaz sous pression. Les appareils à commande hydraulique et
pneumatique transmettent un couple en fonction de la pression. Il est
impératif donc de maintenir la pression durant toute la durée de
manœuvre.
Embrayages à commande électromagnétique
Un courant électrique continu
traverse une bobine, les plateaux d’embrayage sont attirés par un
électro-aimant. La progressivité est obtenue en faisant varier
l’intensité à l’aide d’un rhéostat.
Avantage : commande possible à distance.
*Embrayages centrifuges
Embrayages dont la liaison entre
moteur et récepteur se fait progressivement au fur et à mesure que la
vitesse du moteur s’approche de la vitesse de régime. Le principe de la
commande de ces embrayages utilise une force centrifuge comme effort
presseur. Il permet un accouplement programmé fonction de la partie
motrice.
a. Coupleur hydraulique (Voir Les embrayages hydrauliques)
b. Embrayage à mâchoires (Voir Les embrayages à friction cylindrique )
A faible vitesse les ressorts tarés rappellent les mâchoires vers le centre (débrayage)
Exemple d’application
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