Les Freins et Les Embrayages - Présentation




LES FREINS ET LES EMBRAYAGES
PLAN
           DEFINITION.
           TYPES DE FREINS.
           SYSTEMES DE COMMANDES.
       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.
frein projet
frein-disque
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.
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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
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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.
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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.
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embre hydro4.jpg
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.
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* 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.
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   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.
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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.
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*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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