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Auteur(s)
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Jean-Jacques CARRÉ : Ingénieur de l’École Supérieure des Techniques Aéronautiques et de Construction Automobile - Directeur Études Produits à la société Bendix Europe , Division Technique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Quels que soient le système de freinage et son emploi, un frein absorbe une énergie mécanique extérieure pouvant être soit une énergie potentielle due à la gravité (cas des appareils de levage), soit une énergie cinétique (cas des véhicules), soit les deux à la fois (cas, par exemple, d’un véhicule lancé abordant une descente). L’énergie mécanique absorbée est restituée par le frein sous une autre forme qui dépend du système de freinage considéré.
Nous nous limiterons à l’étude des freins transformant l’énergie mécanique en chaleur par frottement de deux solides car ce sont les plus répandus et les plus économiques pour assurer la fonction de freinage : le ralentissement ou l’arrêt de la machine ou de l’appareil en mouvement est dû à la résistance de frottement engendrée dans un organe de friction, par la pression d’un corps contre la jante d’un rotor en mouvement.
Nous ne saurions trop insister sur l’importance du freinage et sur le soin que l’on doit apporter à la détermination des freins. Dans le prix d’une installation, les dispositifs de freinage entrent pour une faible part et, cependant, ils conditionnent à la fois la sérucité et la souplesse de conduite de l’appareil. Ils sont un élément de jugement du sérieux de la construction.
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Généralités
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3. Base de calcul du dimensionnement
3.1 Garnitures de freins
3.1.1 Généralités sur les organes de friction
Comme nous l’avons vu au paragraphe 1.1, un organe de friction est un transformateur d’énergie mécanique en chaleur. Le calcul des organes de friction consiste, d’abord, à proportionner leurs dimensions suivant l’énergie qu’ils doivent absorber, puis à vérifier la pression qu’ils supportent ainsi que la fixation des garnitures sur leur support.
L’étude des formes des organes de friction doit assurer la meilleure évacuation de la chaleur.
Les garnitures supportent leur travail de friction, ou travail de freinage, avec une usure minime tant qu’une température critique n’est pas dépassée : au-delà de cette température, le frottement devient irrégulier et l’usure s’accroît très rapidement. Chaque type de garniture a une température critique, température maximale d’utilisation au-delà de laquelle les caractéristiques d’usure et de coefficient de friction divergent. Le choix des garnitures se fera donc surtout d’après la température limite présumée des surfaces frottantes ; les valeurs maximales admissibles sont données dans l’article [B 5 771].
En général, un organe de friction travaille de façon intermittente, par périodes très courtes de travail violent suivies de longs arrêts. Pendant ces périodes très courtes, il y a accumulation d’une certaine quantité de chaleur dans un volume réduit ; cette chaleur se propage ensuite dans la masse pour s’évacuer lentement vers l’extérieur.
Si les coups de frein se succèdent régulièrement,...
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