Freins et embrayages à frictionFreins et embrayages à frictionLe programme est destiné à la conception, au calcul et au contrôle de quatre types de base de freins et d'embrayages à friction. Dans le programme, il est également possible de déterminer l'énergie cinétique et les couples de charge des mécanismes.
Le programme permet :
1. Calcul de la charge du frein
2. Calcul de la charge de démarrage de l'embrayage
3. Contrôle de l'embrayage chargé
4. Conception et contrôle :
- Freins à
disque/embrayages
- Freins à cône/embrayages
- Freins à tambour/embrayages
- Freins à bande/embrayages
5. Calcul et contrôle de l'échauffement du frein / de l'embrayage conçu
Ce calcul est basé sur les données, les procédures et les algorithmes de la littérature professionnelle, de normes et de catalogues d'entreprises.
[1] Clutches and Brakes Design and Selection; [2] Shigley’s Mechanical Engineering Design; [3] Textbook of Machine Design; [4] Brake Design and Safety; [5] Roloff / Matek - Maschinenelemente
VDI 2241-Blatt 1; VDI 2241-Blatt 2; SAE J866; SAE J661; Ortlinghaus, Goizper, TAROX, FERODO
L’interface d’utilisateur.
A télécharger.
Tarif, Achat.
L'information sur la syntaxe et la commande du calcul peut être trouvée dans le document "commande, structure et syntaxe des calculs".
L'information sur le but, l'utilisation et la commande du paragraphe "information sur le projet" peut être trouvée dans le document "information sur le projet".
Les freins à friction et les embrayages ne diffèrent pas par leur nature physique. La seule différence est la façon dont le frein / l'embrayage est chargé et, naturellement, leur solution géométrique et leur commande. La solution spécifique et le calcul correspondant doivent correspondre à cela. Les relations indiquées sont universelles.
La solution de calcul du frein / de l'embrayage est généralement divisée en deux tâches connexes.
1. Calcul de la charge du frein / de l'embrayage sur la base du mécanisme
freiné / démarré. Dans le calcul, paragraphe [1].
2. Calcul des dimensions du frein / de l'embrayage répondant à la charge
souhaitée. Dans le calcul, paragraphe [2, 3, 4, 5, 8].
Au début du cycle de freinage, le mécanisme freiné a une énergie cinétique Ek
(dépend du carré de la vitesse).
- mouvement rotatif
- mouvement rectiligne
En même temps, il est agi par des forces et des couples qui réduisent /
augmentent la charge de freinage (ils sont constants pendant le cycle de
freinage).
- forces de friction des paliers
- influence externe (freinage sur un plan incliné)
- traînée aérodynamique (non constante) etc.
Une autre variable est le temps de freinage.
La solution à ces relations est le couple que le frein doit développer et l'énergie qui doit être absorbée par le frein.
L'embrayage applique une procédure analogue à celle du frein (déplacement du mécanisme - obtention de l'énergie cinétique souhaitée Ek).
Il est possible de séparer les deux tâches et d'obtenir, par exemple, des données pour la sélection du frein / de l'embrayage dans le catalogue du fabricant ou de concevoir le frein / l'embrayage en fonction de la charge.
Les paragraphes suivants contiennent des formules pour le calcul de la charge, le calcul de l'énergie, les formules utilisées pour la solution des dimensions des freins et des embrayages à friction et les calculs de l'échauffement.
L'énergie cinétique est calculée comme la somme de l'énergie cinétique du mouvement rectiligne et de l'énergie de rotation de la masse.
Ek [J]= 0.5 * m * v2 + 0.5 * I * ω2
m ... masse de la masse freinée [kg].
v .... vitesse de la masse freinée [m/s]
I .... moment d'inertie de la masse freinée [kg*m²].
ω ... vitesse de la masse freinée de moment d'inertie I [rad/s].
Lors du freinage ou du démarrage du mécanisme, des forces ou des couples supplémentaires agissent, qui doivent être inclus dans le calcul. Il peut s'agir de la résistance au roulement des roues, des résistances au roulement des roulements, des forces causées par le poids (grue, élévateur, mouvement sur un plan incliné) ou le frottement, la traînée aérodynamique, etc.
Toutes ces forces et couples supplémentaires doivent ensuite être convertis en vitesse de frein / d'embrayage avec le rapport de vitesse approprié.
Par exemple, si la vitesse de la roue est nw = 100 [min-1] et la vitesse d'embrayage est nc = 2000 [min-1], alors la charge / décharge supplémentaire ML agissant sur l'embrayage est :
ML = Mw * nw / nc
ML ... charge supplémentaire /
déchargement supplémentaire
Mw ... moment appliqué à la roue du véhicule
nw ... vitesse de la roue
nc .... vitesse d'embrayage
Pour plusieurs masses en rotation et en translation dont les vitesses sont différentes, il convient d'additionner leurs énergies cinétiques et, pour des calculs ultérieurs, de les convertir en un moment d'inertie réduit lié à la vitesse de frein / d'embrayage.
Ired [kg*m²] = 2 * Ek / (n / 60 * 2 * p)2
Ek ... somme des énergies cinétiques
[J]
n ..... vitesse de frein / embrayage [/min]
C'est le paramètre de base qui affecte le plus les dimensions du frein / de l'embrayage. Il dépend des matériaux utilisés et de leur combinaison. Dans le calcul, il est possible de choisir parmi les zones de base des matériaux de friction. Cependant, nous recommandons fortement de suivre les valeurs spécifiques du fabricant ou du fournisseur.
Exemple de modification du coefficient de friction f [~] en fonction de pmax [MPa], v [m.s-1] et T [°C] pour le frottement sec pour une combinaison de matériaux Métal en poudre / acier dur.
C'est l'un des types de freins et d'embrayages les plus utilisés. Ils ont une construction simple, une grande surface de friction, une bonne dissipation de chaleur. Il est possible d'utiliser des constructions avec une ou plusieurs surfaces de friction où notamment la construction à 2 surfaces de friction est largement utilisée dans l'industrie automobile (freins à disque, embrayages à disque).
Vu que le principe des freins et des embrayages ne diffère pas dans le calcul, une procédure commune avec des dimensions définies par la figure est utilisée. Les freins sont généralement conçus de telle sorte que le segment de friction a la forme d'un secteur de cercle (A, B). Pour les embrayages, il a la forme d'une couronne circulaire (C).
Deux approches sont utilisées pour la solution.
A. Usure uniforme (frein / embrayage rodé) : Il est basé sur l'hypothèse que les disques de friction sont rigides et que la plus grande usure se produit d'abord sur leur circonférence extérieure, là où le travail des forces de friction est le plus important. Après une certaine usure, la répartition de la pression change de sorte que l'usure des surfaces de friction est uniforme.
B. Pression uniforme (nouveau frein / embrayage) : On pense qu'en utilisant des ressorts qui pressent uniformément les disques de friction en contact, une pression uniforme est obtenue sur toute la surface de friction.
L'approche A est généralement utilisée.
Pression maximale
pmax [MPa] =(2 * Mk) / (a *
f * Re
* (Ro^2 - Ri^2)
/ 1000000 /
FillCoeff
Rayon équivalent Re
Re [m] = (Ro + Ri) / 2
Force de
friction
Ft [N] = Mk
/ Re
Force normale
Fn [N] = Ft / f
Point d'action de la force normale
R' [m] = (COS(q1) -
COS(q2)) / (q2 -
q1) * (2/3) * ((Ro^3 - Ri^3) / (Ro^2 - Ri^2))
Pression maximale
pmax [MPa] = (3 * Mk) / (a * f * (Ro^3 - Ri^3)) / 1000000 / FillCoeff
Rayon équivalent Re
Re [m] = 2 / 3 * (Ro^3 - Ri^3) / (Ro^2 - Ri^2)
Force de
friction
Ft [N] = Mk
/ Re
Force normale
Fn [N] = Ft / f
Point d'action de la force normale
R' [m] =
(COS(q1) - COS(q2))
/ (q2 -
q1) * ((Ro
+ Ri)/2)
Mk .................... couple de
charge [Nm]
a
..................... angle du segment de friction [rad]
f ....................... coefficient de friction [~]
Ro .................... rayon extérieur [m]
Ri ..................... rayon intérieur [m]
FillCoeff ............ facteur de remplissage [~]
q1,q2
.............. angles supplémentaires [rad]
Une surface conique est utilisée comme surface de friction. L'avantage de cette conception est la force de commande Fn inférieure à celle du frein à disque / de l'embrayage à disque. En fonction du matériau de friction, un angle de cône b compris entre 10° et 15° est généralement utilisé.
La solution est réalisée de manière similaire au cas précédent en déterminant les relations valables pour une usure uniforme de la garniture et pour une répartition uniforme de la pression sur toute la surface de friction.
Pression maximale
pmax [MPa] = (Mk / (p
* f *
Di) * (8
* SIN(b)) /
(Do^2 - Di^2))
/ 1000000 /
a
Diamètre équivalent De
De [m]=(Do +
Di) / 2
Force de
friction
Ft [N] = Mk
/ (De / 2)
Force normale
Fn [N] = Ft * SIN(b) / f
Pression maximale
pmax [MPa] = (Mk /(p
* f) *
(12 * SIN(b))
/ (Do^3 -
Di^3)) / 1000000
/ (a / (2 * p))
Diamètre équivalent De
De [m] = 2/3
* (Do^3 -
Di^3) / (Do^2
- Di^2)
Force de
friction
Ft [N] = Mk
/ (De / 2)
Force normale
Fn [N] = Ft * SIN(b) / f
Mk .... couple de charge [Nm]
a
..... angle du segment de friction [rad]
b
...... angle du cône [rad]
f ....... coefficient de friction [~]
Do .... diamètre extérieur [m]
Di ..... diamètre intérieur [m]
Les freins à tambour avec mâchoires de frein internes sont principalement utilisés dans l'industrie automobile. Les freins avec mâchoires de frein externes et les freins avec mâchoires de frein montées symétriquement sont principalement utilisés dans les applications industrielles.
En principe, deux types de mâchoires sont utilisés dans le frein à tambour. En fonction du sens de rotation (action du couple), ils sont appelés mâchoire droite R (Leading shoe) et mâchoire gauche L (Trailing shoe) comme indiqué sur la figure.
Pour une même force F, les couples de freinage, les pressions, les forces et les réactions sont différents pour les mâchoires (L) et (R).
Le calcul s'effectue donc en principe dans les étapes suivantes (mâchoire
droite (R) et mâchoire gauche (L)) :
1. Calcul de la force F' pour pmax R' = 1 pour la mâchoire droite (R)
2. Calcul du couple de freinage MR' pour la mâchoire droite (R) pour la force F'
3. Calcul de pmax L' pour la mâchoire gauche (L) pour la force F'
4. Dont calcul du couple de freinage pour la mâchoire gauche (L) ML'
5. Calcul du couple de freinage total Msum'= MR' + ML'
6. Calcul du coefficient X = Mk / Msum'
7. Multiplication des valeurs unitaires des pressions, forces, couples et
réactions par le coefficient X
Couple de friction
Mt_R [Nm] = f * pmax * w * (D/2) /
SIN(qXa) * CoefA
CoefA =(D / 2 * (-(COS(qX2) - COS(qX1))) - a * ((0.5 * SIN(qX2)^2) -
(0.5*SIN(qX1)^2)))/1000
Couple normal
Mn_R [Nm] = pmax * w * (D/2) * a /
SIN(tqXa) * CoefB / 1000
CoefB =(qX2/2 - 1/4 * SIN(2 *
qX2)) - (qX1/2 - 1/4 * SIN(2 *
qX1))
Force F
F [N] = (Mn_R - Mt_R) / (c / 1000)
c [mm] = ABS(y1 - y2)
Couple de freinage M_R
M_R [Nm] = f * pmax * w * (D/2)^2 *
(COS(qX1) -
COS(qX2)) / SIN(qXa) / 1000
Pression
pmaxL
pmaxL [MPa] = (F * c / (Mn_R + Mt_R)) / 1000
Couple de freinage M_L
M_L [Nm] = f * pmaxL
* w * (D/2)^2 * (COS(qX1) - COS(qX2)) / SIN(qXa) / 1000
Couple de freinage Msum
Msum [Nm] = NR * M_R + NL * M_L
Coefficient X
X = Mk / Msum
f ............. coefficient de
friction [~]
pmax ...... pression maximale [MPa]
w ........... largeur des garnitures de frein [mm]
D ........... diamètre du tambour de frein [mm]
qX1 = q1 -
a1 [rad]
qX2 = q2 -
q1 + qX1 [rad]
qXa ... a) qX2 < PI()/2 ...
qXa = qX2, b)
qX2
> PI()/2 ...
qXa = PI()/2
NR, NL ... nombre d'éléments de freinage (mâchoire droite (R) et mâchoire gauche (L))
La distance entre l'axe de l'axe de mâchoire et l'axe de l'axe de tambour "a"
qui fournit un couple de friction nul à l'axe de l'axe de mâchoire. Cela
garantit une usure symétrique de la garniture.
a = 4 * (D/2) * SIN(q1') / (2 *
q1' + SIN(2 *
q1'))
q1' = pi()/2 -
q1
Pression maximale
pmax [Mpa] = (Mk / (NL+NR)) / (2 * f * w * (D / 2)^2 *
SIN(q1')) / FillCoeff
Réaction dans l'axe de la
mâchoire dans les directions x et y
Rx = pmax * w * (D/4) * (2 *
q1' +
SIN(2 *
q1'))
Ry = pmax * w * f * D/4 * (2 *
q1'
+ SIN(2 *
q1'))
q1
................ angle de démarrage des garnitures de frein (voir figure) [rad]
Mk ............... couple de charge [Nm]
NL, NR ......... nombre d'éléments de freinage [~]
f ................... coefficient de friction [~]
w .................. largeur des garnitures de frein [mm]
D ................. diamètre extérieur du tambour [m]
q1'
............... demi-angle de courroie [rad]
FillCoeff ........ facteur de remplissage [~]
La surface de friction est constituée d'une courroie qui est enroulée autour du tambour de freinage. Utilisation dans des applications industrielles, construction simple. Convient pour la commande manuelle où il est possible d'obtenir un effet de freinage élevé avec une force de commande relativement faible.
ecoef = 2.7182818 (f *a)
Ft = Mk /
((Do / 2))
F2 = Mk / (ecoef - 1) * (Do / 2))
F1 = Ft + F2
Pression maximale
pmax = (2 * F1 / (w * Do)) / N
Calcul de la force F
A: dans le sens de la rotation:
1 ... F = (Ft * a / L) * (1 / (ecoef - 1)) / N
2 ... F = (Ft * a / L) * (ecoef / (ecoef - 1)) / N
3 ... F = (Ft / L) * ((b * ecoef - a) / (ecoef - 1)) / N
4 ... F = (Ft / L) * ((b * ecoef + a) / (ecoef - 1)) / N
B: dans le sens contraire de la rotation:
1 ... F = (Ft * a / L) * (ecoef / (ecoef - 1)) / N
2 ... F = (Ft * a / L) * (1 / (ecoef - 1)) / N
3 ... F = (Ft / L) * ((b - a * ecoef) / (ecoef - 1)) / N
4 ... F = (Ft / L) * ((b + a * ecoef) / (ecoef - 1)) / N
f ........... coefficient de friction
[~]
Ft .......... force de friction [N]
Do ......... diamètre extérieur du tambour [m]
a .......... angle de la bande du tambour [rad]
N .......... nombre de courroies [~]
a,b,L ..... dimensions du levier [mm]
Tant au freinage qu'au démarrage, l'énergie cinétique est convertie en chaleur lorsque les surfaces de friction entrent en contact. Les paragraphes précédents montrent les relations de calcul du couple maximal et de la pression maximale sur les surfaces de friction pour les dimensions de frein / d'embrayage saisies. Même si le couple maximal n'est pas transmis et que la pression maximale admissible n'est pas dépassée, le frein / l'embrayage peut être détruit par un échauffement excessif.
Bien entendu, ce calcul ne couvre pas toutes les variantes de conception de frein / d'embrayage (refroidissement à l'huile, géométries spéciales, matériaux spéciaux, etc.). Par conséquent, on utilise les hypothèses suivantes :
- La garniture de friction présente une faible conductivité thermique l
par rapport à la conductivité thermique des matériaux en contact avec la
garniture. (l de la garniture de friction ~
0,1, l pour l'acier ~ 54). Par conséquent,
on suppose que toute la chaleur générée par le frottement est absorbée par la
partie métallique du frein / de l'embrayage
- Les propriétés thermiques des matériaux sont constantes (dans le cas réel,
bien sûr, elles changent, quoique de manière insignifiante)
- Le temps de freinage est d'un ordre de grandeur plus court que le temps de
refroidissement
- Le poids du frein / de l'embrayage n'est qu'une estimation. Il ne remplace pas
une analyse détaillée du poids d'un corps qui reçoit la chaleur générée par
friction
Certains fabricants indiquent également la valeur maximale du flux thermique q pour les segments de friction.
q [W/mm²] = Eh / t / S''
Eh ..... l'énergie thermique générée
par l'embrayage / le frein pendant le cycle de travail [J]
t ........ temps de freinage / d'engagement de l'embrayage [s]
S'' ...... surface de friction du disque / tambour [mm²]
L'augmentation de température du frein / de l'embrayage peut être déterminée approximativement selon la formule :
ΔT1 [°C] = Eh / (c * m)
Eh ... l'énergie thermique générée
par l'embrayage / le frein pendant le cycle de travail [J]
c ..... capacité thermique spécifique du matériau [J/kg/K]
m .... poids de l'embrayage/du frein [kg]
La formule ne prenant pas en compte le facteur de temps et le refroidissement, elle doit être considérée comme n'ayant qu'une valeur indicative.
Chauffage de surface de contact
ΔT2 [°C] = (5 / 18)^0.5 * (Eh * t^0.5) / (S'' * t * (Ro * c * l)^0.5)
Eh .......... l'énergie thermique
générée par l'embrayage / le frein pendant le cycle de travail [J]
Ro .......... densité [kg/m³]
c ............ capacité thermique spécifique du matériau [J/kg/K]
l ...........
conductivité thermique du matériau [W/m/K]
t ............ temps de freinage / d'engagement de l'embrayage [s]
S'' .......... surface de friction du disque / tambour [mm²]
Temps de pénétration de la chaleur tb pour atteindre la surface extérieure du tambour
tb [s] = Th^2 / (5 * (l / (Ro * shc)))
Th .......... épaisseur du tambour /
disque [mm]
c ............ capacité thermique spécifique du matériau [J/kg/K]
L'équation précédente ΔT1[°C] = Eh / (c * m) peut être utilisée avec la loi de refroidissement de Newton qui décrit le transfert de chaleur de la surface de frein / d'embrayage.
Après la simplification appropriée et l'utilisation d'hypothèses simplificatrices, nous obtenons la relation :
(T - TA) / (T1 -TA) = exp(- (a * S) / (m * c) * t)
T ..... la température de surface du
corps au temps t [°C]
TA ... température de l'environnement immédiat de la surface du corps -
température de l'air [°C]
T1 ... température initiale de la surface du corps [°C]
a ....
le coefficient de transfert de chaleur par flux et rayonnement [W*m^-2/K]
S ..... surface extérieure du corps [m²]
m .... masse du corps (frein, embrayage)
c ..... capacité thermique spécifique du matériau [J/kg/K]
t ..... temps de refroidissement [s]
Pour une utilisation répétée, le processus de freinage peut alors être décrit selon la figure :
0-1...freinage du mécanisme - consommation d'énergie de friction,
augmentation de température
1-2...transfert d'énergie vers l'environnement (refroidissement - baisse de
température)
2-3...prochain cycle de freinage, augmentation de température
3-4... transfert d'énergie vers l'environnement (refroidissement - baisse de
température)
...............................
L'évolution de la température pour un cycle répété peut alors ressembler à ceci.
Lorsque la température du frein / de l'embrayage augmente, le coefficient de transfert de chaleur augmente également de sorte qu'à une certaine température la valeur de l'énergie reçue (processus de freinage) et de l'énergie dépensée (refroidissement) est égalisée.
Le coefficient de transfert de chaleur a dans le cas de ce calcul est influencé par 3 paramètres et la relation utilisée pour son calcul est la suivante :
a = aR + aC * fv
aR ....
Coefficient de transfert de chaleur par rayonnement [W*m^-2/K]
aC ....
Coefficient de transfert de chaleur par convection [W*m^-2/K]
fv ...... Coefficient de débit d'air [~]
Le graphique suivant peut être utilisé pour déterminer les coefficients aR et aC :
dT = T - TA
T ..... la température de surface du
corps au temps t [°C]
TA ... température de l'environnement immédiat de la surface du corps -
température de l'air [°C]
Pour déterminer le coefficient de débit d'air fv, on peut utiliser le graphique suivant :
Dans ce calcul, 100 étapes de freinage / d'embrayage répétées sont simulées avec un intervalle de temps saisi. Pour chaque étape, le coefficient de transfert thermique correspondant alpha est calculé qui est ensuite utilisé pour calculer les températures à l'étape suivante. Dans la plupart des cas, cette procédure est satisfaisante et converge rapidement vers une température constante.
Dans ce calcul, vous estimez l'augmentation totale de la température. À partir de cette augmentation, le coefficient de transfert thermique alpha correspondant est calculé qui est utilisé pour le calcul de l’échauffement global. Ce procédé dépend de l'estimation de l’échauffement et peut être moins précis que le calcul précédent. Cependant, si le procédé précédent ne converge pas vers une température finale constante, il convient d'utiliser ce calcul.
Exemple de développement de l’échauffement lorsqu'il est approprié d'utiliser le calcul cumulatif.
Le calcul du frein / de l'embrayage est généralement divisé en deux tâches.
1. Calcul de la charge de frein / d'embrayage sur la base du mécanisme freiné
/ embrayé [1].
2. Calcul des dimensions du frein / de l'embrayage répondant à la charge
souhaitée [2, 3, 4, 5].
Au paragraphe [1], sélectionnez la méthode de calcul de la charge (frein /
embrayage) [1.3].
Remplissez ou calculez l'énergie cinétique Ek et le couple ML (calculs
supplémentaires [6, 7]) et entrez les paramètres de vitesse, de temps et de
fonctionnement.
Le résultat sont le couple requis et l'énergie suffisante pour les
spécifications de frein / d'embrayage du fournisseur ou pour les calculs
dimensionnels aux paragraphes [2, 3, 4, 5]
Après avoir sélectionné le type de frein / d'embrayage [2, 3, 4, 5], entrez
le couple avec lequel le frein / l'embrayage est chargé.
Entrez les paramètres de surface de friction et les dimensions de l'élément de
friction.
Le résultat est une pression sur la surface de friction, la vitesse et les
forces appliquées.
En reliant le calcul de la charge [1] et le calcul des dimensions [2, 3, 4,
5], il est alors possible de résoudre d'autres problèmes :
- température du frein / de l'embrayage pendant le fonctionnement
- optimisation des dimensions
- optimisation de la charge
Dans ce chapitre, vous définissez les unités de calcul et calculez le couple de charge et l'énergie nécessaires pour concevoir correctement les dimensions du frein / de l'embrayage.
Vous définissez également ici d'autres paramètres, tels que les propriétés du matériau de friction, le matériau du frein / de l'embrayage et le type de charge.
Choisissez le système d'unités de calcul désiré sur la liste. Après changement d'unités, toutes les valeurs seront immédiatement corrigées.
Pour calculer les freins / embrayages, il faut généralement savoir "ce que l'on freine" ou "ce que nous voulons déplacer". Ces informations conduisent à deux paramètres de base.
1. Couple que le frein / embrayage doit transmettre
2. Énergie que le frein / embrayage doit absorber
Il y a donc trois calculs de base des énergies et des couples.
A. Calcul du frein
B. Calcul de l'embrayage de démarrage
C. Contrôle de l'embrayage pendant le fonctionnement
Le calcul sélectionné est actif, les deux autres sont grisés - inactifs.
Le calcul géométrique d'un type spécifique de frein / d'embrayage [2, 3, 4, 5] prend alors des informations sur le couple de charge, l'énergie, etc. à partir du calcul sélectionné des énergies et des couples. Ainsi que le calcul de l’échauffement du frein / de l'embrayage [8].
La tâche consiste à freiner le mécanisme en mouvement à l'état souhaité (dans la plupart des cas, jusqu'à l'arrêt n2 = 0).
Dans ce cas, on résout le problème lorsque l'énergie cinétique Ek et les couples supplémentaires ML doivent être convertis en énergie thermique dans le frein à friction.
Hypothèses et simplifications utilisées :
- toutes les masses freinées sont interconnectées à un rapport de transmission
constant
- le couple de charge ML est constant pendant le processus de freinage
Énergie cinétique des masses en mouvement dont vous avez besoin de freiner. Pour les calculer, vous pouvez utiliser le paragraphe [6.0] où vous pouvez passer avec le bouton "Ek >>".
Couple de charge / de décharge (+/-) converti en vitesse du frein n1.
Pour le calcul des tâches courantes, appuyez sur le bouton "ML >>"
Exemples de charges (+) :
- Mouvement du véhicule en descente
- Élévateur, grue (le poids comme force agissante)
Exemples de décharges (-) :
- Mouvement du véhicule en montée
- Résistances au roulement du mécanisme
Moment d'inertie correspondant à toutes les masses freinées (mouvement de rotation, mouvement linéaire - voir Calcul Ek) converti en vitesse initiale du disque (tambour) freiné n1.
Entrez la vitesse initiale du disque de frein ou du tambour.
Entrez la vitesse finale du disque de frein ou du tambour. Pour l'arrêt complet du mécanisme freiné n2 = 0.
Temps de freinage de la vitesse n1 à la vitesse n2.
Il s'agit du couple théoriquement calculé (en supposant des conditions optimales) que le frein doit fournir pendant le cycle de freinage.
Comme le mécanisme de freinage peut présenter une irrégularité (oscillation
de couple), il convient d'utiliser un coefficient (KA) qui prend en compte cette
irrégularité et garantit le temps de freinage souhaité. La conception du
coefficient KA est basée sur des connaissances pratiques et sa valeur est régie
par les conditions définies à la ligne [1.41].
Après avoir décoché le bouton, vous pouvez entrer votre propre valeur.
Le couple que le frein doit absorber. Cette valeur de couple est utilisée pour calculer les dimensions du frein [2, 3, 4, 5].
La quantité d'énergie qui doit être dissipée dans le frein (échauffement du frein).
La tâche consiste à démarrer le mécanisme à l'état souhaité (dans la plupart des cas, de n2 = 0 à n1 = vitesse souhaitée).
Dans ce cas, on résout le problème lorsqu'il est nécessaire de fournir au mécanisme une telle énergie Ek qui est nécessaire pour atteindre la vitesse et les révolutions souhaitées tout en surmontant les couples supplémentaires ML.
Hypothèses et simplifications utilisées :
- la vitesse n1 (entraînement) est constante pendant le fonctionnement de
l'embrayage
- un couple constant est transmis => l'accélération du mécanisme est constante
Énergie cinétique à laquelle le mécanisme doit être accéléré. Vous pouvez utiliser le paragraphe [6] pour le calcul où vous pouvez passer avec le bouton "Ek >>".
Couple de charge / de décharge (+/-) converti en vitesse de l'embrayage n1.
Pour le calcul des tâches courantes, appuyez sur le bouton "ML >>"
Exemples de charges (+) :
- Démarrage du véhicule en montée
- Résistances au roulement du mécanisme
- Élévateur, grue (le poids comme force agissante)
Exemples de décharges (-) :
- Démarrage du véhicule en descente
Moment d'inertie correspondant à toutes les masses mises en mouvement (mouvement de rotation, mouvement linéaire - voir Calcul Ek) converti en vitesse initiale du disque d'embrayage (du tambour) n1.
Puissance de la machine d'entraînement fournie à l'embrayage.
Entrez la vitesse d'embrayage côté entraînement. Le mécanisme sera accéléré à cette vitesse.
Dans la plupart des cas, vous résoudrez le démarrage du mécanisme arrêté (n2 = 0).
Si vous devez résoudre un mécanisme qui est déjà en mouvement (n2> 0) et l'accélérer à la vitesse n1, entrez la vitesse initiale n2.
Couple fourni par la machine d'entraînement.
Vu que le mécanisme entraîné et la machine d'entraînement peuvent présenter des irrégularités (oscillations de couple), il est conseillé d'utiliser un coefficient (KA). Ce coefficient prend en compte cette irrégularité lors du calcul du couple que l'embrayage doit transmettre.
La conception du coefficient KA est basée sur des connaissances pratiques et sa valeur est régie par les conditions définies à la ligne [1.40,1.41,1.42]. Après avoir décoché le bouton, vous pouvez entrer votre propre valeur.
Couple que l'embrayage doit transmettre. Cette valeur de couple est utilisée pour concevoir les dimensions de l'embrayage [2, 3, 4, 5].
L'efficacité généralement indiquée des embrayages à friction est d'environ 0,95.
Il s'agit d'une partie du couple fourni par la machine d'entraînement et est pleinement utilisé pour obtenir l'énergie cinétique finale souhaitée du mécanisme.
L'autre partie du couple est dissipée dans l'embrayage sous forme de friction.
Le couple utilisable Mu est réduit / augmenté de la valeur ML [1.16].
Basé sur :
- l'énergie cinétique finale souhaitée du mécanisme Ek [1.15]
- le couple de charge ML [1.16]
- la puissance du moteur Pw [1.18]
- l'efficacité de l'embrayage h [1.24]
le temps de fonctionnement requis de l'embrayage est calculé (valeur dans le
champ vert).
Après avoir décoché le bouton, vous pouvez entrer votre propre temps de
fonctionnement de l'embrayage.
La valeur Ek' [1.27] à laquelle le mécanisme est accéléré correspond alors au
temps saisi.
L'énergie cinétique du mécanisme qui est obtenue en engageant l'embrayage dans le temps saisi dans la ligne précédente.
Énergie qui est convertie en chaleur dans l'embrayage.
Lors de la résolution du transfert d'énergie par l'embrayage à friction, il est conseillé de vérifier la fonctionnalité dans les conditions de fonctionnement.
L'embrayage peut convenir au démarrage du mécanisme (voir le calcul précédent - démarrage) mais peut ne pas convenir à un transfert d'énergie constant lorsque les paramètres de fonctionnement sont atteints.
Exemple :
L'embrayage assure le démarrage du mécanisme à la vitesse n1 lors de la
puissance Pw saisie.
Lorsque l'embrayage est engagé, la machine d'entraînement augmente encore la
puissance Pw et la vitesse n aux valeurs de fonctionnement.
L'embrayage doit assurer la transmission du couple même dans les conditions de
fonctionnement.
Puissance de la machine d'entraînement fournie à l'embrayage.
Entrez la vitesse de fonctionnement de l'embrayage lors de laquelle la puissance correspondante est consommée.
Couple fourni par la machine d'entraînement.
Vu que le mécanisme entraîné et la machine d'entraînement peuvent présenter des irrégularités (oscillations de couple), il est conseillé d'utiliser un coefficient (KA). Ce coefficient prend en compte cette irrégularité lors du calcul du couple que l'embrayage doit transmettre.
La conception du coefficient KA est basée sur des connaissances pratiques et sa valeur est régie par les conditions définies à la ligne [1.40,1.41,1.42]. Après avoir décoché le bouton, vous pouvez entrer votre propre valeur.
Couple que l'embrayage doit transmettre. Cette valeur de couple est utilisée pour concevoir les dimensions de l'embrayage [2, 3, 4, 5].
Ce paragraphe donne les conceptions des diamètres de l'arbre (acier) qui correspondent à la charge désirée (Mk). Ces valeurs sont des valeurs d'orientation seulement; il est recommandé d'utiliser un calcul plus exact pour la conception finale.
Lors de la conception du frein / de l'embrayage, les courbes de couple ne sont généralement pas connues.
Par conséquent, le coefficient KA est utilisé dans les calculs qui, sur la base de l'expérience et des tests, indique comment augmenter le couple de calcul afin que le frein / l'embrayage conçu puisse maîtriser les irrégularités de charge respectives.
Le coefficient KA basé sur le type de mécanisme freiné est proposé pour le
calcul du frein.
Pour calculer l'embrayage, le coefficient KA est proposé qui comprend à la fois
le mécanisme freiné et la machine d'entraînement et le temps de fonctionnement.
Dans la liste, sélectionnez le type de machine d'entraînement approprié.
Machine en fonctionnement
Rarement à pleine charge
Générateurs, convoyeurs à chaînes, centrifuges, conpresseurs, souffleurs de
sablage, machines textiles, systèmes de convoyage, ventilateurs et pompes
centrifuges.
Pleine charge, sans choc
Élévateurs, élévateurs à godets, fours rotatifs, enrouleurs de fil,
entraînements de grues et de chariots, treuils, agitateurs, cisailles,
machines-outils, machines à laver, métiers à tisser, extrudeuses de briques.
Pleine charge, chocs modérés
Excavateurs, appareils de forage, presses à briquettes, ventilateurs de mines,
laminoirs à caoutchouc, entraînements de levage, convoyeurs à rouleaux, pompes à
piston, culbuteurs, taqueurs, broyeurs combinés.
Pleine charge, chocs importants
Compresseurs à pistons, scies
à cadre, presses à eau, calandres à papier, convoyeurs à rouleaux, cylindres
sécheurs, laminoirs à rouleaux, cimenteries, centrifugeuses.
La liste contient une liste de base des matériaux de friction utilisés. Le
coefficient de friction, la pression maximale admissible et l'application sont
indiqués entre parenthèses.
En fonction du matériau sélectionné, les valeurs sont préremplies [1.45-1.49].
Choisissez un matériau qui absorbe l'énergie dissipée lors du freinage ou du
démarrage du mécanisme.
La sélection n'a aucun effet sur le calcul des paramètres de frein /
d'embrayage. Les valeurs des matériaux sont utilisées pour calculer
l’échauffement (le poids).
Exemples :
1. Le disque de frein absorbe l'énergie de freinage et est en acier.
2. Le carter d'embrayage absorbe l'énergie dissipée et est en aluminium.
C'est l'un des types de freins et d'embrayages les plus utilisés. Ils ont une construction simple, une grande surface de friction, une bonne dissipation de chaleur. Il est possible d'utiliser des constructions avec une ou plusieurs surfaces de friction où notamment la construction à 2 surfaces de friction est largement utilisée dans l'industrie automobile (freins à disque, embrayages à disque).
Deux paramètres de base sont nécessaires pour le calcul et la conception du frein / de l'embrayage : le couple Mk et le coefficient de friction f.
Ces paramètres ainsi que la définition des dimensions conduisent au calcul de la pression maximale sur la surface de friction, au calcul de la force de commande et, avec la connaissance des paramètres d'énergie et de temps de [1], également au calcul de l'échauffement.
Dans le champ vert se trouve le couple Mk du paragraphe [1]. Si vous avez seulement besoin de résoudre la géométrie pour le couple saisi Mk, décochez le bouton à droite et entrez le Mk que le frein / l'embrayage doit transférer. Cela rompt le lien avec le paragraphe [1] et l’échauffement et la vitesse ne sont pas calculés (les résultats sont grisés).
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
La valeur recommandée est basée sur le matériau de friction sélectionné [1.44].
Dans cette section, vous définissez les dimensions du segment de friction. Vous pouvez vérifier les dimensions sur la figure à droite.
Vous avez le choix entre trois formes les plus utilisées :
A. Secteur de cercle - principalement utilisé pour les freins
B. Cercle - utilisation pour les freins moins sollicités (fabrication facile,
construction simple)
C. Couronne circulaire - principalement utilisée pour les embrayages.
En fonction de la sélection de forme, les exigences pour les paramètres d'entrée pertinents sont définies.
Deux approches sont utilisées pour la solution.
A. Usure uniforme (frein / embrayage rodé) : Il est basé sur l'hypothèse que les disques de friction sont rigides et que la plus grande usure se produit d'abord sur leur circonférence extérieure, là où le travail des forces de friction est le plus important. Après une certaine usure, la répartition de la pression change de sorte que l'usure des surfaces de friction est uniforme.
B. Pression uniforme (nouveau frein / embrayage) : On pense qu'en utilisant des ressorts qui pressent uniformément les disques de friction en contact, une pression uniforme est obtenue sur toute la surface de friction.
L'approche A est généralement utilisée.
Entrez le nombre de surfaces de friction en fonction de votre conception (voir la figure).
Pour la forme du segment de friction [2.5] A, C, entrez : Rayon extérieur du segment de friction Ro (voir la figure).
Pour la forme B, entrez : Distance "e" entre le centre du cercle et l'axe (voir la figure).
A droite, la valeur optimale de H (D pour le segment circulaire) est proposée pour atteindre le couple de friction maximal à partir de la relation Ri=Ro/1.732.
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
Entrez l'angle du segment pour la forme du segment de friction [2.5] A (voir la figure).
Sur la base de la caractéristique de surface du segment de friction, le rayon équivalent Re est calculé qui est utilisé pour calculer les forces.
Le rayon auquel la force normale Fn' doit agir.
Les garnitures de frein (d'embrayage) sont souvent fixées avec des rivets. Ce coefficient exprime la réduction de la surface de friction de la garniture par les trous de montage respectifs.
Pour la garniture collée cF = 1,0, pour la garniture rivetée cF ~ 0,90-0,95.
La zone sur laquelle repose le segment de friction sur la surface de friction. Elle dépend de la définition des dimensions du segment de friction.
La zone du frein / de l'embrayage avec laquelle le segment de friction est en contact (marquée d'une ligne en pointillés si visible sur le dessin).
Dans cette section, les valeurs pour une surface de friction sont données.
Couple de charge total Mk réparti sur les différentes surfaces de friction.
La plupart des fabricants de matériaux de friction indiquent également la valeur maximale de la vitesse de friction que le matériau est capable de maîtriser. La valeur recommandée est basée sur le choix du matériau [1.43].
Pression maximale au point le plus chargé de la garniture. Les fabricants de garnitures indiquent généralement sa valeur maximale (voir la valeur recommandée à droite). Si la valeur maximale recommandée est dépassée, essayez de modifier la géométrie ou le type de garniture.
Certains fabricants indiquent également la valeur maximale du flux thermique q pour les segments de friction.
La garniture de friction présente une mauvaise conductivité thermique lambda par rapport à la conductivité thermique des matériaux qui sont en contact avec la garniture (lambda de la garniture de friction ~ 0,1, lambda pour l'acier ~ 54). Par conséquent, on suppose que toute la chaleur générée par le frottement est absorbée par la partie métallique du frein / de l'embrayage.
Ce calcul indicatif utilise uniquement le poids du disque (cône, tambour) m (voir le calcul ci-dessous). Le calcul est correct si le disque est un récepteur d'énergie (typiquement un frein à disque).
Pour d'autres conceptions (typiquement un embrayage), l'énergie de frottement est absorbée, par exemple par le carter d'embrayage et le résultat est, bien entendu, invalide.
Le processus de freinage / d'engagement de l'embrayage est supposé être court, donc le refroidissement pendant ce processus n'est pas pris en compte. Le calcul de l'échauffement de la surface de friction repose également sur cette hypothèse où seul le transfert de chaleur vers le disque (tambour, carter ...) est considéré sur la base de la conductivité thermique du matériau.
Les tâches du type :
- comment changer les dimensions pour atteindre le pmax autorisé
- comment le frein / l'embrayage peut-il être chargé pour atteindre le pmax
autorisé
- quelle peut être la force maximale Fn'
et d'autres peuvent être facilement résolues à l'aide de la fonction d'Excel
"Recherche de solution" (GoalSeek).
Pour les tâches les plus courantes, il existe des entrées prédéfinies pour
cette fonction et son appel.
Après avoir sélectionné la requête et saisi la valeur souhaitée, vous lancez
l'appel de fonction avec le bouton "Calcul".
Pour revenir à la valeur d'origine du paramètre en cours de modification,
appuyez sur le bouton "Retour". (la fonctionnalité est limitée dans le
temps pour éviter l'écrasement indésirable des valeurs).
Dans la liste, sélectionnez la tâche que vous souhaitez résoudre.
Entrez la valeur souhaitée à atteindre en modifiant le paramètre d'entrée et appelez la fonction "Recherche de solution" avec le bouton à droite.
Les paramètres dimensionnels sont estimés sur la base des données précédentes. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer vos propres dimensions (voir la figure).
La valeur de poids est utilisée pour calculer ΔT1.
La valeur de surface est utilisée pour calculer le refroidissement dans le paragraphe [8].
La valeur de surface S' est utilisée comme préréglage pour le calcul de l'échauffement dans le paragraphe [8] et n'est pas utilisée dans ce paragraphe.
La surface S' est calculée selon la figure.
Une surface conique est utilisée comme surface de friction. L'avantage de cette conception est la force de commande Fn inférieure à celle du frein à disque / de l'embrayage à disque. En fonction du matériau de friction, un angle de cône b compris entre 10° et 15° est généralement utilisé.
Deux paramètres de base sont nécessaires pour le calcul et la conception du frein / de l'embrayage : le couple Mk et le coefficient de friction f.
Ces paramètres ainsi que la définition des dimensions conduisent au calcul de la pression maximale sur la surface de friction, au calcul de la force de commande et, avec la connaissance des paramètres d'énergie et de temps de [1], également au calcul de l'échauffement.
Dans le champ vert se trouve le couple Mk du paragraphe [1]. Si vous avez seulement besoin de résoudre la géométrie pour le couple saisi Mk, décochez le bouton à droite et entrez le Mk que le frein / l'embrayage doit transférer. Cela rompt le lien avec le paragraphe [1] et l’échauffement et la vitesse ne sont pas calculés (les résultats sont grisés).
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
La valeur recommandée est basée sur le matériau de friction sélectionné [1.44].
Dans cette section, vous définissez les dimensions du segment de friction. Vous pouvez vérifier les dimensions sur la figure à droite.
Vous avez le choix entre deux options :
A. Secteur de cône - cette construction est utilisée de manière minimale
B. Surface conique complète - utilisée pour les freins et les embrayages
En fonction de la sélection de forme, les exigences pour les paramètres d'entrée pertinents sont définies.
Deux approches sont utilisées pour la solution.
A. Usure uniforme (frein / embrayage rodé) : Il est basé sur l'hypothèse que les disques de friction sont rigides et que la plus grande usure se produit d'abord sur leur circonférence extérieure, là où le travail des forces de friction est le plus important. Après une certaine usure, la répartition de la pression change de sorte que l'usure des surfaces de friction est uniforme.
B. Pression uniforme (nouveau frein / embrayage) : On pense qu'en utilisant des ressorts qui pressent uniformément les disques de friction en contact, une pression uniforme est obtenue sur toute la surface de friction.
L'approche A est généralement utilisée.
Entrez le nombre de surfaces de friction en fonction de votre conception (voir la figure).
Entrez les dimensions du segment de friction selon la figure.
Vous pouvez entrer un angle de sommet ou une largeur de cône. Utilisez le commutateur à droite pour définir l'option.
Sur la base de la caractéristique de surface du segment de friction, le diamètre équivalent De est calculé qui est utilisé pour calculer les forces.
La zone sur laquelle repose le segment de friction sur la surface de friction. Elle dépend de la définition des dimensions du segment de friction.
La zone du frein / de l'embrayage avec laquelle le segment de friction est en contact (marquée d'une ligne en pointillés si visible sur le dessin).
Dans cette section, les valeurs pour une surface de friction sont données.
Couple de charge total Mk réparti sur les différentes surfaces de friction.
La plupart des fabricants de matériaux de friction indiquent également la valeur maximale de la vitesse de friction que le matériau est capable de maîtriser. La valeur recommandée est basée sur le choix du matériau [1.43].
Pression maximale au point le plus chargé de la garniture. Les fabricants de garnitures indiquent généralement sa valeur maximale (voir la valeur recommandée à droite). Si la valeur maximale recommandée est dépassée, essayez de modifier la géométrie ou le type de garniture.
Certains fabricants indiquent également la valeur maximale du flux thermique q pour les segments de friction.
La garniture de friction présente une mauvaise conductivité thermique lambda par rapport à la conductivité thermique des matériaux qui sont en contact avec la garniture (lambda de la garniture de friction ~ 0,1, lambda pour l'acier ~ 54). Par conséquent, on suppose que toute la chaleur générée par le frottement est absorbée par la partie métallique du frein / de l'embrayage.
Ce calcul indicatif utilise uniquement le poids du disque (cône, tambour) m (voir le calcul ci-dessous). Le calcul est correct si le disque est un récepteur d'énergie (typiquement un frein à disque).
Pour d'autres conceptions (typiquement un embrayage), l'énergie de frottement est absorbée, par exemple par le carter d'embrayage et le résultat est, bien entendu, invalide.
Le processus de freinage / d'engagement de l'embrayage est supposé être court, donc le refroidissement pendant ce processus n'est pas pris en compte. Le calcul de l'échauffement de la surface de friction repose également sur cette hypothèse où seul le transfert de chaleur vers le disque (tambour, carter ...) est considéré sur la base de la conductivité thermique du matériau.
Les tâches du type :
- comment changer les dimensions pour atteindre le pmax autorisé
- comment le frein / l'embrayage peut-il être chargé pour atteindre le pmax
autorisé
- quelle peut être la force maximale Fn'
et d'autres peuvent être facilement résolues à l'aide de la fonction d'Excel
"Recherche de solution" (GoalSeek).
Pour les tâches les plus courantes, il existe des entrées prédéfinies pour
cette fonction et son appel.
Après avoir sélectionné la requête et saisi la valeur souhaitée, vous lancez
l'appel de fonction avec le bouton "Calcul".
Pour revenir à la valeur d'origine du paramètre en cours de modification,
appuyez sur le bouton "Retour". (la fonctionnalité est limitée dans le
temps pour éviter l'écrasement indésirable des valeurs).
Exemple :
Vous souhaitez calculer l'angle du segment de friction pour le frein à disque,
ce qui garantit la pression maximale souhaitée "pmax". Il est clair que l'angle
du segment de friction ne peut être que dans une certaine plage, mais l'exigence
de pmax n'est en aucune façon limitée. Ainsi, l'exigence d'un changement
important de pmax peut conduire à un angle insensé alpha pour le segment.
Dans la liste, sélectionnez la tâche que vous souhaitez résoudre.
Entrez la valeur souhaitée à atteindre en modifiant le paramètre d'entrée et appelez la fonction "Recherche de solution" avec le bouton à droite.
Les paramètres dimensionnels sont estimés sur la base des données précédentes. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer vos propres dimensions (voir la figure).
La valeur de poids est utilisée pour calculer ΔT1.
La valeur de surface est utilisée pour calculer le refroidissement dans le paragraphe [8].
La valeur de surface S' est utilisée comme préréglage pour le calcul de l'échauffement dans le paragraphe [8] et n'est pas utilisée dans ce paragraphe.
La surface S' est calculée selon la figure.
Les freins à tambour avec mâchoires de frein internes sont principalement utilisés dans l'industrie automobile. Les freins avec mâchoires de frein externes et les freins avec mâchoires de frein montées symétriquement sont principalement utilisés dans les applications industrielles.
Deux paramètres de base sont nécessaires pour le calcul et la conception du frein / de l'embrayage : le couple Mk et le coefficient de friction f.
Ces paramètres ainsi que la définition des dimensions conduisent au calcul de la pression maximale sur la surface de friction, au calcul de la force de commande et, avec la connaissance des paramètres d'énergie et de temps de [1], également au calcul de l'échauffement.
Dans le champ vert se trouve le couple Mk du paragraphe [1]. Si vous avez seulement besoin de résoudre la géométrie pour le couple saisi Mk, décochez le bouton à droite et entrez le Mk que le frein / l'embrayage doit transférer. Cela rompt le lien avec le paragraphe [1] et l’échauffement et la vitesse ne sont pas calculés (les résultats sont grisés).
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
La valeur recommandée est basée sur le matériau de friction sélectionné [1.44].
Dans cette section, vous définissez les dimensions du segment de friction. Vous pouvez vérifier les dimensions sur la figure à droite.
Sélectionnez le type approprié dans la liste.
Entrez le nombre de mâchoires gauches (L) et le nombre de mâchoires droites
(R).
Si à la fois la mâchoire droite (R) et la mâchoire gauche (L) sont utilisées,
leur nombre doit être identique. NL/NR=1/1, 2/2, ...
Leur même taille et la même force de commande F sont également supposées.
Si seule la mâchoire droite ou gauche est utilisée, il est possible de
sélectionner n'importe quel nombre de mâchoires de mêmes dimensions.
Entrez la position de l'axe par rapport au centre du tambour. À droite, vous pouvez basculer la méthode de saisie. Vous pouvez vérifier la position sur la figure à droite.
Entrez le champ de force par rapport au centre du tambour. À droite, vous pouvez basculer la méthode de saisie. Vous pouvez vérifier la position sur la figure à droite.
Entrez l'angle du début et de la fin du segment de freinage. Vous pouvez vérifier la position sur la figure à droite.
Distance entre l'axe de l'axe de la mâchoire et l'axe du tambour (Fig. C) qui garantit un couple de friction nul à l'axe de l'axe de la mâchoire. Cela garantit une usure symétrique de la doublure.
Les garnitures de frein (d'embrayage) sont souvent fixées avec des rivets. Ce coefficient exprime la réduction de la surface de friction de la garniture par les trous de montage respectifs.
Pour la garniture collée cF = 1,0, pour la garniture rivetée cF ~ 0,90-0,95.
La zone sur laquelle repose le segment de friction sur la surface de friction. Elle dépend de la définition des dimensions du segment de friction.
La zone du frein / de l'embrayage avec laquelle le segment de friction est en contact (marquée d'une ligne en pointillés si visible sur le dessin).
Les résultats sont divisés pour la mâchoire droite (R) et la mâchoire gauche (L). Lors de l'utilisation simultanée de R + L, il convient de dimensionner la structure en tenant compte de la mâchoire plus chargée (R).
La plupart des fabricants de matériaux de friction indiquent également la valeur maximale de la vitesse de friction que le matériau est capable de maîtriser. La valeur recommandée est basée sur le choix du matériau [1.43].
Pression maximale au point le plus chargé de la garniture. Les fabricants de garnitures indiquent généralement sa valeur maximale (voir la valeur recommandée à droite). Si la valeur maximale recommandée est dépassée, essayez de modifier la géométrie ou le type de garniture.
Certains fabricants indiquent également la valeur maximale du flux thermique q pour les segments de friction.
La garniture de friction présente une mauvaise conductivité thermique lambda par rapport à la conductivité thermique des matériaux qui sont en contact avec la garniture (lambda de la garniture de friction ~ 0,1, lambda pour l'acier ~ 54). Par conséquent, on suppose que toute la chaleur générée par le frottement est absorbée par la partie métallique du frein / de l'embrayage.
Ce calcul indicatif utilise uniquement le poids du disque (cône, tambour) m (voir le calcul ci-dessous). Le calcul est correct si le disque est un récepteur d'énergie (typiquement un frein à disque).
Pour d'autres conceptions (typiquement un embrayage), l'énergie de frottement est absorbée, par exemple par le carter d'embrayage et le résultat est, bien entendu, invalide.
Le processus de freinage / d'engagement de l'embrayage est supposé être court, donc le refroidissement pendant ce processus n'est pas pris en compte. Le calcul de l'échauffement de la surface de friction repose également sur cette hypothèse où seul le transfert de chaleur vers le disque (tambour, carter ...) est considéré sur la base de la conductivité thermique du matériau.
Les tâches du type :
- comment changer les dimensions pour atteindre le pmax autorisé
- comment le frein / l'embrayage peut-il être chargé pour atteindre le pmax
autorisé
- quelle peut être la force maximale Fn'
et d'autres peuvent être facilement résolues à l'aide de la fonction d'Excel
"Recherche de solution" (GoalSeek).
Pour les tâches les plus courantes, il existe des entrées prédéfinies pour
cette fonction et son appel.
Après avoir sélectionné la requête et saisi la valeur souhaitée, vous lancez
l'appel de fonction avec le bouton "Calcul".
Pour revenir à la valeur d'origine du paramètre en cours de modification,
appuyez sur le bouton "Retour". (la fonctionnalité est limitée dans le
temps pour éviter l'écrasement indésirable des valeurs).
Exemple :
Vous souhaitez calculer l'angle du segment de friction pour le frein à disque,
ce qui garantit la pression maximale souhaitée "pmax". Il est clair que l'angle
du segment de friction ne peut être que dans une certaine plage, mais l'exigence
de pmax n'est en aucune façon limitée. Ainsi, l'exigence d'un changement
important de pmax peut conduire à un angle insensé alpha pour le segment.
Dans la liste, sélectionnez la tâche que vous souhaitez résoudre.
Entrez la valeur souhaitée à atteindre en modifiant le paramètre d'entrée et appelez la fonction "Recherche de solution" avec le bouton à droite.
Les paramètres dimensionnels sont estimés sur la base des données précédentes. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer vos propres dimensions (voir la figure).
La valeur de poids est utilisée pour calculer ΔT1.
La valeur de surface est utilisée pour calculer le refroidissement dans le paragraphe [8].
La valeur de surface S' est utilisée comme préréglage pour le calcul de l'échauffement dans le paragraphe [8] et n'est pas utilisée dans ce paragraphe.
La surface S' est calculée selon la figure.
La surface de friction est constituée d'une courroie qui est enroulée autour du tambour de freinage. Utilisation dans des applications industrielles, construction simple. Convient pour la commande manuelle où il est possible d'obtenir un effet de freinage élevé avec une force de commande relativement faible.
Deux paramètres de base sont nécessaires pour le calcul et la conception du frein / de l'embrayage : le couple Mk et le coefficient de friction f.
Ces paramètres ainsi que la définition des dimensions conduisent au calcul de la pression maximale sur la surface de friction, au calcul de la force de commande et, avec la connaissance des paramètres d'énergie et de temps de [1], également au calcul de l'échauffement.
Dans le champ vert se trouve le couple Mk du paragraphe [1]. Si vous avez seulement besoin de résoudre la géométrie pour le couple saisi Mk, décochez le bouton à droite et entrez le Mk que le frein / l'embrayage doit transférer. Cela rompt le lien avec le paragraphe [1] et l’échauffement et la vitesse ne sont pas calculés (les résultats sont grisés).
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
La valeur recommandée est basée sur le matériau de friction sélectionné [1.44].
Dans cette section, vous définissez les dimensions du segment de friction. Vous pouvez vérifier les dimensions sur la figure à droite.
La zone sur laquelle repose le segment de friction sur la surface de friction. Elle dépend de la définition des dimensions du segment de friction.
La zone du frein / de l'embrayage avec laquelle le segment de friction est en contact (marquée d'une ligne en pointillés si visible sur le dessin).
Les résultats déterminent la force de traction pour une bande F1 et F2 qui est nécessaire pour assurer le couple de friction souhaité Mk.
La plupart des fabricants de matériaux de friction indiquent également la valeur maximale de la vitesse de friction que le matériau est capable de maîtriser. La valeur recommandée est basée sur le choix du matériau [1.43].
Pression maximale au point le plus chargé de la garniture. Les fabricants de garnitures indiquent généralement sa valeur maximale (voir la valeur recommandée à droite). Si la valeur maximale recommandée est dépassée, essayez de modifier la géométrie ou le type de garniture.
Certains fabricants indiquent également la valeur maximale du flux thermique q pour les segments de friction.
La garniture de friction présente une mauvaise conductivité thermique lambda par rapport à la conductivité thermique des matériaux qui sont en contact avec la garniture (lambda de la garniture de friction ~ 0,1, lambda pour l'acier ~ 54). Par conséquent, on suppose que toute la chaleur générée par le frottement est absorbée par la partie métallique du frein / de l'embrayage.
Ce calcul indicatif utilise uniquement le poids du disque (cône, tambour) m (voir le calcul ci-dessous). Le calcul est correct si le disque est un récepteur d'énergie (typiquement un frein à disque).
Pour d'autres conceptions (typiquement un embrayage), l'énergie de frottement est absorbée, par exemple par le carter d'embrayage et le résultat est, bien entendu, invalide.
Le processus de freinage / d'engagement de l'embrayage est supposé être court, donc le refroidissement pendant ce processus n'est pas pris en compte. Le calcul de l'échauffement de la surface de friction repose également sur cette hypothèse où seul le transfert de chaleur vers le disque (tambour, carter ...) est considéré sur la base de la conductivité thermique du matériau.
Les tâches du type :
- comment changer les dimensions pour atteindre le pmax autorisé
- comment le frein / l'embrayage peut-il être chargé pour atteindre le pmax
autorisé
- quelle peut être la force maximale Fn'
et d'autres peuvent être facilement résolues à l'aide de la fonction d'Excel
"Recherche de solution" (GoalSeek).
Pour les tâches les plus courantes, il existe des entrées prédéfinies pour
cette fonction et son appel.
Après avoir sélectionné la requête et saisi la valeur souhaitée, vous lancez
l'appel de fonction avec le bouton "Calcul".
Pour revenir à la valeur d'origine du paramètre en cours de modification,
appuyez sur le bouton "Retour". (la fonctionnalité est limitée dans le
temps pour éviter l'écrasement indésirable des valeurs).
Exemple :
Vous souhaitez calculer l'angle du segment de friction pour le frein à disque,
ce qui garantit la pression maximale souhaitée "pmax". Il est clair que l'angle
du segment de friction ne peut être que dans une certaine plage, mais l'exigence
de pmax n'est en aucune façon limitée. Ainsi, l'exigence d'un changement
important de pmax peut conduire à un angle insensé alpha pour le segment.
Dans la liste, sélectionnez la tâche que vous souhaitez résoudre.
Entrez la valeur souhaitée à atteindre en modifiant le paramètre d'entrée et appelez la fonction "Recherche de solution" avec le bouton à droite.
Les dispositions structurales le plus couramment utilisées sont illustrées sur la figure ci-dessous.
Sélectionnez le type de construction, le sens de rotation du tambour et entrez les dimensions souhaitées. Le résultat est une force de commande F.
Utilisation : Pour un sens de rotation, commande manuelle.
Utilisation : Pour un sens de rotation, commande manuelle
Avantage : Une force F relativement faible peut freiner un couple important.
Pour a=b*e^(f*alfa), F = 0. Mais le freinage serait saccadé, insatisfaisant.
Par conséquent, a>2.5*b est généralement utilisé.
Utilisation : Pour les deux sens de rotation ; pour a = b, la force F est la même pour les deux sens.
Les paramètres dimensionnels sont estimés sur la base des données précédentes. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer vos propres dimensions (voir la figure).
La valeur de poids est utilisée pour calculer ΔT1.
La valeur de surface est utilisée pour calculer le refroidissement dans le paragraphe [8].
La valeur de surface S' est utilisée comme préréglage pour le calcul de l'échauffement dans le paragraphe [8] et n'est pas utilisée dans ce paragraphe.
La surface S' est calculée selon la figure.
Ce chapitre fournit des calculs supplémentaires pour déterminer la charge du frein / de l'embrayage et calculer l'échauffement.
La fonction principale du frein / de l'embrayage est d'arrêter / de déplacer la masse définie (de soustraire / d'ajouter l'énergie cinétique Ek). Dans la grande majorité des cas, ce sont deux tâches de base.
1. Freiner / faire tourner les pièces en rotation
2. Freiner / déplacer les pièces en translation
3. Combinaison des points précédents
Les calculs de ce paragraphe vous permettent de définir 5 calculs pour chaque tâche. Cochez / décochez le bouton dans l'en-tête pour ajouter / soustraire la somme de Ek au / du résultat final sur la ligne [6.6].
Une tâche courante dans le calcul de Ek consiste à résoudre un rouleau en rotation. Entrez les dimensions et la vitesse selon la figure.
Parfois, le poids d'une pièce en rotation et le rayon d'inertie sont donnés. Vous pouvez utiliser cette table pour calculer Ek.
Pour les pièces en rotation, le moment d'inertie est souvent donné. Dans ce cas, utilisez cette table pour calculer Ek.
Pour calculer Ek, entrez le poids et la vitesse de la pièce en translation. Si vous devez convertir un mouvement rectiligne en vitesse de rotation, entrez le diamètre de la roue dans la colonne intitulée D.
En fonction du type de calcul ajusté [1.2], la valeur Ek sera transférée dans [1.4] (frein) ou [1.15] (embrayage) après avoir appuyé sur le bouton.
Dans la plupart des cas, en plus de l'énergie cinétique (voir le paragraphe 6), le système de freinage / d'embrayage est également chargé d'un couple supplémentaire qui provient, par exemple, de :
- forces de friction des paliers
- forces de friction des mécanismes
- mouvement sur un plan incliné
- traînée aérodynamique
- etc.
Les calculs ci-dessous incluent les tâches les plus fréquemment résolues.
Pour transférer la valeur du couple de charge ML au paragraphe [1], appuyez sur le bouton ">> ML".
Calcul du moment de charge / de décharge du véhicule qui est causé par la résistance au roulement et le mouvement sur un plan incliné. Renseignez les paramètres souhaités dans le calcul.
Asphalte / Pneu (camion)…(0.006-0.010)
Asphalte / Pneu (voiture de tourisme)…(0.010-0.015)
Asphalte / Pneu (moto)…(0.010-0.015)
Asphalte / Pneu (vélo)…(0.002-0.005)
Chaussée / Pneu…(0.015-0.030)
Sable et gravier / Pneu…(0.040-0.080)
Rail / Roue en acier…(0.001-0.002)
En fonction du type de calcul ajusté [1.2], la valeur Ek sera transférée dans [1.5] (frein) ou [1.16] (embrayage) après avoir appuyé sur le bouton.
Le couple de charge / de décharge supplémentaire dépend du poids de l'équipement soulevé. Renseignez les paramètres souhaités dans le calcul.
En fonction du type de calcul ajusté [1.2], la valeur Ek sera transférée dans [1.5] (frein) ou [1.16] (embrayage) après avoir appuyé sur le bouton.
Le couple de charge / de décharge supplémentaire dépend du poids, du coefficient de friction f et de l'angle du plan incliné. Renseignez les paramètres souhaités dans le calcul.
Tant au freinage qu'au démarrage, l'énergie cinétique est convertie en chaleur lorsque les surfaces de friction entrent en contact. Les paragraphes précédents montrent les relations de calcul du couple maximal et de la pression maximale sur les surfaces de friction pour les dimensions de frein / d'embrayage saisies. Même si le couple maximal n'est pas transmis et que la pression maximale admissible n'est pas dépassée, le frein / l'embrayage peut être détruit par un échauffement excessif.
Exemple : Démarrage du véhicule en montée. Bien que l'embrayage soit également conçu pour ce cas (transmission d'une charge plus importante), le conducteur peut (incorrectement) équilibrer le couple de charge en maintenant l'embrayage engagé pendant une longue période. Dans ce cas, la chaleur de friction est constamment fournie au système d'embrayage et l'embrayage peut être endommagé si les limites sont dépassées.
Dans ce paragraphe, vous pouvez :
- résoudre l'échauffement du frein / de l'embrayage lors d'un freinage brusque /
un engagement brusque de l'embrayage,
- simuler un freinage répété / un engagement répété de l'embrayage.
Après sélection dans la liste [8.2], les valeurs de taille de surface et de poids sont remplies à partir du paragraphe correspondant du type de frein / d'embrayage [2, 3, 4, 5].
Cependant, pour un calcul (estimation) raisonnable de la caractéristique de température, il est nécessaire de déterminer la taille de surface et le poids aussi précisément que possible par rapport à la conception de frein / d'embrayage utilisée.
À titre d'exemple, nous donnerons la différence entre un frein à disque et un embrayage à disque.
Il se compose d'un disque métallique qui est freiné par des plaques de friction. Toute la chaleur est accumulée dans un disque métallique qui transfère la chaleur à l'air ambiant. Les valeurs de surface et de poids du paragraphe [2] peuvent être utilisées pour calculer la chaleur.
Il se compose d'un disque mince avec une garniture de friction qui s'engage dans la structure métallique de l'embrayage. Toute la chaleur est ainsi accumulée dans la structure d'embrayage. Les paramètres de surface et de poids sont complètement différents de ceux proposés au paragraphe [2] et il est nécessaire d'entrer vos propres valeurs.
Pour entrer vos propres valeurs, décochez le bouton à droite.
La valeur est prédéfinie en fonction de la sélection de matériau [1.54].
Selon le choix du type de calcul au paragraphe [1], les valeurs d'énergie sont transférées. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur. Les valeurs de [8.4, 8.5, 8.7] sont utilisées pour calculer l'augmentation de la température.
Au cours d'un cycle de freinage / d'engagement de l'embrayage, la température augmente d'environ ΔT. La valeur est approximative, une description plus détaillée peut être trouvée dans la partie théorique de l'aide.
Dans ce calcul, 100 étapes de freinage / d'embrayage répétées sont simulées avec un intervalle de temps saisi. Pour chaque étape, le coefficient de transfert thermique correspondant alpha est calculé qui est ensuite utilisé pour calculer les températures à l'étape suivante. Dans la plupart des cas, cette procédure est satisfaisante et converge rapidement vers une température constante.
L'évolution de la température est représentée sur le graphique B [8.25]. La coordonnée X est en minutes.
En cas d'inertie thermique élevée du frein / de l'embrayage (poids élevé), 100 étapes d'itération peuvent être insuffisantes. Vous pouvez reconnaître ce cas à partir du graphique B lorsque la courbe ne converge pas vers une température constante Max / Min. Dans ce cas, utilisez le calcul cumulatif [8.17].
Entrez la température de l'air ambiant.
La vitesse de circulation de l’air autour du carter de frein / d’embrayage influence considérablement le transfert de chaleur.
Par conséquent, essayez d'estimer cette valeur aussi précisément que possible.
La valeur est prédéfinie en fonction du calcul de [1]. Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre propre valeur.
Entrez l'intervalle de temps entre les utilisations répétées du frein / de l'embrayage.
Dans le graphique B, vous pouvez généralement voir une convergence progressive vers une valeur constante de Min, Max.
Les valeurs Min, Max sont prises à partir du dernier (centième) pas de l'itération successive.
Dans ce calcul, vous estimez l'augmentation totale de la température. À partir de cette augmentation, le coefficient de transfert thermique correspondant alpha est calculé qui est utilisé pour le calcul de l'échauffement global.
Après avoir décoché le bouton à droite, vous pouvez entrer votre estimation d'augmentation de température. Dans la plupart des cas, cependant, cela n'est pas nécessaire et la valeur recommandée dans le champ vert est suffisamment précise.
Température maximale du frein / de l'embrayage pour un nombre illimité de cycles de freinage / d'embrayage.
Vous pouvez entrer le numéro de cycle directement ou le régler avec la barre de défilement à droite. L'évolution de la température du cycle sélectionné est indiquée dans le graphique.
Conception du frein à disque de l'essieu avant d'une voiture + analyse de la température.
Poids de la voiture: m = 1600 kg
Vitesse initiale v1 = 180 km/h (50 m/s)
Vitesse finale v2 = 0
Descente de route
a
= -5° (8,75%)
Décélération moyenne a = -7 m/s^2
Diamètre de la roue = 620 mm
Répartition du freinage 70% avant 30% essieu arrière.
Freinage répété 180-> 0 km-h avec une période de 180s
Temps de freinage :
t = v1 / a ; t = 50 / 7 => t = 7,14 s
v1-Vitesse initiale ; a-Accélération/Décélération ; t-Temps
Hypothèses de calcul:
- La traînée aérodynamique n'est pas incluse
- pas de patinage des roues
- progression linéaire
Au paragraphe [1], sélectionnez les unités de calcul [1.1] et le calcul du frein [1.2]
Il faut d'abord résoudre la charge du frein.
Pour calculer l'énergie cinétique Ek, utilisez le paragraphe [6] en appuyant sur le bouton "Ek >>".
Calcul Ek pour un disque de frein. Essieu avant 70 % de la charge, une roue => 0,7 / 2 = 0,35.
Pour les voitures particulières, nous utilisons un coefficient de 1,05 (qui comprend les masses freinées, telles que les roues, les arbres, les engrenages, etc.).
Première colonne 0.35*1.05=0.3675.
Résultat Ek = 735000 [J] et pour diamètre de la roue 620 mm => vitesse 1540 [min-1].
Pour calculer le couple de charge supplémentaire ML, utilisez le paragraphe [7] en appuyant sur le bouton "ML >>".
Nous répartissons le poids total de la voiture sur une roue de l'essieu avant selon la considération précédente m=1600*0.35=560 [kg].
Après avoir rempli les données restantes, nous obtenons un couple de charge supplémentaire de 123 [Nm] et le transférons au paragraphe [1].
Après avoir rempli toutes les données et choisi KA = 1.1, nous avons défini des paramètres pour calculer les dimensions du frein à disque (t, Mk, Eh).
Il est conseillé de prédéfinir (sélectionner) au paragraphe [1] le matériau de la garniture de frein et le matériau du disque de frein.
Après être passé au paragraphe pour le calcul du frein à disque / de l'embrayage à disque [2], ajustez les paramètres initiaux [2.1-2.7].
Sélectionnez l'angle du segment de friction alpha [2.11] = 80°.
Il est probable que la valeur de la pression maximale pmax [2.24] dépassera la valeur admissible de [1.48] ou sera trop faible pour exploiter le potentiel de freinage.
Par conséquent, sélectionnez [2.29] "Recherche de solution" (03.) pour pmax, entrez la valeur souhaitée 2.5 [MPa] (voir le matériau sélectionné) et appuyez sur le bouton "Rechercher" ("Run").
Le rayon extérieur minimal du segment de friction sera recherché pour atteindre la pression saisie pmax = 2.5 [MPa].
Après avoir trouvé une solution, vous obtiendrez les résultats suivants :
Après un choix approprié des valeurs Ro et H, la conception du frein à disque se présentera comme suit.
La conception répond aux exigences de base en matière de vitesse de frottement et de pression sur la garniture tout en satisfaisant à l'exigence de couple de freinage Mk.
L'analyse de la température doit faire partie intégrante de la conception des freins. Le paragraphe [2] comprend également une proposition concernant les dimensions du disque de frein. Ceux-ci sont nécessaires pour l'analyse.
Utilisez des valeurs prédéfinies (estimées) pour cet exemple.
Après être passé au paragraphe [8], définissez les paramètres comme suit :
- [8.3] Les paramètres de disque du calcul (sélectionné) du frein à disque
sont utilisés [2]
- [8.7] L'énergie de freinage du paragraphe [1] est utilisée
Entrez la température de l'air, le débit d'air (estimé à la moitié de la vitesse du véhicule au début du freinage) et l'intervalle de temps souhaité entre les freinages.
Le résultat est un graphique de l'augmentation et de la baisse de température entre les différents cycles de freinage.
Conception d'un embrayage à disque d'une voiture particulière.
Poids de la voiture: m = 1600 kg
Courbe de puissance moteur
Estimé à partir du diagramme de
performance
- vitesse de démarrage sélectionnée = 2500 [/ min]
- puissance moteur pour 2500 [/ min] = 60kW
Vitesse initiale v1 = 0
Vitesse finale v2 = 25 km/h (7 m/s) pour une vitesse d'embrayage de 2500 /min en
1ère vitesse
Pente de la route
a
= + 5 ° (8,75%)
Diamètre de la roue = 620 mm
Hypothèses de calcul et
simplifications:
- La traînée aérodynamique n'est pas incluse
- pas de patinage des roues
- la puissance et la vitesse de l'entraînement sont considérées comme constantes
lors de l'engagement de l'embrayage
Au paragraphe [1], sélectionnez les unités de calcul [1.1] et le calcul de l'embrayage [1.2].
Il faut d'abord calculer la charge de l'embrayage.
Pour calculer l'énergie cinétique finale Ek, utilisez le paragraphe [6] en appuyant sur le bouton "Ek >>".
Calcul de l'Ek finale. Résultat Ek = 39200 [J] et pour diamètre de la roue 620 mm => vitesse 215 [min-1].
Pour calculer le couple de charge supplémentaire ML, utilisez le paragraphe [7] en appuyant sur le bouton "ML >>".
Renseignez le poids, la pente de la route, le diamètre de la roue, la vitesse de la roue, la vitesse d'embrayage.
Après avoir rempli les données, vous obtenez un couple de charge supplémentaire de 42,7 [Nm]. Transférez la valeur au paragraphe [1].
Après avoir complété toutes les données et choisi KA = 1.3, nous avons défini des paramètres pour calculer les dimensions de l'embrayage à disque (t, Mk, Eh).
Au préalable, il convient de définir (sélectionner) au paragraphe [1] le matériau de la garniture d'embrayage et le matériau du carter d'embrayage.
Après être passé au paragraphe pour le calcul du frein à disque / de l'embrayage à disque [2], ajustez les paramètres initiaux [2.1-2.7].
Il est probable que la valeur de la pression maximale pmax [2.24] dépassera la valeur admissible de [1.48] ou sera trop faible pour exploiter le potentiel de freinage.
Sélectionnez [2.29] "Recherche de solution" (03.) pour pmax, entrez la valeur souhaitée 1.0 [MPa] (voir le matériau sélectionné) et appuyez sur le bouton "Rechercher" ("Run").
Le rayon extérieur minimal du segment de friction sera recherché pour atteindre la pression saisie pmax = 1,0 [MPa].
Après avoir trouvé une solution, vous obtiendrez les résultats suivants :
Après un choix approprié des valeurs Ro et H, la conception de l'embrayage se présentera comme suit.
La conception répond aux exigences de base en matière de vitesse de friction et de pression sur la garniture tout en satisfaisant à l'exigence de couple de freinage Mk.
Calcul du tableau de la force de commande F et du couple de freinage Mk pour un frein défini.
Dimensions du frein selon l'image [mm].
Coefficient de frottement de la
garniture de frein .......... f = 0,4 [~]
Largeur des garnitures de frein .................................. w = 100 [mm]
Doublure collée => ................................................. cF = 1.0
[~]
Pression maximale ............................................. pmax = 0,5 [MPa]
Entrez les dimensions du frein telles qu'elles ont été saisies (décochez les boutons à droite pour entrer).
Modifiez progressivement le couple Mk [Nm] dans la plage de 300 à 1100.
Tableau des résultats :
| ID | Mk [Nm] | F [N] | pmaxR [MPa] |
| 1 | 500 | 1932 | 0.24 |
| 2 | 600 | 2319 | 0.29 |
| 3 | 700 | 2705 | 0.34 |
| 4 | 800 | 3092 | 0.39 |
| 5 | 900 | 3478 | 0.43 |
| 6 | 1000 | 3865 | 0.48 |
| 7 | 1100 | 4251 | 0.53 |
En utilisant la fonction "Recherche de solution" [4.24-4.26], vous trouverez également le couple maximal Mk et la force de commande maximale F pour la pression maximale admissible pmax = 0,5 [MPa].
Frein à bande aux dimensions saisies, déterminer le couple maximal Mk et la force de commande F.
Dimensions du frein selon l'image [mm]. D=300mm, L=400mm, a=60mm, b=30mm
Coefficient de frottement de la
garniture de frein .......... f = 0.3 [~]
Largeur des garnitures de frein .................................. w = 100 [mm]
Pression maximale .............................................. pmax = 0.3[MPa]
Entrez les dimensions du frein telles qu'elles ont été saisies (décochez les boutons à droite pour entrer).
Sélectionnez [5.21] "Recherche de solution" (01.) pour pmax, entrez la valeur souhaitée 0,3 [MPa] et appuyez sur le bouton "Rechercher" ("Run").
On trouvera le moment Mk nécessaire pour atteindre la pression saisie pmax = 0,3 [MPa].
Après avoir sélectionné le type de mécanisme de commande et entré les dimensions, vous obtiendrez la solution globale : couple maximal Mk, force de commande F.
L'information sur le réglage des paramètres de calcul et le choix de la langue peut être trouvée dans le document "Réglage des calculs, changement de langue".
Les informations générales sur la façon dont vous pouvez modifier et prolonger les cahiers de travail du calcul sont mentionnées dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)".
Litrature:
[1] Clutches and Brakes Design and Selection Second Edition (William C. Orthwein)
[2] Shigley’s Mechanical Engineering Design (Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett)
[3] Textbook of Machine Design (R.S. KHURMI, J.K. GUPTA)
[4] Brake Design and Safety Third Edition (Rudolf Limpert)
[5] Roloff / Matek - Maschinenelemente, Normung, Berechnung, Gestaltung
Standards:
VDI 2241-Blatt 1
Schaitbare fremdbetätigte Reibkupplungen und -bremsen.
Begriffe, Bauarten, Kennwerte, Berechnungen
Friction clutches and brakes Vocabulary, types, characteristic data,
calculations
VDI 2241-Blatt 2
Schaitbare fremdbetätigte Reibkupplungen und -bremsen,
Systembezogene Eigenschatten, Auswahlkriterien, Berechnungsbeispiele
Friction clutches and brakes Typ related properties, criteria for selection,
examples of calculations
SAE J866
Friction Coefficient Identification and Environmental Marking System for Brake
Linings
SAE J661
(R) BRAKE LINING QUALITY TEST PROCEDURE
Company cataloques: Ortlinghaus, Goizper, TAROX, FERODO...
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