Ce sont des appareils permettant de ralentir ou d’arrêter le mouvement d’une machine ou d’empêcher la mise en mouvement d’un mécanisme.
Le travail résistant produit par le dispositif de freinage annule progressivement l’énergie cinétique emmagasinée qui tend à prolonger le mouvement : frein d’arrêt. Dans certains cas, le dispositif de freinage est prévu pour s’opposer au déplacement d’un organe sollicité par une force : frein de retenue ou en limiter l’effet :frin régulateur de descente(instruments de levage)
Généralement, le dispositif de freinage comprend une pièce de révolution sur laquelle s’applique le couple résistant obtenu.
-par action mécanique : frottement entre surfaces cylindriques (freins à bande à sabots, à segments….) ou planes (freins à disque)
-par action électrodynamique (ralentisseur, freinage à contre courant…)
Freins à sabots
Le couple résistant développé par le frottement sur un tambour d’un sabot dépend :
-du rayon R de la Jonte du tambour
-de l’effort N radial, action du sabot
-Du coefficient du frottement f du sabot sur la Jonte C=f.N.R.
L’effort N est obtenu par l’intermédiaire d’un levier agissant sur le sabot solidaire de celui-ci ou articulé
La présence de deux sabots double la capacité de freinage et réduit l’effort de flexion appliqué ç l’arbre qui porte le tambour. Sabots : en fonte douce, en acier moulé avec garniture ou en bois (fibres normales à la Jonte)
Frein à bande
Une lame flexible tendue appliquée sur un tambour qui tourne fait apparaitre par frottement un couple résistant dont la valeur est fonction :
-de la différence T-t des tensions aux extrémités de la lame
-et du rayon du tambour C=R(T-t)
Entre les deux torsions existe la relation T=t.e f α
Par suite la capacité du frein dépend également de l’arc d’enroulement α et du coefficient f de frottement entre lame et Jonte du poulie(e=2.718…)
Les torsions T et t sont obtenues par l’application à l’extrémité d’un levier d’une force P :effort physique(sur poignée ou pédale)ou charge.
Relevage éventuel par attraction magnétique
Plusieurs types suivant la disposition de levier .Lorsque le sens de rotation est inversé les tensions brins sont également inversées et l’équilibre est assuré :
-avec la même force P : effort .Ce dispositif est utilisé lorsque le frein doit être employé dans les deux sens de rotation
-avec une force P>;p .Le tambour tournant dans le sens 2 .Le freinage nécessite une force P notablement supérieure à p .Dispositif utilisé seulement dans le sens de rotation 1.Il est parfois appelé(improprement)frein irréversible .Autre type ::frein différentiel.
Lame :en acier à ressort avec ou sans garniture (férodo ,cuir, bais...)
Sa largeur doit être suffisante pour limiter la pression de contact et d’échauffement ainsi que pour réduire l’usure. .Eventuellement, dispositif de réglage de tenson
Frein à segments surface u
Deux segments articulés sur des axes fixes sont appliqués contre la surface intérieure d’un tambour solidaire du mécanisme à freiner (exemple type frein de véhicule automobile. Par : frottement apparait un couple résistant dont la valeur dépend :
--des efforts exercés aux extrémités des segments
- du rayon du tambour
Du coefficient de frottement : les segments présentent une garniture genre férodo
Commande des segments
-mécanique : par came en développante de cercle
-hydraulique : par l’intermédiaire d’un piston en liaison avec le maitre cylindre
Un dispositif de rappel évite le contact des segments sur le tambour en dehors des périodes d’utilisation.
Frein à disque
Un disque solidaire d’un arbre est serré entre deux couronnes immobilisées en rotation. Le couple résistant à pour valeur C=2 .R .N .f
L’effort de serrage est réalisé par un dispositif mécanique (levier) hydraulique ou électromagnétique. Utilisation possible de plusieurs disques
Le fonctionnement des freins à disques présente une analogie complète avec celui des embrayages à disques. Ces derniers peuvent être utilisés comme freins.
Autre type : moteur-frein
Frein régulateur de descente
Un appareil de levage doit comporter un dispositif de sécurité permettant de descendre la charge à vitesse constante : l’action d’un couple de frottement est opposée au couple de dévirage du à la charge .Un système à rochet évitant la descente de la charge à l’arrêt complète le dispositif de sécurité : nombreux types.
Exemple : manivelle de sécurité Dubois.
Montée : par vissage de la manivelle sur l’arbre. Arrêt :la manivelle étant fixe, le rochet est serré et le cliquet maintient la charge. La descente : par rotation en sens inverse de la manivelle .L’arbre se vissant dan le moyeu serre de nouveau le rochet.