FREINS CENTRIFUGES

Outre les embrayages centrifuges, les freins centrifuges occupent une place sans cesse grandissante dans des applications très diverses.

Le point fort des freins centrifuges est qu’à la différence des freins traditionnels, ils fonctionnent sans source d’énergie extérieure.

Le frein, monté sur un arbre, freine un arbre d’entraînement à une vitesse prédéfinie. Grâce à la force centrifuge générée, les masselottes quittent le moyeu permettant aux garnitures de venir frotter dans la paroi interne de la cloche fixe. Il en résulte l’apparition d’un couple de freinage.

Dès que la vitesse de rotation chute, les ressorts de traction ramènent les masselottes à leur position de repos autour du moyeu.

De par son principe de fonctionnement, un frein centrifuge ne peut transmettre un couple à l’arrêt. En d’autres termes, il existe une vitesse d’équilibre qui dépend du couple dû à la charge et du couple de freinage.

Bien que les freins centrifuges fonctionnent suivant le même principe que les embrayages centrifuges, et sont équipés des mêmes composants, ils imposent de connaître de nouvelles notions pour leur utilisation.

L’une des notions les plus importantes pour l’utilisation de freins centrifuges est:

Les freins centrifuges convertissent l’énergie mécanique du système en chaleur, qui apparaît entre les garnitures et la cloche de frein, cette dernière encaissant la plupart de l’échauffement ainsi créé.

La vue ci-dessus montre la distribution de la chaleur sur une section de cloche de frein. Elle permet de mettre en évidence que les parties les plus chaudes sont celles au contact des masselottes.

L’échauffement généré dépend des facteurs ci-dessous:

• La valeur du couple à transmettre
• La vitesse de freinage
• Le temps de freinage
• La taille des surfaces de friction
• La masse de la cloche de freinage

Tout au long du temps de freinage, la courbe de température augmente très rapidement au début pour atteindre une valeur maxi. La température au niveau des surfaces de friction (Tb1) est substantiellement plus importante que la température (T1) au niveau de la surface externe de la cloche de freinage. Néanmoins, la cloche de frein peut atteindre des températures très élevées, et devenir une source potentielle de danger. Les autorités ayant en charge le fonctionnement de la machine sont seules responsables, et doivent s’assurer que toutes les mesures de protection nécessaires ont été prises.

La température maximale en fonctionnement ne doit jamais excéder la température maximale autorisée par le constructeur pour les pièces de friction, sous peine de risquer d’endommager les garnitures. Ceci peut conduire à une dégradation des performances du frein, voire dans le pire des cas à une destruction du frein.

Pour éviter cela, il est vital de connaître les données techniques de l’application qui seront nécessaires à la définition du frein centrifuge, et en particulier:

• La vitesse nominale de freinage du système
• La vitesse d’accrochage du frein centrifuge
• La valeur du couple de freinage
• Toutes variations du couple de freinage
• Le temps de freinage et le cycle de fonctionnement
• L’environnement pour l’application

Les freins centrifuges sont des organes de sécurité de plus en plus utilisés dans les systèmes d’élévation (ascenseurs, monte-charges etc.) En ce cas, la vitesse de descente correspond au point d’équilibre entre la vitesse générée par le couple dû à la charge, et la vitesse liée au couple de freinage.