Le choix d’un frein industriel est une tâche d’importance critique. Un frein sous-dimensionné peut entraîner une défaillance catastrophique, tandis qu’un frein surdimensionné représente une dépense en capital inutile et peut ne pas offrir le contrôle souhaité. La clé d’un choix précis réside dans un calcul précis du couple de freinage nécessaire.
Ce guide pratique est conçu pour les ingénieurs et les techniciens. Nous vous guiderons à travers une méthode simple pour calculer le couple de freinage et discuterons des facteurs cruciaux au-delà de la formule qui garantissent que vous choisissez le frein le plus sûr et le plus efficace pour votre application.
Étape 1 : Rassemblez vos données essentielles d’application
Avant de pouvoir utiliser une formule, vous devez définir les paramètres opérationnels. Pour la plupart des applications, en particulier celles entraînées par un moteur électrique, vous aurez besoin de :
- Puissance du moteur (P) : La puissance du moteur qui entraîne le système, mesurée en kilowatts (kW).
- Vitesse nominale du moteur à pleine charge (n) : La vitesse de rotation du moteur à pleine charge, mesurée en tours par minute (RPM). Cela se trouve généralement sur la plaque signalétique du moteur.
- Type d’application : La tâche spécifique que le frein doit effectuer (par ex., treuil principal de pont roulant, bande transporteuse, déplacement de portique).
Étape 2 : Le calcul central du couple de freinage (Mb)
Pour les machines entraînées par un moteur électrique, le couple de freinage requis peut être calculé en le reliant au couple absorbeur du moteur et en appliquant un facteur de sécurité. La formule est :
Mb = (9550 * P / n) * sf
Où :
- Mb = Couple de freinage requis en Newton-mètres (Nm). C’est la valeur que vous recherchez.
- 9550 = Une constante utilisée pour convertir la puissance en kW et la vitesse en RPM en couple en Nm.
- P = Puissance du moteur en kilowatts (kW).
- n = Vitesse du moteur en tours par minute (RPM).
- sf = Facteur de sécurité (dimensionnel).
Étape 3 : Le choix critique – Sélection du facteur de sécurité (sf)
Le facteur de sécurité est la variable la plus importante dans cette équation. C’est un multiplicateur qui assure que le frein dispose d’une réserve suffisante pour gérer les charges de pointe, les situations d’urgence et l’usure pendant sa durée de vie. N’utilisez jamais un facteur de sécurité de 1,0. Le facteur approprié dépend entièrement des exigences de l’application et de la criticité de sécurité.
Facteurs de sécurité recommandés par application
| Type d’application | Facteur de sécurité recommandé (sf) | Justification |
|---|---|---|
| Palan principal de grue | 1.75 – 2.0 | Risque élevé ; doit maintenir fermement la charge contre la gravité. |
| Luffing de grue/treuil de flèche | 1.75 – 2.0 | Risque élevé ; similaire au palan principal. |
| Courroies transporteuses (horizontales) | 1.50 – 1.75 | Doit surmonter l’inertie et maintenir la courroie. |
| Courroies transporteuses (en pente) | 1.75 – 2.25 | Doit maintenir la charge contre la gravité, risque élevé. |
| Trajet de la portique/du chariot | 1.25 – 1.50 | Risque faible ; principalement pour décélération et parking. |
| treuils et ascenseurs | 1.75+ | Risque élevé, surtout lors de la levée du personnel ou de charges précieuses. |
Remarque : Consultez toujours les normes industrielles pertinentes (par ex., CMAA, DIN) ou un spécialiste du frein si vous avez des doutes.
Étape 4 : Tout Mettre Ensemble – Un Exemple Détaillé
Calculons la taille d’un frein pour le palans principal d’un pont roulant.
- Rassembler les données :
- Puissance du moteur (P) = 30 kW
- Vitesse du moteur (n) = 1450 RPM
- Application = Palan principal de grue
- Sélectionner le facteur de sécurité :
- D’après notre tableau, une grue-treuil nécessite une forte marge de sécurité. Choisissons sf = 1,75.
- Calculer :
- Mb = (9550 * 30 / 1450) * 1.75
- Mb = (197,59) * 1,75
- Mb = 345.8 Nm
- Choisir le frein :
- Maintenant, vous consulterez notre documentation produit. Vous devez choisir un frein dont le couple statique nominal est égale ou supérieur à 345,8 Nm.
- Par exemple, vous pourriez consulter notre
Freins à tambour électro-hydrauliques de la série YWZ4et découvrez que le modèle YWZ4-300/50 a un couple nominal de 400 Nm. Ce serait un choix adapté car il dépasse en toute sécurité l’exigence.
Étape 5 : Au-delà des chiffres – Critères finaux de sélection
Le couple calculé est votre point de départ, pas votre réponse finale. Un ingénieur professionnel doit également prendre en compte ces facteurs qualitatifs :
Cycle d’utilisation et dissipation de chaleur
À quelle fréquence le frein sera-t-il appliqué ? Pour les applications à haut cycle comme une grue de production occupée, un Frein-disque fail-safe est souvent supérieur en raison de son excellente dissipation thermique. Un frein à tambour pourrait surchauffer dans un tel scénario.
Environnement d’exploitation
Le frein sera-t-il dans une mine poussiéreuse, un port maritime corrosif, ou une installation intérieure propre ? Le design fermé d’un Frein à tambour robuste est idéal pour protéger contre les contaminants, tandis que des revêtements spéciaux peuvent être nécessaires dans des environnements corrosifs.
Exigence de sécurité anti-fermeture (Fail-Safe)
S’agit-il d’une application critique pour la sécurité où le frein doit s’enclencher en cas de perte de puissance ? Le cas échéant, vous devez choisir un frein à ressort appliqué, déverrouillage par puissance (sécurité). Tous nos freins de palan et de grue, comme le Freins hydrauliques à manque de courant de la série SH, sont conçus selon ce principe.
Votre partenaire pour un freinage sûr et fiable
Le calcul correct du frein est la base d’une conception de machine sûre. En suivant ce guide, vous pouvez déterminer en toute confiance les besoins en couple pour votre application.
Cependant, chaque projet a des variables uniques. Si vous avez besoin d’aide pour vérifier vos calculs ou choisir le modèle parfait qui équilibre performance, longévité et coût, nos experts techniques sont prêts à aider.