Calcul des interventions à charge possibles :
L'on considère le nombre de démarrages possibles à vide wo, indiqués dans les tableaux concernant les caractéristiques des moteurs, pour rester dans les limites de surtempérature, imposée par la classe d'isolement du frein « IC. F », et surtempérature maximale admissible pour le maintien du couple de freinage nominal par le joint de frottement (garniture), l'on obtient le nombre de démarrages horaires à charge à partir de la formule expérimentale suivante :
où :
ξ et γ s'obtiennent à partir des graphiques expérimentaux suivants, en fonction respectivement des couples [Nm] et des poids [kg] en question.
En effet, le coefficient adimensionnel g est fonction du rapport entre les moments d'inertie de la charge appliquée Jc [kg m2] et des poids des rotors du moteur premier Jm [kg m2] γ = f (Jc/Jm), tandis que le coefficient adimensionnel x est fonction du rapport entre le couple résistant Cr [Nm] et le couple de démarrage du moteur premier Ca [Nm], ξ = f (Cr/Ca).
Jc = moment d'inertie de la charge [kg m2]
Jm = moment d'inertie du moteur premier [kg m2]
Cr = couple résistant de la charge [Nm]
Ca = couple de démarrage du moteur [Nm]
γ = f (Jc/Jm)
ξ = f (Cr/Ca)
Pour des poids à symétrie cylindrique, le moment d'inertie J se calcule au moyen de la formule :
où : M [kg] est le poids du rotor, tandis que R [m] est le rayon du volume à symétrie cylindrique
Un exemple classique est celui du rotor et de l'arbre d'un moteur électrique asynchrone.
Si nous considérons les moments d'inertie de l'arbre J1 et du rotor J2, ils se somment de façon algébrique pour obtenir le moment d'inertie totale J = J1 + J2 [kg m2], car ils tournent sur le même axe de rotation.
Si l'axe de rotation n'est pas le même, exemple typique des poulies et courroies de transmission, il est nécessaire de considérer un terme de transport.
Calcul du temps de freinage tf [s]
Pour une détermination indicative du temps de freinage, l'on peut utiliser la formule suivante :
où :
Jtot = Moment d'inertie totale sur l'arbre moteur [kg m2]
n = Vitesse de rotation moteur [min-1]
Cf = Moment de freinage [Nm]
Cr = Moment résistant de la charge appliquée [Nm] avec signe + si le signe est identique au moment de freinage, - dans le cas opposé
tB = Temps de réponse électrique du frein [s]
- 7 ms frein en A.C.
- 20 ms frein en D.C. (Rapide)
- 80 ms pour frein D.C. (Normal)
Par conséquent, l'on choisit le frein en fonction des deux variables ωc et tf.
Rodage garniture
Le fonctionnement nominal du frein est atteint après quelques cycles d'intervention, de façon à permettre au joint de frottement de se stabiliser.
Les couples de freinage indiqués sont les couples statiques moyens et ils peuvent subir de petites variations de nature technique, la plage à considérer est ±20% une fois le frein rôdé.
