Engineering
Frein à tambour et auto-serrage
Freinez une roue depuis 72 km/h et lisez les forces normales des deux mâchoires : la mâchoire comprimée est appuyée par le frottement lui-même et porte la plus grande part du couple ; sans frottement l'amplification disparaît, et quand μ atteint c/b la mâchoire se bloque d'elle-même. Faites tourner le tambour en arrière sur un frein à deux mâchoires comprimées et perdez l'essentiel du couple ; puis tenez une descente pendant des minutes et regardez le tambour chauffer, la garniture faiblir et la voiture accélérer.
Ce qui se passe
Deux mâchoires articulées au bas du flasque sont appuyées contre le tambour par un seul cylindre de roue. L'équilibre des moments d'une mâchoire autour de son pivot, F·a ± μ·N·b = N·c, donne à la mâchoire comprimée N = F·a/(c − μ·b) et à la mâchoire tendue N = F·a/(c + μ·b) : le frottement appuie lui-même la mâchoire comprimée — l'auto-serrage — et la bloque quand μ·b atteint c. Un frein simplex garde son couple dans les deux sens ; un duplex a deux mâchoires comprimées en avant et deux tendues en arrière. Le tambour arrête la part de 300 kg d'une voiture par une roue de 0,3 m ou la tient en descente : le frottement chauffe le tambour de 8 kg, la convection le refroidit, et au-dessus de 150 °C la garniture perd linéairement jusqu'à la moitié de son frottement, de sorte qu'une longue descente tourne à l'emballement.
À essayer
Lisez les forces normales des mâchoires comprimée et tendue à même effort de cylindre, puis mettez le frottement à zéro et au-dessus de c/b. Essayez le duplex en marche arrière et tenez une descente trois minutes.
Le modèle et ses limites
Statique de mâchoires courtes à bras de levier fixes, frottement indépendant de la vitesse hors affaiblissement thermique, température de tambour concentrée, pas de glissement du pneu. Pas la fiche d'un frein.
Équations du module
Équations N_lead = F·a/(c − μ·b), N_trail = F·a/(c + μ·b) T = μ·(N_lead + N_trail)·R, μ_lock = c/b J·dω/dt = T_g − T, s = v_0²/(2a) m_d·c_p·dΘ/dt = T·ω − h·(Θ − Θ_0)
