Engineering
Embrayage à friction
Embrayez brutalement puis en douceur, puis avec une inertie de volant doublée : face à un moteur qui tient sa vitesse, la chaleur de glissement égale l’énergie gagnée par le volant, quelle que soit la rampe.
Ce qui se passe
Un moteur entraîne le volant d’entrée ; un embrayage à disque sec à deux faces de friction de rayon moyen r le relie au volant de sortie, chargé par un frein. À l’embrayage, l’effort presseur F monte pendant la durée de la rampe et l’embrayage peut transmettre au plus T = μFzr (z = 2 faces). Tant que les disques glissent, le couple d’embrayage est à cette limite et le travail de glissement devient chaleur ; quand les vitesses s’égalisent, les disques adhèrent et ne transmettent que ce que demande la charge. Face à un moteur qui tient sa vitesse, un embrayage sans charge transforme en chaleur exactement l’énergie gagnée par le volant de sortie, ½J₂ω², qu’il soit brutal ou doux : embrayer doucement prend seulement plus de temps. Un couple de charge ajoute de la chaleur et retarde l’adhérence. Moteur coupé, les deux volants se partagent leur moment cinétique, et la chaleur est l’énergie cinétique perdue.
Modèle : arbres rigides ; l’embrayage est un couplage par frottement adhérent ou glissant (frottement de Coulomb), l’effort presseur croît linéairement ; la chaleur va dans un disque localisé qui se refroidit. Pas d’usure, et μ ne dépend ni de la température ni de la vitesse.
À essayer
Embrayez brutalement (rampe 0) puis en douceur (rampe 2–3 s) et comparez la chaleur ; doublez ensuite l’inertie de sortie.
Équations du module
Équations Tmax = μ·F·z·r J₂ dω₂/dt = T − TL Q = ∫ T·(ω₁ − ω₂) dt ω₁ = ω₀, TL = 0 ⇒ Q = ½ J₂ ω₀²
