SYNTHESE – Frottement et adhérence TS-SI

CI6 – E13 : Principe de l’isolement et étude de l’équilibre d’un solide 1 / 3

Synthèse E13 Frottement et Adhérence.doc

On appelle Frottement et Adhérence le phénomène qui s’oppose au déplacement de deux solides en contact. Le frottement a lieu lorsqu’il y a glissement entre les 2 solides (mouvement). L’adhérence a lieu lorsqu’il n’y a pas de glissement entre les 2 solides (pas de mouvement). Ce phénomène est parfois recherché (liaisons assemblées par adhérence, freins, embrayage,…) et parfois évité (transmission d’énergie par arbres,….). Ce phénomène est défini par les lois de COULOMB :

Lorsque 2 solides S1 et S2 sont en contact en I, on définit le plan P tangent au contact. L’action de contact R peut se décomposer suivant la direction normale N et la direction tangente T.

On définit le Cône de frottement caractérisé par un demi-angle au sommet : ϕ Plusieurs cas sont possibles :

Liaison PARFAITE ADHÉRENCE ÉQUILIBRE

STRICT FROTTEMENT

à vitesse constante

FROTTEMENT avec

accélération

L’action de contact est sur l’axe du cône

L’action de contact est à l’intérieur du

cône

L’action de contact est sur

le cône

L’action de contact est sur

le cône

L’action de contact est à

l‘intérieur

A l’équilibre strict, on peut établir une relation entre la composante normale au

contact N (force qu’il y a lorsqu’il n’y a pas de frottement) et la composante tangentielle T (force due au frottement) sous la forme :

T = N . tan ϕ ou encore T = N . f

tel que f = tan ϕ : coefficient de frottement ou d’adhérence

ϕ

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Valeurs du coefficient de frottement : f Plus le coefficient de frottement est grand, plus le frottement et l’adhérence sont important. Le coefficient de frottement dépend de certains paramètres :

· nature des matériaux en contact · rugosité des surfaces · lubrification (ou non ) des surfaces

Par contre, il est indépendant de la forme des surfaces, ou de la valeur de l’effort normal au contact. exemples :

Matériaux en contact Surfaces sèches Surfaces lubrifiées Acier Acier 0,1 à 0,18 0,09 à 0,12 Acier Fonte 0,16 à 0,19 0,06 à 0,1 Acier Bronze 0,1 à 0,2 0,01 à 0,1 Acier Téflon 0,04 Acier Nylon 0,35 0,12 Bois Bois 0,3 à 0,65 0,1 à 0,2

Caoutchouc Acier 0,3 Pneu Route 0,6 à 0,8 0,1 à 0,3

Résistance au roulement et Cas d’une liaison Pivot A l’équilibre strict, la résultante des actions de contact passe par A et est inclinée de l’angle ϕ. Cette action est donc tangente à un cercle de rayon R sin ϕ Le couple résistant Cr appelé couple de frottement a pour valeur Cr = A * R sin ϕ Cas du Pivotement Le couple résistant est donc fonction des paramètres suivants :

· coefficient de frottement f · effort d’appui F · dimension des surfaces en contact

( cas des embrayages, limiteurs de couple, freins)

Cr = f . F. Rmoy où Rmoy représente le rayon moyen du contact