farkli geometrİdekİ fren dİsklerİnde...
TRANSCRIPT
1
FARKLI GEOMETRİDEKİ FREN DİSKLERİNDE OLUŞAN ISININ
İNCELENMESİ
Bekir Volkan DÜZEN
LİSANS TEZİ
OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
GAZİ ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
HAZİRAN 2014
2
Bekir Volkan DÜZEN tarafından hazırlanan “FARKLI GEOMETRİDEKİ FREN
DİSKLERİNDE OLUŞAN ISININ İNCELENMESİ” adlı bu tezin Lisans tezi
olarak uygun olduğunu onaylarım.
Yrd. Doç. Dr. Mesut DÜZGÜN ………………………………………..
Tez Danışmanı
Bu çalışma, jürimiz tarafından oybirliği ile Otomotiv Anabilim Dalında Lisans tezi
olarak kabul edilmiştir.
Prof. Dr. Duran ALTIPARMAK ……………………………………..
Prof. Dr. Can ÇINAR ………………………………………..
Yrd. Doç. Dr. Mesut DÜZGÜN ………………………………………..
Bu tez. G.Ü. Teknoloji Fakültesi Otomotiv Mühendisliği’nce onanmıştır.
Prof. Dr. Can ÇINAR ………………………………………..
Otomotiv Mühendisliği Bölüm Başkanı
3
ETİK BEYAN
Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Tez Yazım Kurallarına uygun olarak
hazırladığım bu tez çalışmasında;
Tez içinde sunduğum bilgi ve dokümanları akademik kurallar etik
çerçevesinde elde ettiğimi,
Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak
kurallarına uygun olarak sunduğumu,
Tez çalışmamda özgün verilerim dışında kalan ve tezde yararlanılan eserlerin
tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi,
Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı,
Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu ve başka bir yerde
sunmadığımı
Beyan ederim.
iv
FARKLI GEOMETRİDEKİ FREN DİSKLERİNDE OLUŞAN ISININ
İNCELENMESİ
(Lisans Tezi)
Bekir Volkan DÜZEN
GAZİ ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
Haziran 2014
ÖZET
Bu tez çalışmasında disk frenlerdeki diskin üzerinde oluşan ısı Ansys Programı
ile analiz edilmiştir. Sabit frenleme kuvveti şartı göz önünde bulundurularak
zaman parametresinin değiştirilmesiyle sonuçlar elde edilmiştir.
Çalışması sırasında iki farklı fren diski kullanılmıştır. Bunlarda ilki üzerinde
hava delikleri bulunmayan katı disktir. Diğer disk ise üzerinde boyuna açılmış
hava kanalları bulunan disktir. Bu iki disk üzerindeki sıcaklıklar analiz
edilmiştir. Diskler arasında karşılaştırmalar yapılmış ve sonuçlar ortaya
konmuştur. Sonuçlardan yola çıkılarak yorumlar yapılmış ve önerilerde
bulunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Disk fren, Sıcaklık, Analiz
Sayfa Adedi: 62
Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Mesut DÜZGÜN
v
DIFFERENT GEOMETRY OF THE DISK BRAKE IN THE
INVESTIGATION OF THE HEAT
(Thesis)
Bekir Volkan DÜZEN
GAZİ UNIVERSITY
FACULTY OF TECHNOLOGY
June 2014
ABSTRACT
In this thesis, disk brakes of the heat in the analysis with Ansys. Hard braking
force in consideration of the terms of the modification of the time parameters,
and the results obtained.
In this study, two different brake discs, solid disc, cross-slotted disc. Disc
temperatures have been analyzed. Analyses results showed that the maximum
heat were formed on the ventilated discs in comparison to the solid disc.
Key Words: Disc brake , Heat, Analysis
Page Number: 62
Adviser: Yrd. Doç. Dr. Mesut DÜZGÜN
vi
TEŞEKKÜR
Çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren saygıdeğer
hocam Yrd. Doç. Dr. Mesut DÜZGÜN’ e ve yine kıymetli tecrübelerinden
faydalandığım Arş. Gör. Hamit SOLMAZ ve Arş. Gör. Emre YILMAZ’ a, manevi
destekleriyle beni hiçbir zaman yalnız bırakmayan aileme teşekkürü bir borç bilirim.
vii
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET…………………………………………………………………………….......iv
ABSTRACT…………………………………………………………………………..v
TEŞEKKÜR………………………………………………………………………….vi
İÇİNDEKİLER…….………………………...……………………………………...vii
GRAFİKLERİN LİSTESİ…………………………………………………………...ix
ŞEKİLLERİN LİSTESİ…………………...………………………………………….x
RESİMLERİN LİSTESİ………………….…………………………………………xi
TABLOLARIN LİSTESİ………………..………………………………………….xii
SİMGELER ve KISALTMALAR……...…………………………………………..xiii
1. GİRİŞ.……………………………………………………………………………...1
2. LİTERATÜR ÇALIŞMASI ..……………………………………………………...2
3. TAŞIT FREN SİSTEMİ.........................................................................................12
3.1. Fren kuvvetleri, sistemi ve elemanları…………….…………………....12
3.1.1. Tekerleğe gelen kuvvetler…………………………..…….......12
3.2. Frenleme kuvvetleri.………..………………………………..…………15
3.2.1. Statik aks yükleri…………………………………..………....15
3.2.2. Dinamik aks yükleri……………………………..………........16
3.3. Frenleme işi ve gücü……………………………………..…………….19
3.3.1. Frenleme işi…………………………………...……………....19
3.3.2. Fren işi………………………………………...………….......20
3.4. Frenleme performansına etki eden faktörler.….………….………........23
3.4.1. Frenleme aşamaları………………………………..……..…...23
3.5. Fren sisteminin yapısı………………………………………..….…......24
3.5.1. Kampanalı fren…………………………………………….....25
3.5.2. Diskli fren.………..……………………………………….....26
3.5.3. Disk fren ve kampanalı frenin karşılaştırılması……………....29
viii
4. MATERYAL - METOD………………………………………………………...30
4.1. Diskin üzerindeki ısının hesaplanması………………………………....30
4.2. Analiz sonuçları………………………………………………………...31
5. SONUÇ ve ÖNERİLER..………………………………………….……………45
KAYNAKLAR…...……………………………………...…………………….......46
ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………..48
ix
GRAFİKLERİN LİSTESİ
Grafik Sayfa
Grafik 2.1. Sıcaklık dağılımının grafiği..……………………………………..............6
Grafik 2.2. 154 km/h hızla giderken yavaşlaması sırasında kat ettiği
mesafeye göre diskteki ısınma………………………………………...10
Grafik 3.1. Kayma oranına bağlı olarak tutunma katsayısı değişimi………..………14
Grafik 3.2. Frenleme işinin sabit ivme için zamanla değişim grafiği…..…………...19
Grafik 4.1. Kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan maksimum sıcaklıklar….42
Grafik 4.2. Kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan deneysel ve
analiz sonuçlarının karşılaştırmalı grafiği………………………………43
x
ŞEKİLLERİN LİSTESİ
Şekil Sayfa
Şekil 3.1 Taşıt tekerleği ve zemin arasındaki kuvvetler.……………………………12
Şekil 3.2. Statik aks yükleri……………………….………………………………...15
Şekil 3.3. Dinamik aks yükleri………………….…………………………………...16
Şekil 3.4. Basit bir fren sisteminin yapısı…..….……………………………………21
Şekil 3.5. Kampanalı fren……………………………………….…………………..22
Şekil 3.6. Sabit Kaliper…..……………………………………….………………....25
Şekil 3.7. Yüzer kaliper…..…………………………………………………………26
Şekil 3.8. Full contact kaliper…...…………………………….………………….....27
xi
RESİMLERİN LİSTESİ
Resim Sayfa
Resim 2.1. Sıcaklık dağılımının resmi……………………………………………….7
Resim 2.2. Sıcaklık dağılımının değişik zamanlara göre resmi………………...........9
Resim 2.3. Farklı sürelerde diskin yüzeyinde oluşan sıcaklıklar………………........11
Resim 2.4. Akışın geçtiği bölgenin sıcaklıkları…………………………………......11
Resim 4.1. Mesh edilmiş kanalsız diskin resmi…...…………………………….......31
Resim 4.2. Mesh edilmiş boyuna kanallı disk………………………………………33
Resim 4.3. 30 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar........34
Resim 4.4. 60 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar........35
Resim 4.5. 90 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar........36
Resim 4.6. 120 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar…..37
Resim 4.7. 150 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar…..38
Resim 4.8. 180 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar…..39
Resim 4.9. 210 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar…..40
Resim 4.10. 240 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar…41
Resim 4.11. Deneysel değerlerin grafiği……………………………………………44
xii
TABLOLARIN LİSTESİ
Tablo Sayfa
Tablo 2.1. Diskin özellikleri………………………………………………………...6
Tablo 2.2. Çalışmadaki diskin özellikleri…………………………………………...8
Tablo 2.3. Çalışmada kullanılan parçaların özellikleri…………………………….10
Tablo 4.1. Sıcaklığın süreye dağılımı……………………………………………...32
Tablo 4.2. Boyuna kanallı diskte meydana gelen sıcaklık değişimleri………….....33
SİMGELER VE KISALTMALAR
xiii
Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte
aşağıda sunulmuştur.
Simgeler Açıklama
A İzdüşüm alanı
A Isı veren yüzey
Isı iletim katsayısı
a Yavaşlama ivmesi
C Aerodinamik katsayı
c Özgül ısı kapasitesi
e Tekerleğin basınç merkeziyle
geometrik merkez arasındaki fark
F Frenleme kuvveti
Ff Fren kuvveti
Fn Normal kuvvet
FNö Statik ön dingil yükü
FNa Statik arka dingil yükü
Fro Yuvarlanma direnci
Ft Tahrik kuvveti
Ftut Tutunma kuvveti
F Uygulanan tahrik kuvveti
fr Yuvarlanma direnci katsayısı
G Taşıt ağırlığı
G Tekerleğe gelen ağırlık
Gf Disk- kampana ağırlığı
g Yerçekimi ivmesi
h Aracın ağırlık merkezinin yerden
yüksekliği
L Ön ve arka dingil arası mesafe
xiv
la Arka aks ile ağırlık merkezi
arasındaki mesafe
lö Ön aks ile ağırlık merkezi
arasındaki mesafe
Ma Tahrik momenti
tut
Tutunma katsayısı
atut
Arka tekerlek tutunma katsayısı
ötut
Ön tekerlek tutunma katsayısı
N Tepki kuvveti
Ndb Disk ile balata arasındaki
sürtünme kuvveti
Nkb Kampana ile balata arasındaki
sürtünme kuvveti
Nf Fren torku
Nm Motor torku
Nt Toplam tekerlek torku
P Yüzeye uygulanan basınç
R Tekerlek yarıçapı
RK Kampana yarıçapı
r Aks merkezinden balatanın
ortasına kadar olan mesafe
V Taşıt hızı
Vt Tekerleğin hızı
ma Döner kütle faktörü
k Güç aktarma organları verimi
Havanın yoğunluğu
0 Ortam sıcaklığı
Dönüş hızı
1
1.GİRİŞ
Günümüz otomobillerinde fren taşıtların en önemli aktif güvenlik sistemidir. Frenler
aracın durdurulması veya yavaşlatılması, yokuş aşağı inişlerde aracın hızının kontrol
edilerek sabit hızla hareket kabiliyeti sağlaması ve duran aracın sabit bir şekilde
konumunu koruması için kullanılmaktadır.
Frenleme aktif güvenlik sistemlerinin başında yer aldığından bugüne kadar çok
çeşitli geliştirmeler ve yenileştirmelere uğramıştır. Bu yenileştirmelerle frenler
günümüz teknolojisine kadar gelmiştir.
Araçlar her türlü yol koşuluyla karşı karşıya kalacağından frenleme elemanlarının da
bu durumlara uygun şekilde yenileştirilmesi gerekmektedir.
Frenleme işlemi başlarda sadece aracı istenilen sürede durdurmayı gerektirirken
günümüzde frenlerden beklenen performans bunun çok daha ötesine geçmiştir.
Frenler ilk olarak kullanılmaya başladığında sadece taşıtı durdurabilmesi en önemli
performansken günümüzde güvenli, sarsıntısız sürücünün kontrolü altında ve
sürekliliği sağlanmış bir frenleme etkili bir performans anlamına gelmektedir.
Frenleme sırasında balatalarla disk yüzeyinde arasında bir sürtünme olmaktır. Bu
sürtünmeden kaynaklı olarak disk ve balata yüzeyinde sıcaklık artışı olmaktadır. Bu
sıcaklık frenleme performansını olumsuz yönde etkilemektedir. Ayrıca parçalar
üzerindeki aşırı sıcaklık artışı ve sıcaklık düşüşü malzemelerin içyapısını da
bozmaktadır.
Bu çalışmada iki farklı fren diski üzerine gelen sıcaklıkların analizleri yapılmıştır.
Disklerin üzerinde oluşan sıcaklığın konveksiyon yoluyla dışarı atılımı analiz
edilmiştir. Kanalsız disk ve boyuna kanallı disklerin üzerinde yayılan sıcaklık analiz
edilirken ANSYS programı kullanılmıştır.
2
2. LİTERATÜR ÇALIŞMASI
Göktan ve arkadaşları Taşıt Frenleriyle ilgili taşıtların tekerlek hareket denklemleri,
taşıt hareket denklemleri, fren sistemini yapısı kullanılan elemanlar, yardımcı
elemanlar, emniyet ve tekerlek blokaj - anti blokajlarıyla ilgili notlar çıkarmıştır [1].
Arslan ve arkadaşları tarafından asbestsiz fren balatası üretimi ve özelliklerini
incelenmesi için bir doküman oluşturulmuştur. Bu çalışma makine, kimyasal
teknolojiler, malzeme ve imalat sistemleri araştırma grubu tarafından yapılmıştır. Bu
çalışmada balatalar ve bağlayıcı maddeleri, fren sürtünme performansları, balata
aşınması konularına değinilmiş. Yapılan çalışmada balata içerisinde ki elyaf
miktarları değiştirilerek balataların sürtünme katsayılarına sıcaklık sürtünme
katsayısındaki değişmeler gözlemlenmiştir [2].
Altıparmak tarafından fren balatalarında sıcaklık artışının frenleme kuvvetine etkisi
adıyla bir makale yayınlamıştır. Bu makalede farklı kompozisyonlarda üretilmiş
balatalarda sıcaklığa bağlı duyarlılıkları incelenmiştir. Balatalar bir test düzeneğinde
test edilerek sonuçları analiz edilmiştir [3].
Mutlu ve Öner tarafından asbestsiz sürtünme malzemesinin sabit basınçta sürtünme
katsayısı sıcaklık ve zamanla olan ilişkileri incelenmiştir. Balataların hem yüksek
kararlı hem de düşük aşınmalı olması gerektiğini söylemişlerdir. Disk fren için üç
farklı fiberden balata üretmişlerdir. Bu balatalarla sabit basınçta sürtünme katsayısı –
sıcaklık – zaman ilişkileri incelenmiştir. Cam elyafın ülkede üretilmesi ve kolay
temini sebebiyle kullanışlı bir malzeme olduğu ancak balata üretiminde fırınlanması
gerektiği söylenmiştir. Bu araştırmada cam elyaf yününün ve kevların
kullanıldığında bunun sürtünme katsayısını düzgünleştirildiği görülmüştür [4].
Bayrakçeken ve Düzgün taşıtlarda fren verimi ve frenleme mesafesi analizi
yapmışlardır. Matematiksel modellemeyi kullanarak fren veriminin
hesaplanabileceği açıklanmıştır. Fren verimini hesaplamada kampana, disk - balata
arasındaki kuvvetle yapılacak hesaplamadan ziyade tekerlek ve zemin arasındaki
frenleme kuvvetinden yola çıkmanın daha gerçekçi olacağı belirtilmiştir. Fren
3
mesafesi ve fren verimi analizi yapılarak bu hesaplamalar için kullanılan
matematiksel ifadelerle bu ifadeler arasındaki farklılıklardan bahsedilmiştir [5].
Mutlu ve Koç otomotiv fren balataları için sürtünme katsayısı test cihazının tasarımı
yapılmıştır. Çalışma daha kolay ve kullanışlı bir makine elde edilmesi gereğinden
ortaya çıkmıştır. Bu cihazla istenilen değer aralıklarında bilgisayara kaydedilmesini
ve daha sonra sürtünme katsayısı, sıcaklık, zaman değerlerinden oluşan grafikler elde
etmeyi amaçlamışlardır [6].
Demir ve arkadaşları tarafından diskli frenlerde termo-elastik kararsızlığın
incelenmiştir. Frenlemede disk ile balata arasında ısınma ve soğumadan dolayı
ikisinin de bu olaydan etkilendiği aktarılmıştır. Fren ve balatanın birbiriyle olan
etkileşim sonucunda malzemede kızgın noktaların oluştuğu söylenmiştir. Termo-
elastik kararsızlığın malzemelerin deformasyonuna, termik çatlaklara ve frenin
zayıflamasına neden olduğu aktarılmıştır. Bu çalışmada diskli frenlerde termo-elastik
kararsızlık incelenmiş ve bu olayın önüne geçilmesi için önerilerde bulunulmuştur.
Balataların ve disklerin geometri olarak değiştirilmesi, ısıl işlemlere tabi tutulması,
fiziksel özelliklerinin geliştirilmesi gerektiği söylenmiştir. Deformasyonun en aza
inmesi için fren torkundaki değişmelerin önüne geçilmesi gerektiği anlaşılmıştır [7].
Mutlu ve arkadaşları elyaf katkılı asbestsiz disk fren balatalarında sürekli frenleme
veriminin incelemişlerdir. Bu çalışmada cam elyaf, taş yünü ve kevlar kullanılan fren
balatalarında fren kuvvetinin sıcaklıkla değişimi gözlemlenerek balatanın yanma
eğilimi izlenmiştir. Asbestsiz fren balatasının sürtünme katsayısının iyileşmesinde ve
aşınma direncine karşı, cam elyaf katkılı balatalara göre, daha iyi olduğu tespit
edilmiştir. . Frenleme kuvvetinin zamana ve balata sıcaklığına göre değiştiği
söylenmiştir. Bu deneyle sürtünme katsayısının sabit olmadığı ve normal kuvvet,
kayma hızı, ara yüzey sıcaklığına endeksli olarak değişebileceği gözlemlenmiştir [8].
Pektaş tarafından fren mekanizması yorulma testinin FEA metoduyla simülasyonu
yapılmıştır. Bu çalışmada ağır vasıta frenlerinin gerçek çalışma koşulları altında
yorulmadan dolayı meydana gelen deformasyonun gözlemlenmiştir. Gözlemde nitel
gözlemin yeterli olmayacağı düşünülerek strain-gage’ler kullanılarak nicel gözlemler
oluşturulmuştur. Deformasyon değerleri sonu elemanlar yöntemiyle bilgisayar
4
programı yardımıyla gerçek değerlerle karşılaştırılmıştır. Bu iki değerin yaklaşık
olarak hatalar göz önüne alındığında yakın olduğu ortaya konulmuştur [9].
Sugözü ve Mutlu tarafından fren balata malzemelerinin sürtünme ve aşınmaya
etkisinin incelenmiştir. Balata malzemelerinin sürtünme direnci ve aşınma
değerlerinin bilinerek doğru balata seçilmesi gerektiği söylenmiştir. Doğru balata
seçimiyle frenlemede maksimum performansı ve konforun sağlanabileceği
aktarılmıştır. Fren balata malzemelerini oluşturan elemanların sürtünme ve aşınma
değerleri literatürün derlenmesiyle ortaya çıkarılmıştır. Bu çalışmada polimer esaslı
fren balata malzemelerinin kompozisyonu ve üretim parametrelerine ilişkin elde
ettikleri malzeme özellikleri üzerinde durulmuştur [10].
Düzgün tarafından farklı fren disklerinde oluşan ısı değişiminin frenleme
kuvvetlerine etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada iki farklı soğutmalı fren diski
üretilerek bunların normal fren diski ile frenleme performansları ve ısı oluşumları
deneysel olarak incelenmiştir. Frenlemeler ani frenleme ve sürekli frenleme olarak
ayrı ölçülmüştür. Boyuna kanallı disklerde balata yüzeyine paralel bir şekilde temas
ettiği ve aşıntı miktarının arttığı gözlemlenmiştir. Enine kanallı disklerde yüzeyin
keskin olmaması ve dik temas etmesinden dolayı aşıntı miktarının daha az arttığı
belirtilmiştir. Test sonuçlarına göre hava soğutma uygulaması, frenleme kuvvetini %
42.6 artırmakla birlikte şartlara bağlı olarak oluşan ısıyı da % 31.5 azaltmaya sebep
olduğu bilgisine ulaşılmıştır [11].
Düzgün ve Yıldız tarafından soğutma kanallı fren disklerinin frenleme kuvvetlerine
ve ısı değişimine etkileri araştırılmıştır. Bu çalışmada farklı soğutma kanallarına
sahip diskler denenmiş ve bu disklerde meydana gelen ısı değişimleri ve sonuçlar
analiz edilmiştir. Boyuna kanallı ve enine kanallı disklerde farklı aşıntılar meydana
geldiği gözlenmiştir. Farklı soğutma tasarımı şekillerinin yüzeyden daha fazla ısıyı
atabileceği söylenmiştir. Kanallı disklerin katı disklere göre dada fazla aşıntı yarattığı
açıklanmıştır. Disklerin aynı boyutlarda çizimi yapılarak Ansys programında sonlu
elemanlar yöntemiyle çözümü yapılmıştır. Soğutma kanallı disklerde frenleme
kuvvetlerinin ısının dışarı atılması sebebiyle artışı gözlemlenmiştir [12].
5
Koç ve arkadaşları tarafından fren balata sisteminde sürtünme sonucu oluşan ısı
transferi ve termal gerilme analizi yapılmıştır. Balatalarda ısınmanın fren
performansının zayıflaması, aşırı balata aşınması, balataların erken tükenmesi ve ses
sorunlarına yol açtığı söylenmiştir. Balatalarda en fazla ısınmanın diske temas
noktasında meydana geldiği ve bu yüksek değerlerin balata ömrünü kısalttığını ve
erken aşınmaya sebep olduğu açıklanmıştır. Balataların ısınmasının sadece en yüksek
değerin önemli olmadığını en küçük ve en büyük ısınmaların deformasyona etkisinin
gözlenmesi gerektiği söylenmiştir. Balatalarda ısı iletkenlik katsayısı ile yoğunluk
arasında ters orantı olduğu bulgulanmıştır. Yani balata yoğunluğu arttığında ısı
iletkenlik katsayısı düşmektedir. Isıl genleşme katsayısı yüksek olan balatalarda
gerilme değerinin de arttığı söylenmiştir. Bu da ısıl genleşme katsayısıyla balata
gerilmesinin doğru orantılı olduğu sonucunu çıkarmaktadır. Bu makalede sonlu
elemanlar ile modellenmiş 5 farklı balata malzemesi 300 saniye süresince sürekli
frenleme işlemene maruz bırakılmış ve meydana gelen sıcaklık ve gerilme durumları
incelenmiştir [13].
Sugözü ve arkadaşları tarafından farklı ısıl işlem sürelerinde üretilen fren
balatalarının frenleme karakteristiğinin incelenmiştir. Balatalara ısıl işlem
uygulayarak farklı performansların elde edilebileceği gözlemlenmek istenmiştir.
Balataların uzun süre ısıl işleme tabi tutulduğunda balata sertliği arttığı halde
sürtünmeye etkisinin olumsuz olduğu gözlemlenir. Balatalar birçok bileşenden
meydana geldiği için ısıl işlem sürelerinin üretimden sonra belirlenmesinin fren
performansına iyi yönde etki edeceği kanısına varılmıştır. Isıl işlem malzemenin
sertliği arttıran bir işlem olduğu fakat aşırı sertleşmenin ve ya aşırı yumuşaklığının
frenleme için yararlı olmadığı anlaşılmıştır. Balatalarda ısıl işlem için optimizasyon
yapılması gerekmektedir. İnceleme sonucunda 1 ve 5 saat ısıl işlem gören balataların
performansı düşük, 3 saat ısıl işleme maruz kalan balatanın ise daha yüksek bir
performans ortaya koyduğu analiz edilmiştir [14].
Belhocine ve Bouchetara tarafından havalandırma kanallı ve kanalsız disk
şekillerinde ANSYS programını kullanarak termal analizini yapmaktır. Disklerindeki
sıcaklık dağılımını etkileyen faktörler sürekli ve ani frenlemeler, diskin geometrik
tasarımı ve disk malzemesidir. Çalışmada balatanın diske teması sağlanarak gerilme
6
alanları oluşturulmuştur. Sonlu elemanlar yöntemiyle sıcaklığın analizi yapılmıştır.
Ortaya çıkan sonuçlar kıyaslanmıştı ve yorumlanmıştır.
Çalışmada kullanılan parçaların özellikleri
Tablo 2.1. Disk Özellikleri
Disk dış çapı 262 mm
Disk kalınlığı 29 mm
Diskin ısı iletkenlik katsayısı 57 W/m°C
Disk malzemesinin yoğunluğu 7250 kg/m³
Balata alanı 35993 mm²
Balatanın ısı iletkenlik katsayısı 5 W/m°C
Balata malzemesinin yoğunluğu 1400 kg/m³
Sürtünme katsayısı 0.2
Havanın sıcaklığı 20 °C
Deney sonucunda alttaki grafiği elde etmişlerdir.
Grafik 2.1. Sıcaklık dağılımının grafiği [15]
7
Grafik 2.1.’ de 10 saniyelik zaman diliminde havalandırılmış disk ve tam yüzey
diskte değişim grafiksel olarak aktarılmıştır.
Aynı malzeme özelliklerine sahip disklerde havalandırma kanalı olma durumunda
maksimum sıcaklık 345°C olduğu halde katı diskte 400°C civarındadır. Burada hava
kanalları diskin sıcaklığının fazladan 60°C artmasını engellemiştir.
ANSYS programında model üzerindeki görüntüler aşağıdaki şekilde verilmiştir.
Resim 2.1. Sıcaklık dağılımının resmi [15]
Yapılan deney sonucunda diskin üzerindeki hava kanallarının diskin sıcaklığının
diske zarar verici boyutlara ulaşılmasını engellediğini, diskin iç gerilmelerini
azalttığını ve daha uzun süre ve emniyetli şekilde kullanılabileceği söylenmiştir.
Diskin geometrik yapısının değiştirilerek daha iyi bir disk soğutulması elde edileceği
söylenmiştir [15].
Ghadimi ve arkadaşları tarafından Lokomotiflerde kullanılan havalı kanallı fren
diskinin termal ve stres analizinin 3d modellenmesi ele alınmıştır. Frenleme sırasında
oluşan ısı frenlemede kayıplara ve termal çatlaklara neden olduğu söylenmiştir. Bu
termal çatlaklar frenleme performansını ve disk kalınlığını etkileyebilir. Sıcaklık
artışını belirlemek için frenleme süresi önemlidir. Ayrıca bu sıcaklık artışı balata ve
disk malzemesi, diskin ve balatanın alanına bağlı olarak değişkenlik gösterebilir. Bu
çalışmada 920 mm çapında üzerinde havalandırma kanalları bulunan bir disk
8
kullanılmıştır. Frenleme basıncın oransal olarak dağıldığı varsayılarak
hesaplanmıştır. Ardından diskin üzerinde termal analizde incelenmiştir.
Çalışmada kullanılan parçaların özellikleri
Tablo 2.2. Çalışmadaki diskin özellikleri
Disk dış çapı 920 mm
Disk kalınlığı 24mm
Diskin ısı iletkenlik katsayısı 58 W/m°C
Disk malzemesinin yoğunluğu 7246 kg/m³
Diskin özgül ısısı 500 J/kg K
Balatanın özgül ısısı 1090 J/kg K
Balatanın ısı iletkenlik katsayısı 5 W/m K
Balata malzemesinin yoğunluğu 1400 kg/m³
Sürtünme katsayısı 0.32
Havanın sıcaklığı 55 °C
9
Resim 2.2. Sıcaklık dağılımının değişik zamanlara göre resmi [16]
a) Resim 2.2.’ de sıcaklık frenlemenin 22,5 s olduğu durum için hesaplanıp analiz
sonucu gösterilmektedir.
b) Resim 2.2.’ de sıcaklık frenlemenin 75 s olduğu durum için hesaplanıp analiz
sonucu gösterilmektedir.
Yapılan deneysel çalışmalar ve analitik çözümlerin birbiriyle uyuştuğu
gözlemlenmiştir. İlk olarak frenleme sıcaklığın arttığı daha sonra ise maksimum
seviyeye ulaştığı ve sıcaklığın sabit kaldığı gözlemlenmiştir. Deneyde 22,5 saniyede
maksimum 449,1 K ve 75 s için 591,36 K sıcaklık oluşmuştur [16].
Ghadimi ve arkadaşları tarafından Lokomotif Tekerleğine Monte Edilmiş Disk
Frenin Termal Analizi yapılmıştır. Son yıllarda trenlerin hızlarındaki artışla beraber
frenleme performansının gelişmesi gerektiği söylenmiştir. Frenleme sırasında
sürtünmeden dolayı oluşan ısının frenleme performansı üzerinde birçok olumsuz
etkisi bulunmaktadır. Bu olumsuzluklar erken aşınma termal çatlaklar ve disk
yüzeyinin bozulması olarak sayılabilir. Bu aşınmaları tespit edebilmek için fren
diskinin sıcaklık alanını belirlemek önemlidir. Bu analizi yapabilmek için fren
diskinin 3D modellemesi yapılmıştır. Laboratuarda modelle sayısal değerler
karşılaştırılmıştır. Çalışmada maksimum sıcaklık frenleme zamanının ortasında
gözlemlenmiştir.
10
Tablo 2.3. Çalışmada kullanılan parçaların özellikleri
Disk dış çapı 920 mm
Disk kalınlığı 24mm
Diskin ısı iletkenlik katsayısı 58 W/m°C
Disk malzemesinin yoğunluğu 7246 kg/m³
Diskin özgül ısısı 500 J/kg K
Balatanın özgül ısısı 1090 J/kg K
Balatanın ısı iletkenlik katsayısı 5 W/m K
Balata malzemesinin yoğunluğu 1400 kg/m³
Sürtünme katsayısı 0.32
Havanın sıcaklığı 55 °C
Grafik 2.2. 154 km/h hızla giderken yavaşlaması sırasında kat ettiği mesafeye göre
diskteki ısınma [17]
Grafik 2.2. de Deneysel çalışmalar ve modellemeler baz alınarak 154 km/h hızla
giderken yavaşlaması sırasında kat ettiği mesafeye göre diskteki ısınmanın grafiği
oluşturulmuştur. Farklı çözümlemelerdeki maksimum sıcaklık değerleri farklı
şekilde oluşmuştur. Deneysel sonuçta disk yüzeyinin sıcaklığı 270°C ‘e kadar
ulaşmıştır. Nümerik analizde disk yüzey sıcaklığı 240°C’ dir.
11
Resim 2.3. Farklı sürelerde diskin yüzeyinde oluşan sıcaklıklar [17]
Şekil 2.3. de farklı sürelerde diskin yüzeyinde oluşan sıcaklıklar analiz edilmiştir.
Diskin sırasıyla 12 – 24 -36 saniye sonunda üzerinde oluşan sıcaklık aktarılmıştır.
Diskin maksimum sıcaklığı 20.5 saniyede ulaştığı gözlemlenmiştir.
Resim 2.4. Akışın geçtiği bölgenin sıcaklıkları [17]
Resim 2.4.’de diskin soğutulması için akışın geçtiği bölgenin sıcaklıkları
görülmektedir. Akışkanın geçtiği bölgenin sırasıyla 12 – 24 -36 saniye sonunda
üzerinde oluşan sıcaklık aktarılmıştır. Hava direkt olarak bu bölgeden alındığı için bu
yüzeydeki sıcaklık disk yüzeyine göre daha düşüktür.
Bu çalışmada 920 mm çapında lokomotiflerde kullanılan fren diski tasarlanmış ve
termal analizi yapılmıştır. Frenleme 154 km/h hızdan durdurana kadar geçen ki
sürede sıcaklık dağılımı gözlemlenmiştir. Sıcaklık diskin balataya temas eden
yüzeylerinde en fazla olmuştur. Frenleme kanallarında sıcaklığın diskin balataya
temas ettiği noktaya göre daha az olduğu gözlemlenmiştir [17].
12
3. TAŞIT FREN SİSTEMİ
3.1. Fren Kuvvetleri Sistemi ve Elemanları
Frenleme cismin hareket enerjisini ısı enerjisine dönüştürerek harekete son verme
veya yavaşlatılması için kullanılır. Frenleme hareket eden araçta ve duran araçta
farklı görevler üstlenir. Hareket eden taşıtta, taşıtın durdurulması ve yavaşlatılması
görevini üstlenir. Taşıtlar yokuş aşağı hareket ederken veya düz yolda giderken
mevcut hızını koruyarak hareket etmesini sağlar. Sabit duran taşıtlarda ise konumunu
korumak için kullanılmaktadır.
Frenleme temelde sahip olduğu kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüşmesini
sağlamaktadır.
Bu kinetik enerji:
Ek 1
2m.V2 (3.1)
formülüyle hesaplanmaktadır.
3.1.1. Tekerleğe Gelen Kuvvetler
Taşıt tekerleği ve zemin arasında kuvvetler:
Şekil 3.1. Taşıt tekerleği ve zemin arasındaki kuvvetler
13
Ma:Tahrik Momenti Nm
Fx:Uygulanan Tahrik Kuvveti N
Fro:Yuvarlanma Direnci N
N:Tekerleğe Gelen Tepki Kuvveti N
G:Tekerlek Üstüne Gelen Ağırlık N
R:Tekerlek Yarıçapı m
V:Taşıt Hızı m/s
e:Tekerleğin Basınç Merkeziyle Geometrik Merkez Arasındaki Fark m
fr e
R
fr:Yuvarlanma Direnci Katsayısı
Taşıtın gideceği yöndeki tutunma kuvveti:
Ftut Ft. tut (3.2)
Ft:Tahrik Kuvveti (N)
Ftut:Tutunma Kuvveti(N)
tut:Tutunma Katsayısı
tut
zemin şartlarına göre değişiklik gösterebilen bir değerdir. Zemin şartları aracın
kayma oranını değiştirebilmektedir.
Kayma Oranı Va-Vt
Va (3.3)
Va:Aracın Hızı
Vt:Tekerleğin Hızı
14
Grafik 3.1. Kayma oranına bağlı olarak tutunma katsayısı değişimi [1]
Grafik 3.1. de zeminin kuru asfalt, ıslak asfalt, kar ve buz durumunda tutunma
katsayısının kayma oranına olan etkisi gözlemlenmektedir. Kaygan yüzeyli buz
tabakasında tutunma katsayısı 0.1 civarına düşmektedir. Bu durumlarda frenleme
taşıtın kontrolünü neredeyse imkânsız hale getirmektedir.
15
3.2. Frenleme Kuvvetleri
3.2.1. Statik aks yükleri
Şekil 3.2. Statik aks yükleri
:Statik Aks Yükü Dağılımı
FNa
G (3.4)
1- FNö
G (3.5)
Ön Aksa Göre Moment Alınırsa;
G.lö FNa.L (3.6)
lö FNa.L
G (3.7)
lö .L (3.8)
Arka Aksa Göre Moment Alınırsa;
G.la FNö.L (3.9)
16
la FNö.L
G (3.10)
la 1- .L (3.11)
FNö:Statik Ön Dingil Yükü
FNa:Statik Arka Dingil Yükü
L:Ön ve Arka Dingil Arasındaki Mesafe
lö:Ağırlık Merkeziyle Ön Aks Arasındaki Mesafe
la:Ağırlık Merkeziyle Arka Aks Arasındaki Mesafe
3.2.2. Dinamik aks yükleri
Şekil 3.3. Dinamik aks yükleri
Ön Aks Dinamik Yükü FNödin)
FNö.L-G.la-G.a.h 0 (3.12)
FNö.L G.la G.a.h (3.13)
FNödin
G.la
L
G.a.h
L (3.14)
17
la 1- .L (3.15)
FNödin G. 1- G.a.x (3.16)
FNödin G.[ 1- .a.x] (3.17)
Arka Aks Dinamik Yükü FNadin)
Ön Tekere Göre Moment Alınırsa;
G.lÖ-G.a.h-FNa.L 0 (3.18)
FNa.L G.lÖ-G.a.h (3.19)
FNadin
G.lö
L-G.a.h
L (3.20)
lö .L yazılırsa
FNadin
G. .L
L-G.a.h
L (3.21)
FNadin G. -G.a.x (3.22)
FNadin G.[ - a.x ] (3.23)
a:Yavaşlama İvmesi
x h
L
h:Aracın Ağırlık Merkezinin Yerden Yüksekliği
Dinamik Frenleme Kuvvetleri
Ff Fdin. tut (3.24)
Ön Aks Dinamik Frenleme Kuvveti
Fö 1- -x.a .G. ötut
(3.25)
18
Arka Aks Dinamik Frenleme Kuvveti
Fa -x.a .G. atut
(3.26)
L:Ön ve Arka Aks Arasındaki Mesafe
ötut
:Ön Tekerlek Tutunma Katsayısı
atut
:Arka Tekerlek Tutunma Katsayısı
3.3. Frenleme İşi ve Gücü
3.3.1. Frenleme işi
Nt Ny Nh Ne Ni (3.27)
Yuvarlanma Direnci
Ny G.fr.V (3.28)
G:Taşıt Ağırlığı N
V:Taşıt Hızı m/s
Hava Direnci
Nh 0,5. .C.A.V2 (3.29)
:Havanın Yoğunluğu kg/m³
C:Aerodinamik Katsayı
A:İzdüşüm Alanı m²
Yokuş Direnci
Ne G. tan .V (3.30)
tan :Yokuşun Eğimi
19
İvmelenme Direnci
Ni G. max
g.V (3.31)
max :Döner Kütle Faktörü
g:Yerçekimi İvmesi m/s²
Nt Nf Nm
k (3.32)
Nt :Toplam Tekerlek Kuvveti (N)
Nm :Motor Kuvveti (N)
Nf:Fren Kuvveti (N)
k:Güç Aktarma Organları Verimi
Frenleme Gücü:
Nf -Nm
k fr tan
.a
g G.V
1
2 . .C.A.V³ (3.33)
3.3.2. Fren işi
Grafik 3.2. Frenleme işinin sabit ivme için zamanla değişim grafiği
20
Frenleme işi frenleme gücünün zamana göre integralinden hesaplanabilmektedir.
W Nf
t
0.dt (3.34)
3.4. Frenleme Performansına Etki Eden Faktörler
Fren Performansı: Aracın kısa mesafede durması etkili bir frenleme performansına
sahip olduğunun göstergesidir. Fren performansını sürücü, fren sistemi ve çevre
şartları etkileyebilir.
Fren performansını etkileten faktörler şunlardır:
Frenlemenin toplam süresi
Frenin birlikte çalışan mekanik elemanlarının durumu
Frenler üzerinde yapılan ayarların doğruluğu
Zemin – tekerlek etkileşimi
3.4.1 Frenleme süresi ve aşamaları
Reaksiyon Süreci: Sürücünün algılama, karar verme ve gazdan ayağını çekip frene
basma anına kadar geçen süredir.
Pedal Kuvveti Arttırma Süresi: Fren pedalına basıldıktan sonra maksimum frenleme
kuvvetine ulaşıncaya kadarki süredir.
Cevap Süresi: Sürtünme elamanları arasında mekanik boşlukların geçildiği süredir.
Basınç Arttırma Süresi: Fren basıncının yükselip maksimumu basınca ulaşıncaya
kadar geçen süredir.
Tam Frenleme Süresi: Maksimum frenleme ivmesine ulaşıldıktan sonra aracın
tamamen durmasına kadar geçen süredir. Bu sürede ivme sabittir.
21
3.5. Fren Sisteminin Yapısı
Şekil 3.4. Basit bir fren sisteminin yapısı [1]
1. Fren Pedalı
2. Fren Merkezi ve Servo Fren
3. Hidrolik Deposu
4. Sağ Ön Disk Fren
5. Sol Ön Disk Fren
6. Sağ Arka Kampanalı Fren
7. Sol Arka Kampanalı Fren
8. El Freni (Park Freni)
9. Fren Regülâtörü
10. Dağıtıcı
11. Hidrolik Boruları
Taşıt frenlemesi tekerlek frenleri sürtünmeli tiptir. Bu frenlerde mekanizmalar
doğrudan tekerlekler üzerine monte edilmiştir.
Frenleme, fren momenti oluşturma ve kinetik enerjiyi ısı enerjisine çevirme ve dış
ortama verme işlemlerini yapmaktadır.
22
Fren sistemi günümüz araçlarında iki farklı türde kullanılmaktadır:
3.4.1. Kampanalı fren
Şekil 3.5. Kampanalı fren [18]
Kampanalı frenin günümüzde kullanımı azalmakla birlikte devam etmektedir.
Frenden alınan kuvvet tekerlek pistonlarına iletilerek pistonun balatayı itmesiyle
kampana yüzeyine kuvvet etkimektedir. Bu etkiyle tekerin durdurulması sağlanır.
Frenleme bittiğinde geri çağırma yaylarıyla balatalar kapmana yüzeye değmeyecek
şekilde geri gelmektedirler.
Kampana yüzeyinin frenlemelerle aşınması sonucu balata et kalınlığı azalmaktadır.
Bu aradaki mesafe farkının giderilmesi için ayar mekanizmasındaki dişli
döndürülerek mesafe ayarlanabilmektedir.
Kampanalı Frende Fren Kuvveti
Frenlemede fren torku ve tekerlek torku değerleri birbirine eşitlenerek çözüm
bulunur.
Tf Ttek (3.35)
.Nkb.RK tut.G.R (3.36)
23
Tf:Fren Torku
Ttek:Tekerlek Torku
Nkb:Kampana ile Balata Sürtünme Yüzeyi Arasındaki Sürtünme Kuvveti
G:Taşıt Ağırlığı
R:Tekerlek Yarıçapı
RK:Kampana Yarıçapı
tut:Zeminle-yol arasındaki tutunma katsayısı
3.4.2. Diskli fren
Diskli Fren Sisteminin Parçaları
Fren Diski: Fren diski cıvatalar vasıtasıyla tekerlek göbeğine bağlı olarak
çalışmaktadır. Taşıtın yavaşlama veya durması sırasında balataların diski
sıkıştırmasıyla diskin dönüş hızını dolayısıyla tekerleğin dönüş hızını yavaşlatarak
durdurulması ve yavaşlanması saplanmaktadır.
Frenleme sırasında tekerleğin ve ona bağlı olan diskin enerjisi balataların temas
etmesi ile ısı enerjisine çevrilir. Fren diskleri bu ısıya dayanacak şekilde
üretilmektedir. Fren diskleri çalışma esnasında geniş yelpazede soğuma ve ısınma
olaylarına maruz kalmaktadır.
Fren diskleri balatalarla beraber çalışmaktadır. Bu sebeple fren disklerinin iki yüzeyi
de hassas şekilde işlenmektedir. Birbiriyle çalışan bu iki yüzeyin rijit olması
gerekmektedir. Aksi halde araçtan iyi bir frenleme performansı beklenemez.
Fren diskleri farklı geometrilerde üretilen üzerine gelen ısının havayla temas ederek
dış ortama atılması istenir. Yüksek sıcaklıklardaki fren diski frenlemenin olumsuz
yönden etkilenmesine sebep olmaktadır.
24
Fren Diski Malzemeleri
İnce Karbon Grafit Tabakalı Dökme Demir: Yorulma dayanımının yüksek olması,
daha az ses oluşturması, daha az titreşim yapması ve aşınma dirençlerinden dolayı
tercih edilmektedirler. Dökme demir diskler, titanyum alaşımlı dökme demir,
kompakt grafitli demir, yüksek karbonlu dökme demir ve gri dökme demir olarak
sınıflandırılmaktadır.
Yüksek Karbon Grafit Tabakalı Dökme Demir: Hafif ticari araçlarda yüksel termik
iletkenliğine sahip olan yüksek karbonlu ve grafit tabakalı dökme demir diskler
kullanılmaktadır.
Dökme Çelik: Hafif ticari araçlar ve ağır ticari araçlar daha yüksek ısınmaya maruz
kalmaktadırlar. Bu yüzden bu taşıtlardaki diskler termik yorulmaya karşı daha
dirençli olmalıdırlar. Bu sebepten dolayı bu tip araçlarda dökme çelik diskler
kullanılmaktadır.
Alüminyum Metal Matriks Kompozit: Maliyetleri gri dökme demirlerin yaklaşık 2-3
katıdır. Otomobillerde ağırlığın azaltılması performansı önemli ölçüde
etkilemektedir. Alüminyum Metal Matriks Kompozit diskler diğer disklere göre daha
yüksek ısı iletkenliğine sahiptirler. Aynı zamanda daha yüksek bir aşınma direncine
sahiptirler. Bu sebepten günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Karma Disk: Diskin orta kısmının alüminyum frenleme yüzeyinin ise dökme demir
olarak üretildiği disk çeşididir. Diskin böyle üretilmesinin sebebi daha iyi bir ısı
iletiminin sağlanmak istenmesidir.
Seramik Fren Diski: Başlarda seramik disk frenleri yüksek performanslı araçlarda ve
yarış otomobillerinde kullanılmaya başlanmıştır. Fiber takviyeli seramikten oluşan
bu disklerin performansları oldukça yüksektir. Seramik fren diskleri diğer disklerin
neredeyse yarısı ağırlığındadır. Bu sebeple taşıtın daha hafif olmasını sağlamaktadır.
Ayrıca seramik diskler 1400°C sıcaklığa dayanabilmektedirler. Bu sayede sıcaklığın
frenleme üzerine olan olumsuz etkisi de azaltılmaktadır. Seramik disk frenler normal
disklere göre daha uzun ömürlüdür. Kimyasal yapısından dolayı paslanmayı da
engellemektedirler.
25
Fren Kaliperi: Fren kaliperleri sürtünme elamanları olan balataları üstünde taşıyan
parçadır. Kaliperler cıvatalar yardımıyla dingil başlarına tutturulmuştur. Frenleme
sırasında dönen kütlenin ataletinden dolayı aşırı moment dengesizlikleri
oluşmaktadır. Kaliperler bu moment dengesizliklerine üzerine bağlandığı dingil
başlarına iletmektedir.
Kaliperler aynı zamanda fren hidrolik silindirleri ve pistonları da üzerinde
taşımaktadır. Fren kaliperinin içerisinde hareketli pistonlar bulunmaktadır. Pistonun
bir yüzeyine etki eden basınçlı hidrolik diğer taraftaki balatalara iletilmektedir.
Balatalar disk yüzeyine sürtünerek aşınmaktadır. Bu aşınma sonucunda diskle balata
arasındaki mesafe fren kullanıldıkça artmaktadır. Bu artış taşıtın fren pedalında daha
yüksek pedal mesafesi olarak göze çarpmaktadır. Boşluk bazı tiplerde piston
keçesiyle otomatik olarak ayarlanmaktadır. Bu tiplerde silindir içerisinde bulunan
keçe bu görevi yapmaktadır. Ayrıca bu keçe silindir içerisindeki fren hidroliğinin
boşalmasını engeller. Ama diğer tiplerde boşluğun kontrol edilebilmesi için boşluk
ayar mekanizmasına ihtiyaç duyulur.
Boşluk ayarlanmasına göre fren kaliperleri 3 çeşittir:
Sabit Kaliper
Şekil 3.6. Sabit kaliper [1]
26
Frenleme kuvveti balataların piston etkisiyle disk yüzeyine bastırılmasıyla oluşur.
Sabit kaliperde iki adet piston bulunmaktadır. Kaliperler disk ile jant arasında
yerleştirildiğinden havanın kaliper üzerine ulaşması ve soğutması çok zordur. Bu
sebeple sabit kaliper ısı iletimi açışından olumsuzluklar barındırmaktadır. Bu sebeple
günümüzde sabit kaliperler yaygın olarak kullanılmamaktadır.
Yüzer Kaliper
Şekil 3.7. Yüzer kaliper [1]
Yüzer kaliperde piston diskin sadece bir tarafına yerleştirilmiştir. Fren merkezinden
gelen hidrolik basınç pistonu iterek balataları diskin üzerine doğru yaklaştırmaktadır.
Fren hidroliğinin bulunduğu hücre seyir halindeki rüzgârla soğutulabilmektedir. Bu
soğutma aynı zamanda hidroliğin buharlaşmasını da engellemektedir.
27
Full Contact Kaliper
Şekil 3.8. Full contact kaliper [18]
Full Contact Kaliperler daha yüksek verimle soğuması için özel olarak
tasarlanmışlardır. Bu kaliper tipinde disk ve balatalar üzerinde havalandırma
kanalları bulunmaktadır. Full Contact Kaliper örümcek, soğutucu kanatlı balatalar,
kayan disk ve iç balata soğutucu kanatlardan oluşmaktadır. Bu sayede ısının atılması
için daha büyük bir alan oluşturularak dışarı atılan ısı miktarı artmaktadır. Frenleme
üzerinde ısının olumsuz etkisi de bu sayede azaltılmaktadır.
Disk Fren Balatası ve Pabucu: Pabuç kaliper içerisinde yan yüzeylerine dayanan
metal destek plakasına bağlıdır. Balatalarda bu pabuçlara yapıştırılmıştır. Pabuçlar
balataları iki adet pimin üstüne tutturulmuş sac plakayla desteklemektedir.
Disk frendeki balatalar kampanalı sisteme göre daha küçük bir alana sahip
olduğundan daha büyük kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bu yüzden disk fren
balataları kampanalı sisteme göre daha yüksek sürtünme katsayısına sahip olarak
üretilmektedirler.
Disk Frenlerde Fren Kuvveti
Tf Ttek (3.37)
z. .Ndb.r tut.G.R (3.38)
28
P Ndb
AB (3.39)
Ndb:Disk ile Balata Sürtünme Yüzeyi Arasındaki Sürtünme Kuvveti
r:Aks Merkezinden Balatanın Ortasına Kadar Olan Mesafe
3.4.3 Disk fren ve kampanalı frenin karşılaştırılması
Kampanalı frende ısınmadan dolayı sürtünme kayıpları daha fazladır. Frenleme
sırasında disk frenler havayla temas ettiğinden daha kısa sürede soğumaktadır.
Disk yüzeyine havalandırma kanalları açılarak soğutmak mümkünken kampanada
böyle bir olaydan bahsedilemez.
Disk frenlerde disk ısındıktan sonra genleşerek otomatik ayarlayıcı mekanizmasına
yardımcı olmaktadır.
Disk frenlerin bakımı daha kolay ve servis süresi kampanalıya göre daha azdır.
Disk frenler daha büyük frenleme kuvvetine sahiptir. Balatalar iki yüzden diske
bastırdığı için daha yüksek bir frenleme kuvveti elde edilmektedir.
Kampanalı sistemlerde parça sayısı disk frene göre daha fazladır.
Kampanada ayarlama işlemleri mekanik olarak yapılırken diskte otomatik olarak
yapılmaktadır.
Bu sebeplerden dolayı günümüzde disk hem ön hem de arka tekerleklerde
kullanılmaya başlanmıştır.
29
4. MATERYAL - METOD
4.1. Disk üzerindeki ısının hesaplanması
Frenleme zamanı boyunca frenleme gücü sebebiyle ortaya bir ısı çıkmaktadır. Birim
zamanda bu ısının bir kısmı depo edilirken bir kısmı da konveksiyon yoluyla havaya
geçmektedir. Depo edilen ısı sürtünme elemanları üzerinde kalmaktadır.
Nf konv d (3.40)
Depolanan kısımdaki sıcaklık artışını teorik olarak bulunması[3];
d c .Gf . (3.41)
konv
. A. - 0 (3.42)
Nf a. A. - 0 c. Gf. (3.43)
- 0 Nf
.A. 1-e
- .A
c.Gft (3.44)
c:Özgül Isı Kapasitesi /NK
Gf:Fren disk-kampana ağırlığı N
:Isı İletim Katsayısı /m²sK
A:Isı Veren Yüzey m²
0:Ortam Sıcaklığı K
Isı akısının hesaplanması için [7];
.P. (3.45)
P:Yüzeye Uygulanan Basınç
:Dönüş Hızı
P Fn
Ab
(3.46)
30
Ff 2 . . Fn (3.47)
Ff:Frenleme kuvveti
Fn:Normal kuvvet
4.2. Analiz sonuçları
Disk Özellikleri
Kullanılan kanalsız disk dış çapı 279 mm’ dir. Diskin kalınlığı ise 13 mm’ dir.
Diskin yoğunluğu 7850 kg/m³ olarak alınmıştır. Bu değer için ortak özellikteki
diskler baz alınmış ve ortalama bir deney girilmiştir. Balata ve disk arasındaki
sürtünme katsayısı 0.30 olarak alınmıştır. Diskin ısı iletim katsayısı 57 W/m°K [15]
değeri kabul edilmiştir. Diskin malzeme özelliğine göre bu değer alınmıştır.
Kullanılan boyuna kanallı diskin dış çapı ise 279 mm’ dir. Boyuna kanallı diskin
kalınlığı 13 mm’ dir. Boyuna açılmış kanallı disklerde ise kanal genişliği 6.9 mm ve
yay çapı 67.3 mm’ dir. Kanallar tamamen disk boyunca yay şeklinde açılmıştır. 20
tane ön yüzey 20 tane arka yüzey olmak üzere toplamda 40 tane kanal açılmıştır.
Deney yapılırken soğutmak için geçen havanın sıcaklığı 30°C alınmıştır. Bu değere
karşılık gelen havanın ısı taşınım katsayısı 30 W/m²K’ dir [19].
Testler Thepra test cihazında deneysel değerler olarak ölçülmüştür. Diskler sisteme
bağlanan 4 kW’ lık bir elektrik motoru ile 450 Nm tork ve 34 d/d ile
döndürülmektedir. Devir ANSYS programı seçilen birim sisteminde rad/s cinsinden
değer istemektedir. Bu yüzden 34 d/d ya karşılık gelen 3.56 rad/s değeri bulunmuştur
ve disk programda bu devirde döndürülmüştür.
Sürekli frenleme şartlarında 250 N sabit frenleme kuvvetiyle diskler 30 s, 60 s, 90 s,
120 s, 150 s, 180 s, 210 s, 240 s olarak farklı sürelerde diskinin üzerindeki ısı akısı
hesaplanarak konveksiyon yoluyla yayılan sıcaklık ANSYS programında sonlu
elemanlar yöntemiyle analiz edilmiştir. Devir ANSYS programı seçilen birim
31
sisteminde rad/s cinsinden değer istemektedir. Bu yüzden 34 d/d ya karşılık gelen
3.56 rad/s değeri bulunmuştur ve disk bu devirde döndürülmüştür.
Kanalsız Diskte Elde Edilen Değerler
ANSYS programında disk import edilerek Mesh edilmiştir. Disk yüzeyi balatanın
bastığı noktalar ve diğer noktalar olmak üzere iki parçaya ayrılmıştır. Mesh işlemi
sonucunda 31935 Nodes ve 17287 Elements elde edilmiştir. Programda çözümleme
için kullanılan node ve element değerleri çözümlemenin ve analizin daha hassas
olmasını ve daha gerçeğe yakın değerler vermesini sağlamaktadır. Elde edilen Mesh
değerleri detaylı bir sonucu ortaya koyabilecek sayıdadır. Element değerlerinin
yüksek olması bize daha hassas bir analiz imkânı sunmaktadır. 31935 adet düğüm
noktası da analizlerin gerçeğe daha yakın olmasını sağlamaktadır. Resim 4.1. de
Mesh edilmiş diskin resmi görülmektedir.
Resim 4.1. Mesh edilmiş kanalsız diskin resmi
32
Tablo 4.1.’ de sıcaklığın süreye dağılımı verilmiştir. Bu grafik maksimum ve
minimum noktalar arasındaki farkı göstermektedir.
Tablo 4.1. Sıcaklığın süreye dağılımı
Süre s
Maksimum Sıcaklık
°C
Minimum Sıcaklık
°C
30 115.9 65.507
60 194.63 98.055
90 294.85 139.8
120 319.9 149.84
150 344.95 160.8
180 352.11 163.35
210 366.43 169.87
240 387.9 177.95
Boyuna Kanallı Diskte Elde Edilen Değerler
Boyuna kanallı diskte kanalsız diskten farklı olarak üzerine hava kanalları açılmıştır.
Hava kanalları diskin daha hızlı soğumasına yardım etmek amacıyla açılmıştır.
Boyuna açılan diskler ANSYS programında disk İmport edilerek Mesh edilmiştir
(Resim 4.2. . Disk yüzeyi balatanın bastığı noktalar ve diğer noktalar olmak üzere iki
parçaya ayrılmıştır. Mesh işlemi sonucunda 41092 Nodes ve 20880 Elements elde
edilmiştir. Elde edilen Mesh değerleri detaylı bir sonucu ortaya koyabilecek
sayıdadır.
33
Resim 4.2. Mesh edilmiş boyuna kanallı disk
Boyuna kanallı diskte meydana gelen sıcaklık değişimleri tablo 4.2. de gösterilmiştir.
Burada farklı sürelerde diskin üzerinde oluşan maksimum ve minimum sıcaklık
değerleri gösterilmektedir.
Tablo 4.2. Boyuna kanallı diskte meydana gelen sıcaklık değişimleri
Süre s
Maksimum Sıcaklık
°C
Minimum Sıcaklık
°C
30 110.39 61.466
60 201.5 97.127
90 244.37 113.91
120 271.17 124.4
150 297.97 134.89
180 314.05 141.18
210 340.84 151.67
240 351.56 155.86
34
Kanalsız ve Boyuna Kanallı Disklerin Sıcaklıklarının Karşılaştırılması
Resim 4.3. de 30 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
gösterilmektedir. Kanalsız diskte maksimum sıcaklık 115.9 °C ve minimum sıcaklık
65.507 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.3. a). Boyuna kanallı diskte maksimum
sıcaklık 110.39°C ve minimum sıcaklık 61.466 °C olarak analiz edilmiştir
(Resim 4.3. b).
Diskler başlangıç sıcaklıklarında birbirine yakın değerlerle seyretmiştir. Diskler
üzerinde maksimum sıcaklıklar arasındaki fark 5.51 °C dir. Minimum sıcaklıklar
arasındaki fark ise 4.04 °C olmuştur. Kanalsız diskte boyuna kanallı diske göre
sıcaklık % 5 oranında daha fazla olmuştur.
Resim 4.3. 30 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
35
60 sn için Sonlu Elemanlar Yöntemiyle elde edilen sonuçlar Resim 4.4.’ de
gözükmektedir. Kanalsız diskte maksimum sıcaklık 194.63 °C ve minimum sıcaklık
98.055 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.4. a). Boyuna kanallı diskte maksimum
sıcaklık 201.5 °C ve minimum sıcaklık 97.127 °C olarak analiz edilmiştir
(Resim 4.4. b).
İki farklı diskte de neredeyse aynı sıcaklık değerlerine ulaşılmıştır. Elde edilen
değerlerde 1-2 °C değişimleri göz ardı edilebilir seviyededir. Disklerdeki sıcaklık 60
saniyelik çalışmalarında diğer değerlere göre yüksek bir artış göstermiştir.
Resim 4.4. 60 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
Resim 4.5.’ de 90 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık gözükmektedir. Kanalsız
diskte maksimum sıcaklık 294.85 °C ve minimum sıcaklık 139.8 °C olarak analiz
36
edilmiştir Resim 4.5. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık 244.37 °C ve
minimum sıcaklık 113.91 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.5. b).
Diskler arasında sıcaklık farkı 90 saniyeden sonra açılmaya başlamıştır. Maksimum
değerleri arasında 50.48 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler arasındaki
fark ise 25.89 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı diske göre %
20.66 daha fazladır. Boyuna açılan kanallar bu sürede işlevini gerçekleştirmiştir.
Resim 4.5. 90 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
120 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık Resim 4.6.’ da gözükmektedir. Kanalsız
diskte maksimum sıcaklık 319.9 °C ve minimum sıcaklık 149.84 °C olarak analiz
edilmiştir Resim 4.6. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık 271.17 °C ve
minimum sıcaklık 124.4 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.6. b).
37
Maksimum değerleri arasında 48.73 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler
arasındaki fark ise 25.44 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı
diske göre % 17.97 daha fazladır.
Resim 4.6. 120 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
150 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık dağılımı Resim 4.7.’ de gözükmektedir.
Kanalsız diskte maksimum sıcaklık 344.95 °C ve minimum sıcaklık 160.8 °C olarak
analiz edilmiştir Resim 4.7. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık 297.97 °C
ve minimum sıcaklık 134.89 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.7. b).
Maksimum değerleri arasında 46.98 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler
arasındaki fark ise 25.91 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı
diske göre % 15.77 daha fazladır.
38
Resim 4.7. 150 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
Resim 4.8.’ de 180 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık dağılımı gözükmektedir.
Kanalsız diskte maksimum sıcaklık 352.11 °C ve minimum sıcaklık 163.35 °C
olarak analiz edilmiştir Resim 4.8. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık
314.05 °C ve minimum sıcaklık 141.18 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.8. b).
Maksimum değerleri arasında 38.06 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler
arasındaki fark ise 22.17 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı
diske göre % 12.12 daha fazladır.
39
Resim 4.8. 180 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
210 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık Resim 4.9.’ de gözükmektedir. Kanalsız
diskte maksimum sıcaklık 366.43 °C ve minimum sıcaklık 169.87 °C olarak analiz
edilmiştir Resim 4.9. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık 340.84 °C ve
minimum sıcaklık 151.67 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.9. b).
Maksimum değerleri arasında 25.59 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler
arasındaki fark ise 18.2 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı diske
göre % 7.51 daha fazladır.
40
Resim 4.9. 210 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
Resim 4.10.’ de 240 saniyede diskler üzerindeki sıcaklık gözükmektedir. Kanalsız
diskte maksimum sıcaklık 387.9 °C ve minimum sıcaklık 177.95 °C olarak analiz
edilmiştir Resim 4.10. a). Boyuna kanallı diskte maksimum sıcaklık 351.56 °C ve
minimum sıcaklık 155.86 °C olarak analiz edilmiştir Resim 4.10. b).
Maksimum değerleri arasında 36.34 °C sıcaklık farkı oluşmuştur. Minimum değerler
arasındaki fark ise 22.09 °C olmuştur. Kanalsız diskteki sıcaklık boyuna kanallı
diske göre % 10.34 daha fazladır.
41
Resim 4.10. 240 sn için kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklıklar
42
Grafik 4.1. Kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan maksimum sıcaklıklar
Grafik 4.1.’de kanalsız disk ve boyuna kanallı diskin sıcaklıkları arasında
karşılaştırma grafiği çizilmiştir. Bu grafikte 60. saniyeden sonra boyuna kanallı
diskin kanalsız diske göre daha az ısındığı açıkça görülmektedir.
Boyuna kanallı diskin üzerindeki sıcaklık üzerindeki kanallar sayesinde daha az
olmuştur. Sürenin artmasıyla birlikte kanalsız diskin maksimum sıcaklık değeri
fading olayına sebep olabilecek şekilde artmaya başlamıştır. Bu sıcaklıklar diski
yoracaktır. Diskin bu kadar ısınması beraber çalıştığı elemanları da yoracaktır.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Sıc
aklık (°C
)
Zaman (s)
Karşılaştırmalı Grafik Kanalsız
Disk
Sıcaklığı
(°C)
Boyuna
Kanallı
Disk
Sıcaklığı
(°C)
43
Grafik 4.2. Kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan deneysel ve analiz
sonuçlarının karşılaştırmalı grafiği
Grafik 4.2.’de deneysel sonuçlar ve analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel
sonuçlar Thepra test cihazında yapılmıştır [11]. Yapılan analiz küçük yanılmalarla
birlikte doğru olmuştur. Deneysel ve analiz sonuçları arasındaki farkın bir kısmına
radyasyon sebep olmaktadır.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Sıcaklık (°C
)
Zaman (s)
Deneysel ve Analiz Değerlerinin Karşılaştırılması
Analiz Sonucu Kanalsız Disk Sıcaklığı (°C)
Deneysel Kanalsız Disk Sıcaklığı (°C)
Analiz Sonucu Boyuna Kanallı Disk Sıcaklığı (°C)
Deneysel Boyuna Kanallı Disk Sıcaklığı (°C)
44
Resim 4.11. Deneysel değerlerin grafiği [11]
45
5. SONUÇ ve ÖNERİLER
Taşıtlardaki diskli frenlerde disk sıcaklığının artması frenleme performansını
olumsuz yönde etkilemiştir. Sıcaklık balata ile disk yüzeyi arasındaki sürtünmenin
ani olarak kaybolmasına sebep olmaktadır. Fren etkinlik kaybı aynı zamanda fren
performansını da düşürmektedir. Bu da güvenli sürüşü olumsuz etkilemektedir.
Yapılan bu çalışmada iki farklı disk üzerinde sıcaklık dağılımları analiz edilmiştir.
Disklerden birisi kanalsız disk diğeri ise boyuna kanallı disktir.
Zamanın ilerlemesiyle birlikte boyuna kanallı diskteki sıcaklık kanalsız disk kadar
yükselmemiştir. Sıcaklığın kanalsız diske oranla daha az olması daha iyi bir frenleme
performansı ve malzeme üzerinde daha az deformasyonu vaat etmektedir. Diskin
ısınmasının önemli bir parametre olduğu bilindiğinden nispeten düşük sıcaklık
önemli bir göstergedir. Programda çıkan sonuçlar bunu gözler önüne sermektedir.
Tablo 4.3.’ de kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan sıcaklar arasındaki fark
grafiksel olarak verilmiştir. Burada en yüksek fark 90 saniyede meydana gelmiştir.
Soğutmak için açılan boyuna kanalların burada konveksiyonla diğer sürelere göre
daha fazla sıcaklığı dışarı yaydığı görülmüştür. Disk üzerinde açılan kanallar başta
etkisini çok fazla gösteremese de ilerleyen sürelerde kanalsız diskten farkını açıkça
ortaya koymuştur.
Grafik 4.2.’ de kanalsız disk ve boyuna kanallı diskte oluşan maksimum sıcaklıklar
karşılaştırılmıştır. Sıcaklığın 30 saniye ve 60 saniye olduğu durumlarda kanalsız ve
boyuna kanallı diskte yaklaşık olarak aynı sonuçlar ortaya çıkmıştır. Zamanın 90
saniyeye ulaşmasıyla birlikte boyuna kanallı diskteki hava kanalları işlevlerini
göstermeye başlamış ve sıcaklığın hızlı bir şekilde konveksiyon yoluyla dışarı
atılımını sağlamıştır. Kanalsız diskte sadece yüzeysel ısı transferi olması sebebiyle
sıcaklık daha yüksek çıkmıştır.
Yapılan hesaplamalar ve analizler mantık çerçevesinde yaklaşık olarak değer
alınarak hesaplanmıştır. Ansys Programının farklı modülleriyle daha detaylı ve iyi
bir şekilde analiz yapılabilir. Farklı disk yapıları ve sıcaklık ölçümünün daha hassa
yapılmasıyla daha iyi değerler elde edilebilir.
46
KAYNAKLAR
[1] Göktan, A.G., Güney, A., Ereke, M., Taşıt Frenleri, İ.T.Ü. Makine Fakültesi,
Otomotiv Anabilim Dalı, İstanbul, 1995.
[2] Arslan, F., “Asbestsiz Fren Balatası Üretimi ve Özelliklerinin İncelenmesi,”
TÜBİTAK Proje No: 65587 MİSAG – 47,Trabzon,1997.
[3] Altıparmak, D., “Fren Balatalarında Sıcaklık Artışının Frenleme Kuvvetine
Etkisi,” G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 14(1):241-248, Ankara, 2001.
[4] Mutlu, İ., Öner, C. “Asbestsiz Fren Diski Balatalarında Sıcaklık- Sürtünme
Katsayısı – Zaman İlişkisi” Teknoloji Dergisi, Yıl 6, Sayı 1-2: 121-127, 2003.
[5] Bayrakçeken, H., Düzgün, M., “Taşıtlarda Fren Verimi ve Frenleme Mesafesi
Analizi” Politeknik Dergisi, Cilt: 8 Sayı: 2 : 153-160, 2005.
[6] Mutlu, İ., Koç, R., “ Otomotiv Fren Balataları için Sürtünme Katsayısı Test
Cihazının Tasarımı” Teknoloji Dergisi, Cilt 8, Sayı 1: 79-84, 2005.
[7] Demir, A., Çavdar, A., Kılıçaslan, İ,. “Diskli Frenlerde Termo – Elastik
Kararsızlığın İncelenmesi” 1. Uluslararası Mesleki ve Teknik Eğitim Teknolojileri
Kongresi. İstanbul, 2005.
[8] Mutlu, İ., Öner, C., Özdin, K., Yıldız, E., Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları;
2006.
[9] Pektaş, H.S “Fren Mekanizması Yorulma Testinin FEA Metoduyla Simülasyonu”
Dokuz Eylül Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2006.
[10] Sugözü, İ., Mutlu, İ., “Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya
Etkisinin İncelenmesi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, Sayı 4: 33 – 40,
2008.
[11] Düzgün, M., “Farklı Fren Disklerinde Oluşan Isı Değişiminin Frenleme
Kuvvetlerine Etkileri” Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt:
15 , Sayı: 1 : 43 – 48, 2009.
[12] Düzgün, M., Yıldız Y., “Soğutma Kanallı Fren Disklerinin Frenleme
Kuvvetlerine ve Isı Değişimine Etkileri” 5. Uluslararası İleri Teknolojiler
Sempozyumu (IATS’09), Karabük, 2009.
[13] KOÇ, O., MUTLU, İ., TAŞGETİREN, S., “Fren Balata Sisteminde Sürtünme
Sonucu Oluşan Isı Transferi ve Termal Gerilme Analizi” Tasıt Teknolojileri
Elektronik Dergisi (TATED), Cilt: 1, Sayı 2: 9-20, 2009.
47
[14] Sugözü, İ., Öner, C., Mutlu, İ., Can, İ., “Farklı Isıl İşlem Sürelerinde Üretilen
Fren Balatalarının Frenleme Karakteristiğinin İncelenmesi” Taşıt Teknolojileri
Elektronik Dergisi (TATED), Cilt: 3, Sayı: 2: 39-45, 2011.
[15] Belhocine, A., Bouchetara, M,. “Investigation of Temperature and Thermal
Stress in Ventilated Disc Brake Based on 3D Thermomechanical Coupling Model”
Ain Shams Engineering Journal, Sayı:4, 475-483, 2013.
[16] B. Ghadimi, R. Sajedi , F. Kowsary, “3D investigation of thermal stresses in a
locomotive ventilated brake disc based on a conjugate thermo-fluid coupling
boundary conditions” International Communications in Heat and Mass Transfer,
Sayı:49, 104-109, 2013.
[17] Ghadimi, B., Kowsary, F., Khorami, M., ” Thermal analysis of locomotive
wheel-mounted brake disc” Applied Thermal Engineering, Sayı :51, 948-952, 2013.
[18] FrenSistemi, “Motorlu Taşıtlar Teknolojisi” Megep, Ankara, 2013.
[19] R. Limpert, Brake Design and Safety, Society of Automotive Engineers, 2001.
[20] Düzgün, M., Yıldız Y., “Stress Analysis of Ventilated Brake Discs Using The
Finite Element Method” International Journal of Automotive Technology, Vol. 11,
No. 1, 133−138, Ankara, 2010.
[21] Altıparmak, D., Fren Sistemleri, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi,
Otomotiv Anabilim Dalı, Ankara, 2010.
[22] Çetinkaya, S., Taşıt Mekaniği 6. Baskı, Nobel Yayın-Dağıtım Ltd. Şti., Ankara,
1999.
48
ÖZGEÇMİŞ
Kişisel Bilgiler
Soyadı, adı : DÜZEN, Bekir Volkan
Uyruğu : T.C.
Doğum tarihi ve yeri : 03.10.1990 Ankara
Medeni hali : Bekar
Telefon :
Faks :
E-mail :[email protected]
Eğitim
Derece Eğitim Birimi Mezuniyet Tarihi
Lise Tuzluçayır Lisesi 2008
Yabancı Dil
İngilizce
Çalıştığı Projeler
2012 Gazi Üniversitesi bünyesinde Alternatif Enerjili taşıtlar topluluğunu kurdular
ve bir dönem yönetim kuruluğu üyeliği yaptı.
2013 Gazi Üniversitesi Bilim Şenlikleri proje yarışması için elektrikli taşıt tasarlayıp
imal ettiler ve mansiyon ödülü kazandılar.
2013 TÜBİTAK Alternatif Enerjili Taşıtlar Yarışlarına güneş enerjili araçla
katıldılar.