Disk frenlerin tasarım ve tribolojik açıdan incelenmesi

Abstract

Disk frenlerde, klasik frenleme momenti hesaplama yöntemlerinin tümünde sabit basınç ve düzgün aşınma varsayımları kullanılmaktadır. Buna rağmen disk frenlerde dönen disk yüzeyi ile balata yüzeyi arasında basınç dağılımının düzgün olmaması gerektiği de genelde kabul edilmektedir. Ancak basınç dağılımını ölçme konusunda deneysel bir yöntem geliştirilemediğinden bu değişimin nasıl olduğu tam olarak bilinememektedir. Bu çalışmanın teorik kısmında, balata ve disk yüzeyleri arasında değişken basınç esas alınarak bir analiz yöntemi geliştirilmiştir. Frenleme başlangıcında dönme yönüne bağlı olarak ortaya çıkan devrilme etkisinden dolayı, disk-balata oturma alanı boyunca öncü ve artçı bölgeler oluşmaktadır. Öncü bölgede basınç artarken, artçı bölgede düşmektedir. Basınç dağılımının matematiksel denklemlerle ifade edilebilen doğrusal ve eğrisel değişimler şeklinde olduğu varsayılarak her değişim için frenleme momenti kuramsal olarak belirlenmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışma için, bir taşıtın dört tekerleğinden birine karşılık gelecek şekilde tasarlanarak imal edilmiş olan deney düzeneğinden yararlanılmıştır. Bu taşıt modeline monte edilen fren sistemi Tofaş Şahin ön disk freninden oluşmaktadır. Taşıtın fren sistemini belirlenen şartlarda simule edebilen bu deney düzeneğinde farklı frenleme basıncı ve hız koşullarında çeşitli deneyler yapılmıştır. Diskin dönme yönü değiştirilerek aynı testler tekrarlanmıştır. Elde edilen deneysel verilerin açıklanabilir, tekrarlanabilir ve güvenilir oldukları görülmüştür. Daha sonra deneysel olarak belirlenen frenleme momenti değerleri teorik olarak hesaplanan değerlerle karşılaştırılarak tartışılmıştır. Yapılan sıcaklık ölçmeleri sonucunda, her iki dönme yönünde de öncü bölgenin başlangıcında artçı bölgenin sonuna nazaran sıcaklığın daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu durum balata-disk arasında basınç dağılımının düzgün olmadığı tezini doğrulamıştır.