TC KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KENDİNDEN SOĞUTMALI FREN DİSK TASARIMI TASARIM PROJESİ Barış ÖZBEK Erdal KAZA HAZİRAN 2018 TRABZON
TC KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KENDİNDEN SOĞUTMALI FREN DİSK TASARIMI Barış ÖZBEK Erdal KAZA Danışman: Prof. Dr. Gençağa PÜRÇEK HAZİRAN 2018 TRABZON
ÖNSÖZ Tasarlamış olduğumuz fren balatalarının aşırı ısınmasından kaynaklanan sorunun giderilmesi amacıyla Kendinden Soğutmalı Fren Diski Tasarımı süresince bize bildiklerini aktaran ve tecrübeleriyle yardımlarını esirgemeyen Sn: Prof. Dr. Gençağa PÜRÇEK hocamıza teşekkürlerimizi sunarız. Barış ÖZBEK Erdal KAZA
İÇİNDEKİLER Sayfa No ÖNSÖZ..... I İÇİNDEKİLER. II ŞEKİLLER DİZİNİ.. III TABLOLAR DİZİNİ V ÖZET VI 1. TAŞITLARDA FREN SİSTEMİ... 1 1.1. MEVCUT FREN SİSTEMLERİ... 1 1.1.1. KAMPANA.. 1 1.1.2. FREN DİSKİ 2 1.2. MEVCUT FREN DİSKLERİNDE DURUM 3 1.2.1. DİSKLİ FREN SİSTEMİNİN PARÇALARI... 3 1.3. SORUNLAR.. 4 1.3.1. OVAL DİSK 4 1.3.2. İNCE ISI ÇATLAGI 4 1.3.3. ÇATLAK DİSK... 5 1.3.4. ÇİZİK DİSK 5 1.3.5. YAĞLANMIŞ DİSK.. 6 1.3.6. SERT BENEKLİ FREN DİSK... 6 1.3.7. PARLAK FREN DİSK YÜZEYİ 6 2. MEVCUT ÇÖZÜMLER. 7 3. MARKA VE TESCİL İNCELEMESİVE PİYASA UYGULAMALARI.15 4. PROJENİN AMACI...16 5. PROJE ÇALIŞMASI..17 5.1. TASARIM KRİTERLERİ 18 5.2. TASARIM ÇALIŞMALARI 19 5.3. MONTAJ RESİMLERİ 10 5.4. PARÇA RESİMLERİ 6. MALİYET ANALİZİ.....11 7. ÇEVRE ETKİSİ. 12 8.. 13 9. GENEL SONUÇLAR VE ÖNERİLER.....14 10. KAYNAKLAR....15 II
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1. Kampanalı Fren 1 Şekil 1.2. Fren Diski. 2 Şekil 1.3. Diskli Fren... 1 Şekil 1.4. Kaliper. 2 Şekil 1.5. Oval Disk.... 4 Şekil 1.6. Isı Çatlağı.... 4 Şekil 1.7. Çatlak Disk.. 5 Şekil 1.8. Çizik Disk... 5 Şekil 1.9. Benekli Disk... 6 Şekil 1.10. Parlak Disk. 6 Şekil 2.1. Teker Grubu.... 7 Şekil 3.1. Patent örneği-1... 8 Şekil 3.2. Patent örneği-2... 8 Şekil 3.3. Patent örneği-3... 8 Şekil 4.1. CFD analiz sonucu... 9 Şekil 4.2. Teker hava akışı... 10 Şekil 4.3. Balata, sıcaklık sürtünme ilişkisi..... 10 Şekil 4.4. Balata türlerine göre sıcaklık sürtünme ilişkisi.... 11 Şekil 5.1. Kanat sayısı..... 13 Şekil 5.2. Hava kütlesi, kanat sayısı.... 13 Şekil 5.3. Kanat yolu paralel....... 14 Şekil 5.4. Hava kütlesi, Kanat yolu paralel.... 15 III
Şekil 5.5. Açılı kanat girişi........ 16 Şekil 5.6. Açılı kanat girişi.... 16 Şekil 5.7. Hava Kütlesi, açılı kanat.... 17 Şekil 5.8. Tasarım sonu, çember kanat...... 13 Şekil 5.9. Örnek araç görseli...... 20 Şekil 5.10. Teker içi görünüş.... 20 Şekil 5.11. Patlatılmış montaj.... 21 Şekil 5.12. Çember.... 21 Şekil 5.13.. Disk montaj...... 22 Şekil 5.14. Cıvata bağlantı.... 22 Şekil 5.15. Montaj..... 23 Şekil 5.16. Disk kesit..... 24 Şekil 5.17. Patlatılmış montaj.... 24 IV
TABLOLAR DİZİNİ Tablo 5.1. Karşılaştırma, kanat sayısı. 14 Tablo 5.2. Karşılaştırma, Kanat yolu paralel.. 15 Tablo 5.3. Karşılaştırma, açılı kanat... 17 Tablo 5.4. Karşılaştırma, parametre... 18 Tablo 5.5. Karşılaştırma, sonuç... 18 V
ÖZET KENDİNDEN SOĞUTMALI FREN DİSK TASARIMI Bu tasarım projesinde, taşıtların durma mesafesini kısaltarak, sürüş ve araç güvenliğini sağlamak için fren sistemine pasif soğutma sistemi eklenmesi üzerinedir. Bu projede balataların belli bir sıcaklıkta sürtünme katsayısının düştüğü, bunun durma mesafesi etkilemesi sebebi ile fren disklerin soğutulması üzerine çözüm üretilmeye çalışılmıştır. Projeye başlamadan benzer patent örnekleri incelendi, imalat, mevcut araçlarda kullanılabilirlik ve mevcut durumu etkilemeyecek tasarım üzerine odaklanılmıştır. Proje sonunda ek kanatçık ve fren diski değiştirilerek mevcut araçlarda kullanılabilir hale getirilmiştir. Performans olarak, mevcut konum üzerinde yapılabilecek maksimum havayı disk içine süpürecek şekilde tasarım yapılmıştır. Bu proje ile fren disklerin soğutulmasında farklı bir bakış açısı getirerek ileride farklı çözümler üretilmesi için örnek teşkil edilmesi hedeflenmiştir. Anahtar Kelimeler: Fren soğutma, Balata performansı, Fren diski, Balata ısınması VI
SUMMARY DESIGN OF SELF-COOLING BRAKE DISC In this design project, it is about adding a passive cooling system to the braking system to shorten the stopping distance of the vehicles and to ensure driving and vehicle safety. In this project, it was tried to solve the problem by cooling the brake discs because the coefficient of friction of the pads decreases after a certain temperature, which affects the stopping distance. Similar patent example have been examined before the project, focusing on the design that will not affect availability, easy production and availability in existing vehicles. At the end of the project, additional ailerons and brake discs have been replaced and made available in existing vehicles. As performance, it is designed to sweep the maximum air that can be made on the current position on the disc. With this project, it is aimed to set an example for producing different solutions in the future by bringing a different perspective to the cooling of brake discs. Keywords: Brake cooling, Pads performance, Brake disc, Pad warmth VII
1. TAŞITLARDA FREN SİSTEMİ Fren: Bir taşıtın hızını düşürmek veya hareketini sonlandırmak için kullanılan mekanizmaya verilen addır. Fren sistemleri ise daha çok motorlu taşıtlarda bulunan ve daha karışık yapılara sahip olan sistemlerdir. Eski tip fren sistemlerinde ayak fren pedalına basıldığı anda diskler vasıtasıyla tekerlekler kilitlenirdi. Günümüz modern fren sistemlerinde ise araçların kilitlenmesi, savrulması ve devrilmesi, gibi durumlar engellenmeye çalışıyor. 1.1. MEVCUT FREN SİSTEMLERİ 1.1.1. Kampana Tekerlekle birlikte dönen genelde dökme demirden yapılan metal parçadır. Bijon saplamalarıyla tekerlek göbeğine monte edilmiştir. Kampananın iç yüzeyi, balataların sürtünme yüzeyini oluşturur. Şekil 1.1. Kampanalı Fren 1
1.1.2. Fren diski Fren diski, otomobilin fren sisteminde bulunan ve otomobilin düzgün bir yavaşlama sağlayabilmesi için, fren balatasının sürtünme yaptığı parçaya denilmektedir. Fren diskleri otomobilde en çok yıpranabilen parçaların başında gelmekte ve bu parçaların belli rutinlerde mutlaka kontrolleri yapılmalıdır. Şekil 1.2. Fren Diski 2
1.2. MEVCUT FREN DİSKLERİNDE DURUM Diskli Fren Sisteminin Genel Yapısı Diskli fren sisteminin bölümleri Diskli fren sistemi sabit bir kaliperle bu kaliper üzerine yerleştirilen fren balataları, pabuçlarıyla birlikte, fren hidrolik silindiri ve pistonlarından oluşur. Şekil 1.3. Diskli Fren 1.2.1. Diskli Fren Sisteminin Parçaları Diskli fren mekanizmasının temel parçaları; fren diski, kaliper, fren hidrolik silindiri ve pistondan oluşur. Şekil 1.4. Kaliper Fren diski, cıvatalar yardımıyla tekerlek göbeğine bağlıdır ve tekerlek göbeğiyle birlikte dönmektedir. Taşıtın yavaşlaması veya durması sırasında balatalar arasında sıkıştırılan fren diski frenlemeyi sağlar. Taşıtın kinetik enerjisi, frenleme sırasında balata ve disk yüzeyleri tarafından ısı enerjisine dönüştürülür. 3
1.3. SORUNLAR 1.3.1. Oval disk Fren Disk dairesinin tam yuvarlak olmayıp oval olması durumudur. Bu şekilde kullanılan Fren Disk balatanın bir tarafının daha fazla aşınmasına sebep olur. Fren Disk bu şekilde kullanıma uygun olmayıp tornada düzeltilmesi gerekir. Ancak Fren Disk çapı maksimum ölçüyü geçiyorsa emniyetli değildir. Yeni Fren Disk ile değiştirilmelidir. Şekil 1.5. Oval Disk 1.3.2. İnce ısı çatlağı Fren Diskin balata ile temas eden kısmında kılcal çatlaklar olarak görülür. Sebebi Fren Diskin sürekli ısınıp soğumasıdır. Fren verimini etkilemez, normal bir durumdur. Ancak bu kılcal çatlaklar zamanla derinleşebilir. Fren Diskler periyodik kontrol edilmeli ve derin çatlaklar oluşmuş ise Fren Disk yenilenmelidir. Şekil 1.6. Isı Çatlağı 4
1.3.3. Çatlak Disk Fren Disklerinin çatlamasının birçok nedeni vardır. En önemli sebebi aşırı ısınma ve soğumadan kaynaklanan çatlaklardır. Bunun yanı sıra çok kuvvetli pabuç baskısı ve fren sisteminin bakımsızlığı gibi nedenler de Fren Disklerinin çatlamasına yol açar. Şekil 1.7. Çatlak Disk 1.3.4. Çizik Disk Fren Disk ile balatanın temas ettiği yüzeyde derin çizikler olarak görülür. Balatalar bitip fren pabucu Fren Diske temas etmiş veya balata karışımındaki sert cisimler Fren Diski çizmiş olabilir. Ya da toz sacı olmayan Fren Disk ile balata arasına yabancı bir cisim (Taş, metal parçası vs.) girmek suretiyle Fren Disk yüzeyine zarar vermiş olabilir. Eğer çizikler maksimum çapı asmayacak şekilde torna ile düzeltilebiliyorsa Fren Disk torna edilmelidir. Aksi takdirde yenisi ile değiştirmek gerekir. Şekil 1.8. Çizik Disk 5
1.3.5. Yağlanmış disk Yağlama sistemindeki kaçaktan dolayı Fren Disk ve balatalarda gres ve yağ lekeleri oluşur. Arıza bulunup tamir edilmelidir. Fren Disk ve balatalar temizlenerek yağdan arındırılmalıdır. 1.3.6. Sert benekli fren disk Fren Diskin balata ile temas eden kısmında sert ve yüksek benekler olarak görülür. Bu durum fren esnasındaki ısıdan meydana gelir. Tornada düzeltilerek problem giderilebilir. Fakat tornada alınamıyorsa yeni Fren Disk ile değiştirilmelidir. Şekil 1.9. Benekli Disk 1.3.7. Parlak fren disk yüzeyi Fren yüzeyinde parlama oluşan Fren Disklerdir. 80 kum zımpara ile zımparalamak sureti ile düzeltilebilir. Ancak bu durum sürekli tekrarlanıyorsa alternatif bir balata kullanılmalıdır. Şekil 1.10. Parlak Disk 6
2. MEVCUT ÇÖZÜMLER Fren diskli taşıtlarda diskin soğuması için iki yüzeyli yapılıp kenardan veya orta noktasından hava girişiyle üzerindeki sıcaklığı atması üzerine tasarlanmıştır. Mevcut disklerde diskin ortasına taşıtın iç kısmına bakan kanaldan yapılmaktadır. Bu bölge taşıtın farklı komponentleri (aks, kaliper, fren körüğü, jant vb.) olması sebebi ile düzgün bir hava akışı olamamaktadır. Taşıtlarda diskin yan yüzeylerine hava süpürecek şekilde hava yönlendiricileri yapılmaktadır. Şekil 2.1. Teker Grubu 7
3. MARKA VE TESCİL İNCELEMESİ VE PİYASA UYGULAMALARI Şekil 3.1. Patent örneği-1 Şekil 3.2. Patent örneği-2 Şekil 3.3. Patent örneği-3 8
4. PROJENİN AMACI Bu projede, taşıtlarda kullanılan disk frenli sistemlerin taşıt hareket halinde pasif soğutma sistemi yaparak balataların belli bir sıcaklıktaki performans düşüklüğünü azaltması düşünülmüştür. Sürtünmeli fren sistemlerinde ısı açığa çıkar. Bu sıcaklık sürtünme elemanı olan balataların özellikleri sebebi ile belli bir sıcaklıklarda sürtünme katsayıları düşer. Bu uzun frenlemeli yerlerde (ağır tonajlı araçlarda yokuş aşağı) taşıtın durma mesafesini artırmakta, fazla ısınmada alev almasına, fren ve teker grubu ekipmanların kullanım ömürlerini azaltmasına sebep olmaktadır. Bu sebeplerden dolayı hem sürüş emniyeti hem de taşıt güvenliği için fren soğutma önem arz etmektedir. Bu proje ile mevcut araçlarda, disk freni değiştirerek ve kanatçık ekleyerek taşıt hareket halinde iken kanatçıkların sürekli disk frenin içine hava süpürmesi mantığı ile çalışması düşünülmüştür. Piyasadaki fren diskleri iki yüzeyli ve ortası kanalı şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarımda orta kanala giren hava giriş boşluğu teker kısmına taşınmış ve jant kısmından gelen hava akımını fren disk kanallarına yönlendirerek fren diskin daha fazla hava ile temas sağlayıp soğuması hedeflenmiştir. Teker grubunda yapılan hava analizi sonucunda taşıtın iç kısmında hava akışı az olduğu görülmüştür. Bu proje ile fren diskini soğutma havasını ek olarak taşıtın dışındaki havayı kullanarak yapılmıştır. Şekil 4.1. CFD analiz sonucu 9
Sürtünme katsayısı Bu proje ile ağır tonajlı taşıtların uzun süreli fren kullanımında diskin geç ısınmasına bununda fren performansının artırarak daha kısa durma mesafesi ile sürüş ve taşıt güvenliği amaçlanmıştır. Şekil 4.2. Teker hava akışı Balataların sıcaklıkla sürtünme katsayıların düşmesini gösteren aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir. Sıcaklık Diskin ısıyla fren performansın değişimi Şekil 4.3 Balata, sıcaklık sürtünme ilişkisi 10
Sürtünme katsayısı Sıcaklık Balataların sıcaklık performans eğrisi Şekil 4.4. Balata türlerine göre sıcaklık sürtünme ilişkisi 11
5. PROJE ÇALIŞMASI 5.1. TASARIM KRİTERLERİ Mevcut araçlarda kullanılabilirlik: Değişecek veya eklenecek parçalar, mevcut araçların çevresel parçalarını etkilememesi, ek bir işlem yapılmaması Optimum kanat geometrisinin bulunması: Araç üzerine montaj edilecek kanatçığın, mevcut tasarıma göre en fazla hava süpürecek şekilde tasarlanması Dönen parçaların kütle dengesinin değiştirilmemesi: Araç üzerine eklenecek yeni parçaların dönme esnasında balansızlık yapmayacak geometride tasarlanması Parçaların ısıdan etkilenmemesi: Araç üzerine eklenecek parçaların sıcaklıktan etkilenmeyecek şekilde tasarlanması ve malzeme seçiminin yapılması 5.2. TASARIM ÇALIŞMALARI 5.2.1 OPTİMUM KANAT GEOMETRİSİ Taşıtlar hareket halindeyken hava direncine maruz kalırlar. Bu direnç taşıt geometrisine göre hava akışları düzensiz ve öngörülemez şekilde değişmeye başlar. Diskin bulunduğu bölgeler kapalı ve dönen parçalar sebebi ile disk bölgesindeki hava akımı öngörülemez veya güçlü bilgisayar ve programlarla yaklaşım yönüyle yapılabilir. Bu projede kanat geometrisi, hava akışın düz ve kanat geometrisinin süpürdüğü hava hacmine göre şekillendirilip optimize edilmiştir. Kanat geometrisi ve hava yönlendiricisi (pervane), çevresel unsurlar (Kaliper, porya, vb.) göz önüne alınarak şekillendirilmiştir. Kanat formu maksimum hava süpürecek şekillendirilmesi hedeflenmiştir. Kanat geometri tasarımında üç değişken dikkate alınmıştır. Kanat Sayısı Kanat yolu Kanat giriş açısı 12
Kanat sayısı: Kanat sayısının etkilerini görmek için 20 ve 40 kanat sayılı hava yönlendiricisi tasarlanıp karşıdan gelen hava akımının kanatçıkları doldurduğu hacim modellenip toplam hacmi ölçülmüştür. Şekil 5.1. Kanat Sayısı Şekil 5.2 Hava Kütlesi, kanat sayısı Üç parametrenin değerleri arasında karşılaştırma yapılmıştır. İki değer sabit tutulup kanat sayıları değiştirilmiştir. Yapılan ölçümde yirmi kanat sayılı tasarıma göre kırk kanatlı tasarım %62 daha fazla hava süpürdüğü ölçülmüştür. 13
KANAT SAYISININ ETKİLERİ 1. Tasarım 2. Tasarım KANAT GİRİŞ ACISI (ψ) 0 0 KANAT YOLU (α) 0 0 KANAT SAYISI 20 40 TOPLAM ALAN (m^3) 2,685 x 10^-5 4,348 x 10^-5 FARK 100% 162% KANAT BAŞINA FARK 0% 3% Tablo 5.1 Karşılaştırma, kanat sayısı Sonuç: Kanat sayısı 20 den 40 a artığında, kanat başına %3 lük hava artışı görülmüştür. Kanat sayısı artıkça süpürdüğü hava miktarı artmaktadır. Kanat yolu: Kanat yolu açısının etkilerini görmek için dönme eksenine paralel ve açılı olacak şekilde hava yönlendiricisi tasarlanıp karşıdan gelen hava akımının kanatçıkları doldurduğu hacim modellenip toplam hacmi ölçülmüştür. Şekil 5.3. Kanat yolu paralel 14
Şekil 5.4. Hava kütlesi, Kanat yolu paralel KANAT SAYISININ ETKİLERİ 1. Tasarım 2. Tasarım KANAT GİRİŞ ACISI (ψ) 0 0 KANAT YOLU (α) 0 40 KANAT SAYISI 20 20 TOPLAM ALAN (m^3) 2,685 x 10^-5 3,021 x 10^-5 FARK 100% 113% AÇI BAŞINA FARK 0% 0,3% Tablo 5.2. Karşılaştırma, Kanat yolu paralel İki değer sabit tutulup kanat yolu açıları değiştirilmiştir. Yapılan ölçümde kanat yolu açsı 40 yapıldığında, 0 lik tasarıma göre %13 daha fazla hava süpürdüğü ölçülmüştür. Sonuç: Kanat yolu açısı 0 den 40 ye artığında, açı başına %0,3 lük hava artışı görülmüştür. Kanat yolu açısı artıkça süpürdüğü hava miktarı artmaktadır. 15
Kanat giriş açısı: Kanat giriş açısının etkilerini görmek için dönme eksenine açılı, disk tarafında paralel olacak şekilde hava yönlendiricisi tasarlanıp karşıdan gelen hava akımının kanatçıkları doldurduğu hacim modellenip toplam hacmi ölçülmüştür. Şekil 5.5. Açılı kanat girişi Şekil 5.6. Açılı kanat girişi 16
Şekil 5.7. Hava Kütlesi, açılı kanat KANAT SAYISININ ETKİLERİ 1. Tasarım 2. Tasarım KANAT GİRİŞ ACISI (ψ) 0 4 KANAT YOLU (α) 40 40 KANAT SAYISI 20 20 TOPLAM ALAN (m^3) 3,021 x 10^-5 3,082 x 10^-5 FARK 100% 102% AÇI BAŞINA FARK 0% 0,5% Tablo 5.3. Karşılaştırma, açılı kanat İki değer sabit tutulup kanat giriş açısı değiştirilmiştir. Yapılan ölçümde kanat yolu açsı 4 den 0 lik tasarıma göre %2 daha fazla hava süpürdüğü ölçülmüştür. Sonuç: Kanat giriş açısı 0 den 4 e artığında, açı başına %0,5 lik hava artışı görülmüştür. Kanat giriş açısı artıkça süpürdüğü hava miktarı artmaktadır. 17
Karşılaştırma: Kanat tasarımı için kullanılan üç parametrelerin süpürdüğü hava miktarına bakarak aşağıdaki önerge çıkartılabilir. Kanat Sayısı > Kanat giriş açısı > Kanat yolu açısı Bu önerge ve tasarımın izin verdiği değerler içerisinde kanat tasarımı için aşağıdaki değerler kullanılmıştır. PARAMETRE KANAT SAYISI: KANAT GİRİŞ ACISI (ψ): DEĞER 45 adet 15 KANAT YOLU (α): 32 Tablo 5.4. Karşılaştırma, parametre Kanat Sayısı:20, Kanat yolu açısı: 0, Kanat giriş açısı:0 durumundaki hava süpürme farkı %174 dür. KANAT SAYISININ ETKİLERİ 1. Tasarım 2. Tasarım KANAT GİRİŞ ACISI (ψ) 0 15 KANAT YOLU (α) 0 45 KANAT SAYISI 20 32 TOPLAM ALAN (m^3) 2,685 x 10^-5 4,68 x 10^-5 FARK 100% 174% Tablo 5.5. Karşılaştırma, sonuç Şekil 5.8. Tasarım sonu, çember kanat 18
Hava miktarları: R 235 lastiğin teker çevresi ~2,5m 1 tur da kanatçıkların süpürdüğü hava 4,68x10-5 m3 1 km de teker ~400 tur 400 turda süpürülen hava 0,01872x10 m3 Disk içinde kalan hava boşluk miktarı 4,68x10-4 m3 1 km de disk içindeki boşluk miktarı n 40 katı Sonuç: 15 tonluk bir kamyon 1km boyunca yarı fren yaparak gitmesi durumunda yeni tasarımla mevcut hava soğutmasının yanında ek olarak disk içinden kırk kez hava sirkülasyon yaptığı hesaplanmıştır. 19
5.3. MONTAJ RESİMLERİ 5.3.1. GENEL GÖRÜNÜŞ Şekil 5.9 Örnek araç görseli Şekil 5.10 Teker içi görünüş 20
Şekil 5.11. Patlatılmış montaj 5.3.2. MONTAJ 1- Çember, fren diskin üzerine takılır. Şekil 5.12 Çember 21
2- Kanatçıklar fren diskin üzerine yerleştirilir ve ucu çemberin içine takılır. Şekil 5.13. Disk montaj 3- Porya cıvataları kanatçıkların üzerinde bulan yerlere geçerek şekilde takılır. Şekil 5.14 Cıvata bağlantı 22
4- Cıvatalar sıkıldıkça, kanatçıklar ileriye giderek kanatçıkların ucunda bulunan eğimli yüzey çember içine girerek kanatçıkları sabit duruma getirir. Şekil 5.15 Montaj 23
Şekil 5.16 Disk kesit Şekil 5.17 Patlatılmış montaj 24
5.4. PARÇA RESİMLERİ 25
26
27
28
29
6. MALİYET ANALİZİ Bu proje ile bir benzer (fren diski), bir yeni tasarım (çember kanat), bağlantı için yarıklı yay burcu ve cıvata olarak tasarlanmıştır. Yatırım Maliyet: Fren disk kalıbı Çember kanat kalıbı (2 adet) Yarıklı yay burcu TOPLAM 20.000 TL 30.000 TL 2.000 TL 52.000 TL Birim Maliyet (Min:1.000 adet) Disk, fren Çember, kanat (çifti) Yarıklı yay burcu Cıvata TOPLAM 250 TL 30 TL 5 TL 3 TL 288 TL 30
7. ÇEVRE ETKİSİ Tasarlanan kendinden soğutmalı fren diski parçalarında herhangi bir çevresel etkisi olmayıp otomotiv sektöründe kullanılan ELV (End-of-Life Vehicle) kriterlerine uygun malzemeler kullanılmıştır. Tasarlanan parçaların test düzeneği oluşturulması durumunda frenleme esnasında çıkan balata tozların insanları etkilememesi açısından deney düzeneğin yanında gözlük ve eldiven kullanılması önerilir. 31
8. GENEL SONUÇLAR VE ÖNERİLER Başlangıçta belirlenen dört tasarım kriterlerine göre; Parçaların ısıdan etkilenmemesi: Çember kanatçığın ısıdan etkilenmesi durumunda disk içine giren eğimli uç ve yarıklı yay burcunun esneyerek uzamasına izin verebilmektedir. Dönen parçaların kütle dengesinin değiştirilmemesi: Yeni eklenen çember kanatçığın bağlantısı çevreye dengeli dağıtılarak mevcut cıvatalar değiştirilerek sabitlenmesi yapılmıştır. Parçanın ağırlık merkezi teker dönme ekseninde tutulmuştur. Optimum kanat geometrisinin bulunması: Kanatçık tasarımında üç farklı parametre incelenmiş maksimum hava miktarını sağlayan tasarım yapılmıştır. 15 tonluk bir kamyon 1km boyunca yarı fren yaparak gitmesi durumunda yeni tasarımla mevcut hava soğutmasının yanında ek olarak disk içinden kırk kez hava sirkülasyon yaptığı hesaplanmıştır. Mevcut araçlarda kullanılabilirlik: Mevcut araçlarda fren diskini ve poyra cıvatalarını değiştirerek kullanılabilir şekilde tasarlanmıştır. Yapılan tasarımda karşılaşılan en büyük problem, kanatçıkların fren disk gövdesine yekpare olarak yapılamamasıdır. Yapılan ön taslak çalışmada görülen; Döküm şekillendirmeden dolayı istenilen eğim ve kanat sayısının yapılamaması Mevcut diskler sol ve sağda aynı ürünün kullanılması, yekpare kanatçıklı tasarımda iki ayrı fren diskin tasarlanması ve imal edilmesi Sonuç olarak fren disklerin sıcaklıkla fren performansının kaybetmesi fren sistemlerin soğultulmasının önemi göstermek, alternatif çözüm üretmek için kendinden soğutmalı fren diski çalışması yapılmıştır. 32
KAYNAKLAR 1. T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, Motorlu Araçlar Teknolojisi, Fren Sistemleri, ANKARA 2013 2. Limpert R., Brake Design and Safety, Second Edition, SAE 3. https://www.wabco-auto.com/wabco/ 4. https://www.disktornamakinası.com.tr 5. https://www.akkuslar.com.tr 33