FREN TEST CİHAZI TASARIMI VE FRENLEME KUVVETİ ÖLÇÜM VE MODELLEMESİ



Benzer belgeler
Administrator tarafından yazıldı. Pazartesi, 09 Mayıs :52 - Son Güncelleme Perşembe, 12 Şubat :16

DETERMINING BRAKE PERFORMANCE BY ANALYZING BRAKE PRESSURE DATA IN VEHICLES WITH ABS

Kritik Yol Şartlarında Lastik Basıncı Değişimlerinin ABS Performansına Etkilerinin Deneysel Analizi

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

Disk frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, kampanalı frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, ısınma, disk ve kampanalı frenlerin karşılaştırılması

TAŞIT DİNAMİĞİ UYGULAMALARINDA KULLANILAN LASTİK TEKERLEK MODELLERİ VE TAŞIT KAZA SİMULASYONLARINDA KULLANILMALARI

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ RMAA LABORATUARI

Dişli çarklarda ana ölçülerin seçimi

Şekil 1 Çeşitli vida profilleri (şematik)

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

PNÖMATİK KAS. Pnömatik kas bu doğrultuda geliştirilmiştir.basit fikir olarak esnek bir hortumun kombinasyonu diyebiliriz. (şekil 1) Şekil 1.

YORULMA ANALİZLERİNDE ARAÇ DİNAMİĞİ MODELLERİNİN KULLANIMI

RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

+ 1. ) transfer edilir. Seri. Isı T h T c sıcaklık farkı nedeniyle üç direnç boyunca ( dirençler için Q ısı transfer miktarı aşağıdaki gibidir.

Başkent Üniversitesi Tıp Fakültesi Dönem I Öğrencilerinin Başarı Durumu: Altı Yıllık Deneyim

MATHEMATICAL MODELLING AND AN EXPERIMENTAL STUDY FOR VEHICLE BRAKING FORCE ANALYSIS

ABS PERFORMANSININ BELİRLENMESİNE YÖNELİK TEST METODOLOJİSİNİN GELİŞTİRİLMESİ

ÇOKLU MODEL GEÇİŞ TABANLI ABS TASARIMI: 2. KISIM DURUM VE PARAMETRE TAHMİNİ

GERİ KAZANIMLI FREN SİSTEMİ "REGENERATIVE ENERGY" REGEN ENERGY REJENERATİF ENERJİ

MEKANİK ANABİLİMDALI MUKAVEMET-2 UYGULAMA PROBLEMLERİ SAYFA:1

Hasan Esen ZKÜ FEN BİL. ENST. MAKİNE EĞT.BL. ÖĞRENCİSİ

7. TOPRAĞIN DAYANIMI DAYANIM

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

TEST SİSTEMİ PROJE SÜREÇLERİ

444F2. Caterpillar 444F2 Kazıcı Yükleyici. Motor CAT C 4.4 Beygir Gücü. 74,5 kw / 101 hp Çalışma Ağırlığı

Ölçme Hataları ve Belirsizlik Analizi

TESTONE TTS TRAFO TEST SİSTEMİ

Sönümleme Seviyesindeki Artışın ABS Performansına Etkilerinin Kritik Yol Şartlarında İncelenmesi

ÇOKLU MODEL GEÇİŞ TABANLI ABS TASARIMI: 1. KISIM KONTROLCÜ TASARIMI

Online teknik sayfa GME700 EKSTRAKTIF GAZ ANALIZ CIHAZLARI

BÜKME. Malzemenin mukavemeti sınırlı olduğu için bu şekil değişimlerini belirli sınırlar içerisinde tutmak zorunludur.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

MODERN MÜHENDİSLİK HESAPLAMALARI İLE ASANSÖR BİLEŞENLERİNİN GÜVENİRLİKLERİNİN ARTTIRILMASI

Cinsiyet Eşitliği MALTA, PORTEKİZ VE TÜRKİYE DE İSTİHDAM ALANINDA CİNSİYET EŞİTLİĞİ İLE İLGİLİ GÖSTERGELER. Avrupa Birliği

SCROLL VE PİSTONLU TİP SOĞUTMA KOMPRESÖRLERİNİN KAPASİTE VE VERİMLERİNİN ÇALIŞMA ŞARTLARI İLE DEĞİŞİMİ

HAFİF TİCARİ KAMYONETİN DEVRİLME KONTROLÜNDE FARKLI KONTROLÖR UYGULAMALARI

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı ZEMİN SIKIŞTIRMA MAKİNELERİ (SİLİNDİR) OPERATÖRÜ YETİŞTİRME KURS PROGRAMI

Çoklu aralık basıncı ve fark basıncı transmitteri

TİCARİ ARAÇ GELİŞTİRME PROJESİ KAPSAMINDA DİNAMİK MODELİN TESTLER İLE DOĞRULANMASI

Nautilus kalıpları, yerinde döküm yapılarak, hafifletilmiş betonarme plak döşeme oluşturmak için geliştirilmiş kör kalıp sistemidir.

KARAYOLU TAŞITLARINDA KULLANILAN TEKNİK DONANIMIN TRAFİK KAZALARINI ÖNLEMEDEKİ ROLÜ

İMALAT, KALİTE, TOLERANSLAR VE DİŞ YAN BOŞLUĞU HAKKINDA BİLGİLER

Direksiyon Aksonlarının Statik Hasar Analizi

YÜRÜYEN MERDİVEN/YOL VE VİNÇ SİSTEMLERİ

1. ÇEKME DENEYİ 1.1. DENEYİN AMACI

ANKARA İLİ BASIM SEKTÖRÜ ELEMAN İHTİYACI

Özet. Giriş. 1. K.T.Ü. Orman Fakültesi, Trabzon., 2. K.Ü. Artvin Orman Fakültesi, Artvin.

BOBİNLEME İŞLEMİNİN İPLİK TÜYLÜLÜĞÜNE ETKİLERİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

Uzaktan motor marşı. Açıklama. Motoru kabinin dışından çalıştırmak için uzaktan motor çalıştırma fonksiyonu kullanılır.

Çekiciler. Çekiciler hakkında genel bilgi. Tavsiyeler. Aks mesafesi

DİCLE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EEM309 SAYISAL ELEKTRONİK LABORATUARI

100 kv AC YÜKSEK GERİLİM BÖLÜCÜSÜ YAPIMI

SK 1200 Seviye Alarm Kontrolörü Montaj ve Kullanım Kitapçığı

Küçük terminal ünitelerin kontrolü ve balanslanması için kombine vanalar

BİNEK ARAÇLARDA KULLANILAN GAZLI PİSTONLU BAGAJ KAPAĞI AÇMA-KAPAMA MEKANİZMALARININ İNCELENMESİ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

5.37. HEMZEMİN GEÇİTLERDE GÜVENLİK OTOMASYONU

İkinci El Araç Ekspertizi

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI I. DÖNEM ORTAK SINAVI TEST VE MADDE İSTATİSTİKLERİ

TAŞITLARDA TEKERLEK KİLİTLENMESİ VE KAYMASININ DURMA MESAFESİ VE KARARLILIĞA ETKİSİ

Su Mühendisliği Problemlerinde Belirsizliklerin İrdelenmesi. Prof. Dr. Melih Yanmaz ODTÜ, İnşaat Müh. Bölümü

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

SHOREMETRE KALİBRASYONU KARŞILAŞTIRMASI TEKNİK PROTOKOLÜ

Ç.Ü. Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, Cilt 19, Sayı 2, 2010, Sayfa Doç. Dr. Songül TÜMKAYA İlknur ÇAVUŞOĞLU

Prof. Dr. Durmuş KAYA Öğr. Gör. Muharrem EYİDOĞAN Arş. Gör. Enes KILINÇ

FRENLER SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-II DERS NOTU

İleri Trafik Mühendisliği (CE 535) Ders Detayları

Akustik Laboratuvarı Uluslararası Karşılaştırma Deneyleri

EKSTRÜZYON KALIPÇILIĞI DERSİ ÇALIŞMA SORULARI. a. Matkap tezgâhı. b. Taşlama tezgâhı. c. Freze tezgâhı. d. Torna tezgâhı. a. Kalıp boşluklarını işleme

Emisyon Ölçümlerinin Planlanması

LİDERLİK TEKSTİL VE OTOMOTİVDE... Dr. Can Fuat GÜRLESEL

AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ (AKIM TERAZİSİ)

SORULAR S.1 Aktif ve Pasif Güvenlik ne demektir? Aktif ve Pasif Güvenlik ile ilgili binek otomobillerde uygulanan sistemlerin isimlerini yazınız.

Dövme Makinaları: Vidalı Presler, Çekiçler vd.

İkinci El Araç Ekspertizi

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

İkinci El Araç Ekspertizi

4 th International Advanced Technologies Symposium September 28 30, 2005 Konya / Türkiye

Otomotiv Mühendisliğinde Mekatronik (MECE 451) Ders Detayları

ÖLÇÜM BELİRSİZLİĞİNİN HESAPLANMASI PROSEDÜRÜ

TERMAL KAMERA RAPORU

6x2 Kamyon Arka Dingil Grubunun Fren Performansına Etkisi ve Daha İyi Fren Performansı İçin Öneriler

Madde 2. KTÜ de not değerlendirilmesinde bağıl değerlendirme sistemi (BDS ) ve mutlak değerlendirme sistemi (MDS ) kullanılmaktadır.

TRANSFORMATÖRÜN YÜKTE VE BOŞTA KAYIPLARININ BELİRLENMESİ

STATİK-MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

2016 Ocak SEKTÖREL GÜVEN ENDEKSLERİ 25 Ocak 2016

ZEMİN SINIFLAMASINDA BULANIK MANTIK UYGULAMASI SOIL CLASSIFICATION AN APPLICATION WITH FUZZY LOGIC SYSTEMS

ÇEKİ KANCASI EKLENMESİ (KAMYONUN RÖMORK ÇEKEN KAMYONA DÖNÜŞÜMÜ) AİTM

Kısa Süreli Rüzgar Enerjisi Tahmin Sistemi Geliştirilmesi Projesi

mukavemeti τ MPa. Sistemde emniyet katsayısı 4 olarak verildiğine göre; , pimlerin kayma akma mukavemeti

Bükme sonrasında elde edilmeye çalışılan parça şekli için geri yaylanma durumu dikkate alınmalıdır.


Öğrenim Kazanımları Bu programı başarı ile tamamlayan öğrenci;

TARİHLİ. Kış Lastiği Genelgesi DEĞERLENDİRME ( TARİHLİ DEĞİŞİKLİK DAHİL) ALPAY LÖK. Mak.Y. Müh. Kışlastiği.

EKONOMİ POLİTİKALARI GENEL BAŞKAN YARDIMCILIĞI Eylül 2012, No: 39

100 gram undan hazırlanan yukarıdaki formülasyon, tek bir tava içindir.

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Konsolidasyon. s nasıl artar? s gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve. 1. Yeraltısuyu seviyesi düşer. 2. Zemine yük uygulanır

BÖLÜM 11 Z DAĞILIMI. Şekil 1. Z Dağılımı

Transkript:

Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Cilt 22, No 1, 21-26, 2007 Vol 22, No 1, 21-26, 2007 FREN TEST CİHAZI TASARIMI VE FRENLEME KUVVETİ ÖLÇÜM VE MODELLEMESİ Hüseyin BAYRAKÇEKEN ve Duran ALTIPARMAK* Makine Eğitimi Bölümü, Teknik Eğitim Fakültesi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, A.N.S.03200 Afyon *Makine Eğitimi Bölümü, Teknik Eğitim Fakültesi, Gazi Üniversitesi, 06500, Beşevler, Ankara bceken@aku.edu.tr, duranal@gazi.edu.tr (Geliş/Received: 07.11.2005; Kabul/Accepted: 08.09.2006) ÖZET Taşıtlarda frenleme performansı, fren sisteminin durumunu ortaya koyması bakımından oldukça önemlidir. Frenleme performansını, fren sistem elemanları ve tekerlek yol şartları gibi faktörler doğrudan etkilemektedir. Bu faktörlerin fren kuvvetleri üzerindeki etkileri, deneysel yöntemlerle tespit edilebileceği gibi matematiksel modeller yoluyla da tahmin edilmesi mümkündür. Bu çalışmada; frenleme kuvvetlerini doğru ve anlık ölçebilmek ve fren kuvvet analizi yapabilmek için bir elektro-mekanik fren test cihazı geliştirilmiştir. Deney sonuçlarından elde edilen verilerden matematiksel model oluşturulmuştur. Geliştirilen model ile frenleme performansını etkileyen lastik hava basıncı, lastik tırnak derinliği ve direksiyon dönüşüne bağlı tekerlek sapma açısının etkileri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Frenleme kuvveti, tekerlek modeli, fren test. DESIGN OF A BRAKE TEST EQUIPMENT AND BRAKE FORCE MEASUREMENT AND MODELLING ABSTRACT The braking performance of vehicles is very important due to various braking system situations. Braking performance is influenced directly by some factors such as braking system elements and conditions of wheelroad. Estimation of the factors over brake forces is possible by means of mathematical models experimental methods. In this study; an electro-mechanic braking test equipment was designed in order to measure the brake force correctly and to analyze the brake force. A mathematical model was developed based on data obtained from the experiment. By using the developed model, influences of angle of steering, tire pressure and thread depth on the braking force was investigated. Keywords: Brake force, tire model, brake test. 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Frenleme performansı, fren sisteminin etkili çalışmasının bir göstergesidir. Frenleme performansını, taşıt ağırlığı, kampana veya disk yapıları, merkez ve tekerlek silindirleri, fren hidrolik devresi ve fren hidroliği, lastikler, süspansiyon sistemi, fren sistemi mekanik aksamı, yol şartları, taşıtın üzerindeki yük gibi birçok faktör doğrudan etkilemektedir. Frenleme kuvvetlerini etkileyen parametrelerin etkilerini incelemek ve doğru fren analizi yapabilmek için hem deneysel hem de teorik modelleme çalışmaları yapılmıştır [1-4]. Frenleme kuvvetleri değişimi, frenleme esnasında doğrusal kaymaya bağlıdır. Lastik tekerlek ve zemin şartlarının belirlediği tutunma değerleri, frenlemede önemli rol oynamaktadır [5]. Tekerleğe etkiyen kuvvetlerden başlıca üç kuvvet ve bu kuvvetler sonucunda ortaya çıkan momentler, yapılan analizlerde ele alınmaktadır. Bu kuvvetler; tahrik veya frenleme sırasında oluşan doğrusal kuvvet, yanal kuvvet ve düşey kuvvet olarak tanımlanmaktadır [6]. Lastiğin yola temas ettiği yüzeyde ve hareket yönünde bir kuvvet oluşturabilmesi için, bir miktar kayması zorunludur. Frenleme esnasındaki kayma miktarı, lastiğinyolun durumu ile taşınan yük miktarı ve frenleme kuvvetine bağlıdır. Frenleme sırasında tekerlek hızı, taşıt hızına oranla daha az olacaktır. Kilitlenmiş bir teker-

H. Bayrakçeken ve D. Altıparmak Fren Test Cihazı Tasarımı ve Frenleme Kuvveti Ölçüm ve Modellemesi leğin kayma değeri % 100 iken serbest dönen bir tekerlekte ise bu değer % 0 dır [7,8]. Doğrusal frenleme kayması, aşağıdaki gibi formüle edilebilir: N 8 Doğrusal tekerlek frenleme kayması = (Serbest yuvarlanan tekerlek çevresel hızı - frenlenen tekerlek çevresel hızı) / Serbest yuvarlanan tekerlek çevresel hızı. 1 2 3 Yani, Frenleme kayması: yazılabilir. Burada, V V V = = 1 V V f t t λ olarak f f 1 2 3 5 6 4 7 λ : Frenleme kayması, V f : Frenlenen tekerleğin çevresel hızı, V t : Serbest yuvarlanan tekerleğin çevresel hızıdır. Fren testleri, yol testleri şeklinde olabileceği gibi, daha kısa sürede ve daha çok verinin alınabildiği test cihazlarında da yapılabilmektedir. Yol testlerinin uzun zaman alması, özel test alanları gerektirmesi gibi zorluklar nedeniyle, fren test cihazları üzerinde yapılan ölçümler ve elde edilen verilere göre yapılan fren analizleri daha uygun olmaktadır [9,10]. Fren Tablası Şekil 1. Düz zeminli fren test cihazının şematik görünüşü [10] Şekil 2. Tamburlu tip fren test cihazı (Hidrolik basınçlı) [10] (1. Fren momenti 2. Döndürme momenti 3.Tambur çifti 4. Şanzumanlı elektrik motoru 5. Moment kolu 6. Hidrolik kuvvet ölçüm kutusu 7. Hidrolik borusu 8. Fren kuvveti gösterge cihazı) Düz zeminli test cihazlarında taşıt, fren test cihazın üzerine belirli bir hızla çıkmakta ve frenleme yapılmaktadır (Şekil 1). Cihazın algılayıcılarından elde edilen değerler göstergeden okunmaktadır. Tamburlu tip cihazlar da, ölçüm yapılacak araç test cihazının tamburları üzerine çıkmakta daha sonrada cihazın elektrik motoru ile tamburlar taşıtın tekerleklerini belirli bir devirde döndürmektedir (Şekil 2). Frenleme ile tamburlar durdurulmaya çalışılmaktadır. Bu sırada ortaya çıkan kuvvet, cihaz üzerindeki algılayıcılar (hidrolik, elektronik vb) sayesinde cihazın göstergesinden alınmaktadır. Fren testlerinde, daha az yer kaplaması, daha çok verinin alınabilmesi gibi nedenlerden dolayı tamburlu tip fren test cihazları daha çok kullanılmaktadır. Bu deneysel çalışmada; frenleme kuvvetlerinin doğru ve hassas bir şekilde belirlenebilmesi ve analizinin yapılabilmesi için fren test cihazı geliştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen verilerden matematiksel bir model oluşturulmuş ve sonuçların literatürle uyumlu olduğu gözlenmiştir. Daha önce yapılmış çeşitli teorik ve deneysel çalışmalar; geliştirilen tekerlek modelleri, taşıt davranışını, frenleme kuvvet dağılımlarını en doğru bir şekilde tahmin etmeye yönelik araştırmalardır [11-14]. 2. GELİŞTİRİLEN TEST CİHAZI (DEVELOPMENT OF TEST EQUIPMENT) Fren kuvvetlerinin ölçülebilmesi için hidrolik olarak çalışan ve sadece maksimum frenleme kuvvetini veren test cihazı elektro-mekanik hale getirilerek saniyede 50 veri alabilecek şekilde geliştirilerek, frenleme sırasındaki fren kuvveti değişimlerinin hassas ve eş zamanlı görülebilmesi sağlanmıştır (Şekil 3). Geliştirilen test cihazı, 4540 N a kadar frenleme kuvveti ölçebilecek şekilde düzenlenmiştir. Cihaz üzerinde toplam 4 tambur ve iki adet de elektrik motoru kullanılmaktadır. Dönüşümde kullanılan donanım Şekil 5-8 de görülmektedir. Yük algılayıcılarının mekanik bağlantısı Şekil 9 da ve elektronik bağlantı şeması da Şekil 10 da verilmiştir. Fren kuvveti ölçümü için yapılan deneyler, Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Otomotiv Ana Bilim Dalı laboratuarında geliştirilen fren test cihazında yapılmıştır. Sistematik deneyler 1993 model, kütlesi 945 kg, lastik hava basıncı 2.02 bar (30 psi), lastik tırnak derinliği 9 mm olan ve ABS sistemi bulunmayan bir araç üzerinde yapılmıştır. Deneyler sırasında sadece sürücü mahallinde bir kişi bulundurulmuştur (ISO 6597 1991). Deney cihazının şematik resmi Şekil 4 de görülmektedir. Geliştirilen cihazda maksimum hata miktarı ~ % 0,2 olabileceği belirlenmiş olup, bu hatanın 110.8 g si I/O kartının 12 bitlik olmasından, 221,6 g si 3016 adam ın 22 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 22, No 1, 2007

Fren Test Cihazı Tasarımı ve Frenleme Kuvveti Ölçüm ve Modellemesi H. Bayrakçeken ve D. Altıparmak Silindir Zincir dişli tertibatı Redüktör Silindir Elektrik motoru Yük algılayıcı Şekil 3. Geliştirilen fren test cihazının zemin bölümünün şematik görünüşü 10 1 2 3 4 9 Şekil 5. PCL 812 PG I/O kartının görünüşü 1 2 3 8 5 6 7 Şekil 4. Elektro-mekanik fren test cihazının görünüşü ve parçaları (1. Fren momenti, 2. Döndürme momenti, 3. Tambur çifti, 4. Şanzımanlı elektrik motoru, 5. Moment kolu, 6. Yük algılayıcısı, 7. Voltaj yükseltici, 8. Elektrik kabloları, 9. Sinyal aktarıcı, 10. Bilgisayar) Şekil 6. PCLD 780 taşıyıcı kartın görünüşü Şekil 7. ADAM 3016 Isolated Strain Gauge Input Module görünüşü A-A KESİTİ A A B B-B KESİTİ B Şekil 8. Yük algılayıcısı Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 22, No1, 2007 23

H. Bayrakçeken ve D. Altıparmak Fren Test Cihazı Tasarımı ve Frenleme Kuvveti Ölçüm ve Modellemesi değişkeni temsil eden katsayılar (A,B,C,D,E) denklemde yer almaktadır. Elde edilen bu değerler arasında korelasyon yapılarak değişen parametrelerin fonksiyonları yansıtılmıştır. Genel matematik modelde frenleme kuvvetinin sadece bir parametreli değişimleri tanımlanmış olup diğer parametrelerin sabit olduğu durumlar göz önünde bulundurulmuş ve hesaplamalar 3 kn düşey yük için yapılmıştır. Matematiksel modelde R 2 değeri 0,967 ile 0,999 arasında değişmektedir. Yapılan deneylerde %40 kayma değerinden itibaren frenleme kuvveti sabit kalmaktadır ve matematiksel model de buna bağlı olarak geliştirilmiştir. Şekil 9. Yük algılayıcısı mekanik bağlantı şeması 1 no'lu yük algilayicisi 2 no'lu yük algilayicisi 1 no'lu 3016 ADAM 2 no'lu 3016 ADAM 780 tasiyici kart 812 I/O kart Bilgisayar Şekil 10. Yük algılayıcısı elektronik bağlantı şeması çıkış geriliminin ± 5 volt olmasından, 908 g si yük algılayıcısından ve 320 g si de elektrik tesisatından kaynaklanmaktadır. Ölçümler taşıtın tek dingili üzerinde yapılmıştır. Yapılan deneylerde ölçüm yapılan parametre değiştirilmiş diğer parametreler sabit tutulmuştur. Pedal kuvveti ölçme aparatı ile yapılan ölçüm sonucunda deney yapılan aracın pedal kuvveti maksimum 350 (N) olarak ölçülmüştür. 3. DENEYSEL VERİLER VE MATEMATİKSEL MODEL (EXPERIMENTAL DATA AND MATHE- MATICAL MODEL) Matematiksel model oluşumunda yapılan deney sonuçlarının güvenilir olması modelin güvenilirliğine de ortaya koyacaktır. Deneylerin hassas ve doğru olması için fren test cihazı geliştirilmiş ve bu cihaz ile deneyler yapılarak elde edilen verilerden matematiksel model ortaya konulmuştur. Ortaya çıkan modelde değişkenler için kullanılan katsayılar Tablo 1 de verilmiştir. Değişik tekerlek yol şartlarındaki fren kuvvetlerinin hesaplanması sağlanmaktadır. Elde edilen veriler fren kuvveti-kayma grafiklerinde gösterilmiştir. Her bir Geliştirilen modelde örneğin; direksiyon dönüşüne bağlı olarak tekerlek sapma açısının değişimini incelendiğinde, lastik hava basıncının 2,02 bar, lastik tırnak derinliği 9 mm, tekerlek sapma açısı 9 0 ve % 30 kayma şartlarında frenleme kuvveti 2796,299 N olmaktadır. Deneysel olarak aynı şartlarda 2823,01 N ölçülmüştür. Diğer parametreler için benzer şekilde hesaplama yapılabilmesi mümkündür. Fren test cihazında, frenleme performansını etkileyen tırnak derinliği, tekerlek dönüş açısı, lastik hava basıncının değişimleri ile ilgili deneyler yapılmış, elde edilen veriler ile geliştirilen modelden hesaplama ile elde edilen frenleme kuvvetleri karşılaştırmaları Şekil 11-13 te görülmektedir. Tekerlek üzerine gelen düşey yük ~ 3000 N dur. A= 0,0172*φ -0,0936 = 0,0172*9-0,0936 = 0,014003 B=1,681*φ -0,0979 = 1,681*9-0,0979 = 1,355649 C=57,899*φ -0,1025 = 57,899*9-0,1025 = 46,22333 D=800,85*φ -0,1015 = 800,85*9-0,1015 = 640,7603 E=-0,0418*φ 2 + 2,0227*φ + 71,052= -0,0418*9 2 + 2,0227*9 + 71,052= 85,8705 F x = -Aλ 4 + Bλ 3 - Cλ 2 + Dλ - E= -0,014*30 4 + 1,3556*30 3-46,22*30 2 + 640,76*30-85,87= 2796,299 N Şekil 11 de tırnak derinlikleri 9 ve 2,5 mm olan farklı iki lastiğin, tamburlu tip fren test cihazında ölçüm sonucu elde edilen frenleme kuvvetleri ile matematiksel modelden hesaplama ile elde edilen değerlerin karşılaştırılması görülmektedir. Ölçülen değerlerle hesaplanan değerler arasında maksimum % 6 fark bulunmaktadır. Tırnak derinliklerinin farklı olması lastik-yol arasındaki tutunmayı etkilediğinden fren kuvvetlerinde farklılıklar oluşmaktadır. Tablo 1. Geliştirilen matematiksel modelde kullanılan katsayılar F x = -Aλ 4 + Bλ 3 - Cλ 2 + Dλ - E Değişken A B C D E En az En fazla Tırnak derinliği 0,0097.τ 0,2179 0,9806.τ 0,1958 35,083.τ 0,1723 512,95.τ 0,1444 1,804.τ + 59,276 0,978 0,999 Tekerlek dönüş açısı 0,0172.φ -0,0936 Lastik hava basıncı 0,0222.p -0,5054 1,681.φ -0,0979 2,089.p -0,4646 57,899.φ -0,1025 800,85.φ -0,1015-0,0418.φ 2 + 2,0227.φ + 71,052 0,996 0,999 68,49.p -0,4093 881,7.p -0,3156-148,06.p 2 + 689,3.p 716,31 0,967 0,994 F x : Doğrusal frenleme kuvveti, λ: Kayma, τ: Lastik tırnak derinliği (9-2,5 mm), φ: Tekerlek dönüş açısı (0-15 derece), p: Lastik hava basıncı (1,65-2,02-2,48 bar) R 2 24 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 22, No 1, 2007

Fren Test Cihazı Tasarımı ve Frenleme Kuvveti Ölçüm ve Modellemesi H. Bayrakçeken ve D. Altıparmak Frenleme kuvveti (N 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 9 mm ölç 2,5 mm ölç 9 mm hsp 2,5 mm hsp 0 20 40 60 80 100 Kayma (%) Şekil 11. Lastik tırnak derinliğinin frenleme kuvvetine etkisi (Lastik hava basıncı: 2.02 bar, Tekerlek dönüş açısı:0 0 ) Frenleme kuvveti (N 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 der. ölç. 0 der. hsp. 9 der. ölç 9 der. hsp 15 der ölç 15 der. hsp 0 20 40 60 80 100 Kayma (%) Şekil 12. Tekerlek dönüş açısının frenleme kuvvetine etkisi (Lastik hava basıncı: 2,02 bar, lastik tırnak derinliği: 9 mm) Fren kuvveti (N) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1,65 ölç 2,02 ölç 2,48 ölç 1,65 hsp 2,02 hsp 2,48 hsp 0 20 40 60 80 100 Kayma (%) Şekil 13. Lastik hava basıncının frenleme kuvvetine etkisi (Lastik tırnak derinliği: 9mm, Tekerlek dönüş açısı: 0 0 ) Tırnak derinliğinin azalması ile lastik-yol arasında kaymaya yol açabilecek su, toz vb. maddeler lastik tırnaklarının arasındaki boşluklara yeterince giremeyeceği ve lastikten uzaklaştırılamayacağı için frenleme kuvvetlerinde azalmalara yol açmaktadır. Lastik ve yol arasındaki kararlılık ve kontrol, lastik üzerinde bulunan lastik tırnakları ile sağlanmaktadır. Kuvvet aktarımında önemli olan lastik tırnak derinliği, zemin şartlarından sonra tutunma katsayısını belirleyen önemli bir faktördür [15]. Direksiyon dönüşüne bağlı olarak tekerlek sapma açısının etkisi test cihazından elde edilen frenleme kuvvetleri ile matematiksel modelden elde edilen değerlerin karşılaştırılması Şekil 12 de görülmektedir. Bu İki değer arasındaki maksimum fark % 8 dir. Cihazda yapılan ölçümde, 0 9-15 derece tekerlek dönüş (sapma) açısında frenleme kuvvetleri ölçülmüştür. Tekerleğin dönüş açısının artmasına paralel olarak frenleme kuvvetlerinde azalma olmaktadır. Direksiyonun dönmesi ve tekerlekte sapmanın oluşması ile lastik-yol arasındaki temas yüzeyi azalmakta, lastiğin kenar bölgelerindeki tırnak derinliklerinin de diğer bölgelere göre az olması nedeniyle tutunma azalacağı için frenleme kuvvetinde de azalma ortaya çıkmaktadır. Maksimum frenleme kuvvetleri, doğrusal kaymanın yüksek olduğu bölgeye doğru değişim göstermektedir. Bu sonuçlar, çeşitli deneysel ve teorik modellerle uyumlu görülmektedir [3,16]. Lastik hava basıncının azalması fren kuvvetini artırıcı yönde etki ederken, basıncın artması fren kuvvetinin azalmasına neden olmaktadır. Lastik hava basıncının fren kuvvetleri üzerindeki etkisi Şekil 13 te görülmektedir. Deney yapılan taşıt için, lastik hava basıncının üretici firma tarafından tavsiye edilen değeri 30 lb/inç 2 (2,02 bar) dır. Lastik hava basıncının azalması ile maksimum fren kuvvetlerinde artma görülmektedir. Mesela, lastik hava basıncı 1,65 bara düşürüldüğünde, frenleme kuvveti % 4,7 artmıştır. Bunun nedeni; lastik hava basıncının azalmasına bağlı olarak temas yüzeyinin artması ve tutunmanın artması olarak değerlendirilebilir. Buna karşılık, lastik hava basıncının artırılması (2,48 bar) ile maksimum fren kuvvetlerinde % 4,8 azalma olmaktadır. Lastik havasının artması ile lastiğin yola temas yüzeyi azalmış ve lastik ile yol arasındaki tutunma azaldığından frenleme kuvvetinde düşme olmuştur. Lastik dişlerinin basınca bağlı olarak açılması nedeniyle lastikteki kanallar genişleyerek lastiğin yola temasını azaltmaktadır. 4. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Binek taşıtlarında frenleme kuvvetlerini ölçmek ve değişik şartlarda meydana gelen fren kuvveti dağılımlarını incelemek amacıyla tasarımlanan ve geliştirilen test ekipmanının etkinliği amaca uygun olmuştur. Cihazın kalibrasyonu, uygulanan yük değişimlerine göre yapılmıştır. Data toplama sistemi, anlık yük değişim sinyallerini aktarabilmektedir. Cihazın yaklaşık toplam ölçüm hatası % 0.2 civarındadır. Ölçülen frenleme kuvveti değerleri ile çeşitli teorik modellerden elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında, biri biriyle uyumlu olduğu gözlenmektedir. Fren kuvvetlerinin matematiksel modeller ile tespit edilmesi, fren test cihazları ile yapılan ölçüm sonuçlarının doğruluğunun bir göstergesi olmaktadır. Matematiksel model ile fren kuvvetlerinin tespiti taşıt tasarımında oldukça önemlidir. Frenleme kuvvetine etki eden her bir değişken için ölçümler ve bundan çıkarılan frenleme kuvveti-kayma eğrileri, matematiksel modelin kullanılabilirliğini göstermektedir. Yapılan deneylerden elde edilen veriler incelendiğinde, R 2 değerinin 0,967 ile 0.999 arasında değiştiği görülmektedir. Bu sonuç, deneysel çalışmanın güvenirliğini göstermektedir. Ölçüm değerleri ile oluşturulan matematik modelin çözümünden elde edilen değerler kıyaslandığında, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 22, No1, 2007 25

H. Bayrakçeken ve D. Altıparmak Fren Test Cihazı Tasarımı ve Frenleme Kuvveti Ölçüm ve Modellemesi hata miktarının maksimum % 8 olduğu tespit edilmiştir. Buna göre, frenleme kuvvetini etkileyen parametrelerdeki değişimin sonuçları yapılacak fren analizi için yeterli görülebilir. Ancak; yapılan deneyler cihaz tamburunun hızı olan 144 min -1 ile sınırlı olmuştur. Yüksek hızlardaki atalet etkisi (yol şartlarında) tam olarak cihaza yansıtılamamıştır. Lastik ile yol arasındaki tutunmayı etkileyen faktörlere bağlı olarak frenleme kuvveti değişmekte, lastik tırnak derinliğinin azalması, direksiyon dönüşüne bağlı olarak ortaya çıkan tekerlek sapma açısının artması, lastik hava basıncının artması frenleme kuvvetini azaltmaktadır. KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Maalej A.Y., Guenther. D.A. ve Ellis. J.R., Experimental Development of Tyre Force and Moment Models, Int. J. Of Vehicle Design, Cilt 10, No 1, 1989. 2. Oppenhelmer P., Comparing Stopping Capability of Cars with and without Antilock Braking Systems (ABS), SAE, No 880324, 1988. 3. Pacejka H.B. ve Sharp. R.S., Shear Force Development by pneumatic Tyres in Steady State Conditions: A Review of Modeling Aspects, Vehicle System Dynamics, Cilt 20, 121-176, 1991. 4. Wang Y.Q., Gnadler. R., Schieschke. R., Vertical Load-Deflection Behaviour of a Pneumatic Tire Subjected to Slip and Camber Angles, Vehicle System Dynamics, Cilt 25, 137-146, 1996. 5. Dixon J.C., Tires, Suspension and Handling, 2 nd ed., SAE, USA, 1996. 6. Gillespie T.D., Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers Inc., United States of America, 1992. 7. Çetinkaya S., Taşıt Mekaniği, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara,1999. 8. Lök A., Trafikte Güvenlik için Fren ve Anti- Blokaj Sistemi, 2. Ulusal Trafikte Güvenlik ve Çağdaş Uygulamalar Sempozyumu Bildiriler Kitabı, İstanbul, 1995. 9. Stewart E.E. ve Bowler L.L., Road Testing of Wheel Slip Control Systems in The Laboratory, International Automotive Engineering Congress, Detroit, Mich, SAE, No 690215, 1969. 10. Bayrakçeken H., Motorlu Taşıtlarda Fren Performans Analizi ve Geliştirilen Test Cihazında Uygulaması, Doktora Tezi, Gazi Üniv. Fen Bil. Enst. Ankara, 2002. 11. Liu C.S. ve Peng H., Road Friction Coefficient Estimation for Vehicle Path Prediction, Vehicle System Dynamics, Cilt 25, 413-425, 1996. 12. Pacejka H.B., Bakker E. ve Takahashi T., Description of Tyre Behavior Including Side Slipping on Uneven Roads, Vehicle System Dynamics, 1-14, 1987. 13. Yeh E.C. ve Day G.C., A Parametric Study of Anti-Skid Brake Systems Using Poincare Map Concept, Int. J. of Vehicle Design, Cilt 13, No 3, U.K, 1992. 14. Lacombe J., Tire Model for Simulations of Vehicle Motion on High and Low Friction Road Surfaces, Proceedings of the 2000 Winter Simulation Conference, 1025-1034. 15. Limpert R., Brake Design and Safety, 2 nd ed., SAE, USA, 1999. 16. Taheri S. ve Law E.H., Slip Control Braking of an Automobile During Combined Braking and Steering Maneuvers, Advanced Automotive Technologies, Cilt 40, 209-227, ASME, 1991. 26 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 22, No 1, 2007