Railway vehicle brake systems provides safely stopping, slowing and its movement at the appropriate speed. Mechanical braking is commonly performed by the effect of friction, and the use of brake discs is the only reliable option when railway vehicle is designed for high speed. The dimensions and weight of the brake discs, the area under the chassis, the service speed of the train, etc. varies as it is designed according to the parameters. The weight can be reduced by up to half, when different materials are used. During braking, mechanical energy is converted into heat. The air flowing between the ventilation vanes, which can be designed in various shapes and sizes, provides effective convective cooling in the disc. Locally overheated areas cause structural changes in the brake disc material, thermal crack formation and other damage. If these damages are not controlled and progress and turn into deep cracks, the disc becomes unusable over time. Lamellar, vermicular or spheroidal graphite cast iron is commonly and traditionally used in the manufacture of railway vehicle brake discs. Also cast irons with special compositions, as well as casting and forging steel. Various alloying elements can be added to the composition to increase the fracture toughness and wear resistance of steels to be used as brake disc material. There is also the use of composite materials especially aluminium or ceramic matrix composites thus, a train brake disc desired property and very light can be produced. In this study, information is given about brake disc structure and cooling vanes, heat generation and transfer in braking, heat gradients and problems in hot regions, thermal cracks, materials used and can be used in brake discs.
Demiryolu taşıtı frenleme sistemleri, emniyetli şekilde durdurma, yavaşlatma ve uygun hızla hareketi sağlar. Yaygın olarak sürtünme etkisiyle mekanik frenleme gerçekleştirilir ve demiryolu taşıtları yüksek hıza uygun tasarlandığında fren disklerinin kullanımı, tek güvenli seçenektir. Fren diski boyutları ve ağırlığı, şasi altındaki alan, servis hızı gibi parametrelere göre çeşitlilik gösterir. Farklı malzemeler kullanıldığında ağırlık yarı yarıya varacak kadar azaltılabilmektedir. Frenleme esnasında mekanik enerji ısıya dönüşür. Çeşitli şekillerde ve boyutlarda tasarlanabilen soğutma kanatçıkları arasından akan hava, diskte konveksiyonla etkili soğutma sağlar. Diskte yerel olarak aşırı ısınan alanlar, fren diski malzemesinde yapısal değişikliğe, termal çatlak oluşumuna ve diğer hasarlara yol açar. Bu hasarlar, kontrol edilmediği ve ilerlediği, derin çatlaklar haline dönüştüğü takdirde zamanla disk kullanılamaz hale gelir. Demiryolu taşıtı fren diski imalinde yaygın ve geleneksel olarak dökme demir (lamelli, vermiküler, küresel grafitli) kullanılır; ayrıca yüksek alaşımlı dökme demirler, dökme ve dövme çelik. Fren diski çeliklerinin kırılma tokluğunu artırmak ve aşınma dirençlerini yükseltmek için bileşene çeşitli alaşım elementleri eklenebilir. Ayrıca özellikle alüminyum ve seramik matrisli kompozit malzemelerin kullanımı da söz konusudur, böylelikle istenilen özelliklerde ve oldukça hafif tren fren diski üretilebilir. Bu çalışmada fren disk yapısı ve soğutma kanatçıkları, frenlemede ısı oluşumu, transferi, sıcaklık gradyanları ve sıcak bölgelerde oluşan sorunlar, termik çatlaklar, fren disklerinde kullanılan ve kullanılabilecek malzemeler hakkında bilgi verilmiştir.
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Mühendislik |
Bölüm | Derleme |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 8 Aralık 2021 |
Gönderilme Tarihi | 15 Temmuz 2021 |
Kabul Tarihi | 13 Ağustos 2021 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2021 Cilt: 62 Sayı: 705 |
Derginin DergiPark'a aktarımı devam ettiğinden arşiv sayılarına https://www.mmo.org.tr/muhendismakina adresinden erişebilirsiniz.
ISSN : 1300-3402
E-ISSN : 2667-7520