Araştırma Makalesi

Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı

Sayı: 15 31 Ocak 2022
PDF İndir
EN TR

Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı

Öz

Demiryolu aracı fren sürtünme elemanlarında, uzun süre fren yapılmasına bağlı olarak disk ve balata yüzeyinde sıcaklık artışı meydana gelmektedir. Artan sıcaklıkla birlikte fren performansını düşüren ve zayıflama (fading) olarak adlandırılan önemli bir problem ortaya çıkmaktadır. Sürtünme elamanı tasarımcıları, zayıflama problemini öngörebilmek amacıyla tasarım aşamalarında genelde dinamometre gibi deneysel test yöntemleri kullanmaktadırlar. Bu tarz deneysel yöntemler kabul görmüş güvenilir yöntemler olsa da zaman ve maliyet açısından dezavantajlıdır. Bu çalışma, fren sürtünme elemanı tasarımlarında zayıflama problemine karşı deneysel yöntemler yerine bilgisayar destekli sonlu elemanlar yöntemlerini kullanarak termal öngörüde bulunulmasını sağlamayı ve böylece zamandan ve maliyetten tasarruf elde edilmesini amaçlamaktadır. Bu amaçla geleneksel deney yöntemleri yerine sonlu elemanlar yöntemi ile modelleme yapılarak termal analiz yapılmış ve bu analiz sonuçları gerçek demiryolu testleri ile doğrulanmıştır. Gerçek demiryolu testlerinde diskte oluşan maksimum sıcaklıklar K tipi bir termokupl yardımıyla ölçülmüş ve elde edilen sonuçlar analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda sonlu elemanlar yöntemi sonucunda elde edilen değerlerin gerçek demiryolu testleri sonucunda elde edilen değerler ile büyük oranda örtüştüğü gözlemlenmiştir. Aracın maksimum hızı olan 140 km/h hızda yapılan frenleme sonucunda deneysel olarak ölçülen maksimum ortalama sıcaklık 384 °C iken simülasyon sonucunda ölçülen maksimum sıcaklık 400 °C’dir. Elde edilen veriler zayıflama problemini tespit etmek için sonlu elemanlar yönteminin fren sürtünme elemanı tasarımında kullanılabileceğini ve böylece zamandan ve maliyetten tasarruf sağlanabileceğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK)

Proje Numarası

118G031 (Alt proje no: 118G039)

Teşekkür

Bu çalışmayı 1007 KAMAG 118G039 numaralı proje kapsamında destekleyen Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu’na (TÜBİTAK) teşekkür ederiz. Bu çalışmada bahsi geçen görüşler sadece yazarlara aittir ve başka hiçbir organizasyon ve kişiyi temsil etmemektedir.

Kaynakça

  1. [1] L. Abebe, R. Nallamothu, K. Subrahmanyam, S. Nallanothu, A. Nallamothu, “Thermal Analysis of Disc Brake Made of Different Materials,” SSRG International Journal of Mechanical Engineering, vol. 3(6), pp. 5-9, 2016.
  2. [2] P. Milenkovic, S. Jovanovic, A. Jankovic, M. Milovanovic, N. Vitosevic, M. Djordjevic, M. Raiceviv, “The Influence of Brake Pads Thermal Conductivity on Passnager Car Brake System Efficiency,” Thermal Science, vol. 14, pp. 221-230, 2010, doi: 10.2298/TSCI100505016M
  3. [3] F. Talati, S. Jalalifar, “Analysis of heat conduction in a disc brake system,” Heat Mass Transfer, vol. 45, pp. 1047-1059, 2009, doi: 10.1007/s00231-009-0476-y
  4. [4] T. Piatkowski, H. Polakowski, M. Kastek, P. Baranowski, K. Damaziak, J. Malachowski, L. Mazurkiewicz, “Thermal measurement of brake pad linning surfaces during the braking process,” The international societyc for optical engineering, 2012, doi: 10.1117/12.918391
  5. [5] A. Sinha, G. Ischia, C. Menapace, S. Gialanella, “Experimental characterization protocols for wear-products for wear products from disc brake materials,” Atmosphere, vol. 11, 2020, doi: doi:10.3390/atmos11101102
  6. [6] M. Kchaou, A. Sellami, J. Fajoui, R. Kus, R. Elleuch, F. Jacquemin, “Tribological performance characterization of brake friction materials: What test? What coefficient of friction?,” Journal of Engineering Tribology, vol. 233, pp. 214-225, 2019, doi: 10.1177/1350650118764167
  7. [7] P. Blau, “Compositions, functions, and testing of friction brake materials and their additives,” OAK ridge national laboratory, 2001.
  8. [8] N. Stoica, A. Petrescu, A. Tudor, A. Predescu, “Tribological properties of the disc brake friction couple materials in the range of small and very small speeds,” 13th International Conference on Tribology, 2017, doi:10.1088/1757-899X/174/1/012019

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliği, Malzeme Karekterizasyonu

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Ocak 2022

Gönderilme Tarihi

24 Kasım 2021

Kabul Tarihi

6 Ocak 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Sayı: 15

Kaynak Göster

APA
Ünal, A., Akkuş, N., & Kandil, S. T. (2022). Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı. Demiryolu Mühendisliği, 15, 134-144. https://doi.org/10.47072/demiryolu.1027982
AMA
1.Ünal A, Akkuş N, Kandil ST. Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı. Demiryolu Mühendisliği. 2022;(15):134-144. doi:10.47072/demiryolu.1027982
Chicago
Ünal, Abdülkadir, Nihat Akkuş, ve Seyfettin Tolga Kandil. 2022. “Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı”. Demiryolu Mühendisliği, sy 15: 134-44. https://doi.org/10.47072/demiryolu.1027982.
EndNote
Ünal A, Akkuş N, Kandil ST (01 Ocak 2022) Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı. Demiryolu Mühendisliği 15 134–144.
IEEE
[1]A. Ünal, N. Akkuş, ve S. T. Kandil, “Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı”, Demiryolu Mühendisliği, sy 15, ss. 134–144, Oca. 2022, doi: 10.47072/demiryolu.1027982.
ISNAD
Ünal, Abdülkadir - Akkuş, Nihat - Kandil, Seyfettin Tolga. “Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı”. Demiryolu Mühendisliği. 15 (01 Ocak 2022): 134-144. https://doi.org/10.47072/demiryolu.1027982.
JAMA
1.Ünal A, Akkuş N, Kandil ST. Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı. Demiryolu Mühendisliği. 2022;:134–144.
MLA
Ünal, Abdülkadir, vd. “Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı”. Demiryolu Mühendisliği, sy 15, Ocak 2022, ss. 134-4, doi:10.47072/demiryolu.1027982.
Vancouver
1.Abdülkadir Ünal, Nihat Akkuş, Seyfettin Tolga Kandil. Demiryolu Aracı Disk Balatalarının Tasarımında Yüksek Sıcaklığın Neden Olduğu Fren Zayıflama Probleminin Belirlenmesi İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi Yaklaşımı. Demiryolu Mühendisliği. 01 Ocak 2022;(15):134-4. doi:10.47072/demiryolu.1027982

Cited By