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

Authors : Abdülkadir ÜNAL, Nihat AKKUŞ, Seyfettin Tolga KANDİL

Pages : 134-144

Doi:10.47072/demiryolu.1027982

View : 18 | Download : 6

Publication Date : 2022-01-31

Article Type : Research Paper

Abstract :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 insert ignore into journalissuearticles values(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.
Keywords : Fren Zayıflaması, Disk Balata, Termal FEA