Standart fren diskleri ile özgün tasarıma sahip soğutucu gaz ile soğutma, sağlayan fren disklerinin termal davranışlarının incelenmesi

Araçlarda, sürtünme kuvveti ile çalışan fren sistemleri, aracın hızını yavaşlatmak veya tamamen durdurmakiçin sürtünme kuvvetini kullanır ve bu işlem esnasında yüksek miktardaısı açığa çıkar. Oluşan ısı arttıkça frenleme kabiliyeti düşer ve fren sisteminindeformasyon miktarı artar. Yüksek performanslı sürüşlerde, fren sistemi ısındıkça frenleme gücünün azalması dengesiz bir fren karakteristiğioluşturur. Busebeplerle frendisklerinin soğutulması gerekmektedir. Bu çalışmada, disk çapı ve hava kanalı boyutları aynı olanfren diskleri kullanılmıştır.Bir fren diskinde soğutma için sadece hava kanallarıkonulmuşken, diğerinde ise fren diskinin soğutulması için hava kanallarına ek olarak frendiskinin içine soğutucu gaz dolu tüpler yerleştirilmiştir. Tüplerin içinde bulunan pistondönüş esnasındamerkez kaç kuvvetinin etkisi ile gazı sıkıştırmakta ve sürüş esnasında sıkıştırılangaz ortam sıcaklığına ulaşmaktadır.Frenleme esnasında merkezkaç kuvvetinin etkisinindüşmesiyle piston geri çekilerek gazın genleşmesi ve fren diskinin ısısınındüşürülmesi sağlamaktadır. İki fren diski de Solidworks programında tasarlanmıştır veAnsys programında termal analizleri yapılmıştır. Bu çalışmadaki amaç araçların çok virajlıyollardaki, kısa süreli frenlemelerinde frenleme kabiliyetini stabil hale getirmektir.

In vehicles, friction-based braking systems use friction to slow down or completely stop the vehicle, generating a significant amount of heat in the process. As the generated heat increases, braking capability decreases, and the deformation of the braking system increases. In high-performance driving, as the braking system heats up, braking power decreases, resulting in an unstable braking characteristic. For these reasons, it is necessary to cool the brake discs. In this study, brake discs with the same diameter and air channel dimensions were used. One brake disc was equipped with only air channels for cooling, while the other brake disc was fitted with tubes filled with a cooling gas in addition to air channels. During rotation, the piston inside the tubes compresses the gas due to the centrifugal force, and the compressed gas reaches ambient temperature during driving. During braking, as the effect of the centrifugal force diminishes, the piston retracts, allowing the gas to expand and helping to reduce the temperature of the brake disc. Both brake discs were designed using Solidworks and their thermal analyses were conducted in Ansys. The objective is to stabilize the braking capability during short-term braking on winding roads.