Frenler
isteklere cevap verebilmek için vinçlerde, daha doğrusu
kaldırma ve taşınma araçlarında fonksiyonlarına göre üç grup fren
geliştirilmiştir.
1.
Tutma ve durdurma frenleri: Bunlar yükü
kaldırıp indirirken istenilen yükseklikte tutmak için kullanılır. Bu fonksiyonu
yaparken potansiyel enerjiyi yüklenirler.
2.
Yürüyüş frenleri: Bunlar yatay hareketleri
durdurmak için kullanırlar. Bu fonksiyonu yaparken kinetik enerjiyi yüklenirler.
3.
İndirme frenleri: Bunlar yalnız dikey
hareketlerde iniş hızını ayarlamakta kullanılırlar. Bu fonksiyonu yaparken
potansiyel enerjiyi yüklenirler.
Fren için gerekli kuvvetler; Ağırlıklarla, Yaylarla, El ve ayak
kuvvetiyle veya hidrolik, pnömatik kuvvetlerdir. Frenin fonksiyonunda bu
kuvvetler makinenin durdurulmasında etkili olurlar. Makinanın çalışması için bu
kuvvetlerin frenin mekanik parçalarından kaldırılması gerekir. Bu kuvvetlerde
el, ayak, yay, manyetik, hidrolik ve pnömatik kuvvetlerle kaldırılır.
Frenlerin çalışma prensibi kaygan sürtünme dir. Burada oluşan
sürtünme işi tamamına yakın ısıya çevrilir. Konstrüksiyonda dikkat edilecek
husus; en küçük fren momentiyle fonksiyonu yapmak için, frenin mümkün olduğu
kadar yüksek devirli mile konulmasıdır. Buda motor milidir ve genelde bağlayan
kavrama fren kasnağı olarak kullanılır. Fren kasnağı redüktör miline bağlı
kavrama parçası olarak alınır. Çünkü; kavrama bağlantısı fonksiyonunu
yapamassa, kopar veya kırılırsa, yük garantili
frenlenir.
4.2
Fren çeşitleri
Vinçlerde çeşitli fonksiyolu frenler kullanılır, fakat çalışma
prensipleri hep aynıdır. Ana fonksiyonları kullanıldıkları yerlerde karşı
moment oluşturmaktır. Fren çeşitlerini kullanılma çoğunluğuna göre şu sıraya koyabiliriz.
1.
Kasnaklı (kaldırma tahriğinde),
2. Diskli (bütün tahriklerde),
3. Balatalı (yürüyüş ve döndürme tahriğinde),
4. Bantlı,
5. Savurmalı
6. Lamelli, v.s. .....
Bu frenlerin konstrüksiyonu yapılırken ilk önce moment hesapları
yapılır.
Fren momenti ve
taşıyıcı mili basitce hesaplanabilinir.
|
F( 4.1)
MFr
|
Nm
|
Fren momenti
|
Mt
|
Nm
|
Fren
milindeki hesaplanan moment
|
SFr
|
1
|
Fren emniyet katsayısı
|
Konstrüksiyon
için hiçbir şart yoksa fren emniyet katsayısı aşağıdaki Tablo 4.1 ile
belirlenir.
Tablo 4.1, Fren emniyet katsayısı "SFr"(Fehler!
Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.)
El ile tahrikli
kaldırma sistemi freni
|
1,3 ... 1,5
|
Motorla tahrikli
kaldırma sistemi freni
|
2 ... 3
|
Kepçeli,
manyetli veya ağır taşıma aparatlı kaldırma sistemi
|
3 ... 4
|
Yürüyüş veya
döndürme sistemleri
|
1,5
|
4.3.2
Detaylı hesaplama
Vinçlerdeki frenlerin detaylı hesaplanma yolu DIN 15434 (Fehler!
Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.) ile saptanmıştır. Bu
hesaplama yolu aşağıda verilmiştir. Aşağıda verilen ve DIN 15434 e göre yapılan
hesaplarda emniyet katsayısı kullanılmaz. Hesap sonucu kati büyüklük olarak
kabul edilir. Detaylı hesaplamaları sırasıyla yapalım.
4.3.3
Kaldırma tahriğinde fren momenti
|
F( 4.2)
MFr
|
Nm
|
Fren momenti
|
MYü
|
Nm
|
Yükten oluşan statik moment
|
MVI
|
Nm
|
Düz hareket eden kütlelerin frenleme momenti
|
MVII
|
Nm
|
Dönen kütlelerin frenleme momenti
|
a)
MYü = FHaTa × RTa ×hTop / iTop
Yükten oluşan statik moment
|
MYü = FHaTa × RTa ×hTop / iTop
|
F( 4.3)
4.5
MYü
|
Nm
|
Yükten oluşan statik moment
|
FHaTa
|
N
|
Tamburdan
çıkan halatların toplam kuvveti
|
RTa
|
m
|
Tambur yarı çapı
|
hTop
|
1
|
Tamburdan fren miline kadar toplam randıman
|
iTop
|
1
|
Tamburdan fren miline kadar
çevirim oranı, daima i<0
|
b)
Düz hareket eden kütlelerin frenleme momenti MVI
FHaTa
|
N
|
Tamburdan çıkan halatların toplam kuvveti
|
g
|
m/s2
|
Yer çekimi ivnesi
|
DvHa
|
m/s
|
Halatın frenin başlaması ve bitimi arasındaki hız farkı
|
DnTa
|
1/s
|
Tambur ile fren mili devir sayısı farkı
|
tFr
|
s
|
Frenleme zamanı, genelde 5 ile 8 saniye arasında olur.
|
RTa
|
m
|
Tambur çapı
|
hTop
|
1
|
Tamburdan fren miline kadar toplam randıman
|
iTop
|
1
|
Tamburdan fren miline kadar çevirim oranı, daima i<0
|
u
|
1/s
|
Frenlemeden durmaya kadar devir sayısı.
|
nTa
|
1/s
|
Genelde 5 ile 8 arası
Tamburun devirsayısı
|
 |
GTop
|
N
|
Toplam ağırlık kuvveti, yük
dahil
|
g
|
m/s2
|
Yer çekimi ivmesi
|
Dv
|
m/s
|
Frenin başlayıp bitişi arası yürüyüş hızı farkı
|
tFr
|
s
|
Frenleme zamanı,genelde 5 ile
8 saniye arasında olur.
|
bFr
|
m/s2
|
Frenleme ivmesi, genelde 0,5 ile 0,9 m/s2
olur.
|
RTe
|
m
|
Tekerlek yarı çapı
|
hTop
|
1
|
Toplam randıman
|
iTop
|
1
|
Fren
miline kadar çevirim oranı, daima i<0
|
FRü
|
N
|
Toplam
rüzgar kuvveti.
|
RTe
|
m
|
Kapalı hollerde rüzgar
olmadığından MYD = 0 olur.
Tekerlek yarı çapı
|
FYDTop
|
N
|
Toplam yürüyüş direnci kuvveti
|
