Fren

Fren, bir cismin hareketini durdurmak veya hızını azaltmak için kullanılan aygıt. Frenlerin çoğu döner mekanik parçalar üzerinde etki yaparak mekanik, hidrodinamik ya da elektriksel yolla kinetik enerji soğururlar.

En yaygın fren türü olan mekanik frenlerde kinetik enerji ısıya dönüştürülerek yok edilir. Bu düzeneklerde sabit bir sürtünme elemanı, hidrolik ya da pnömatik yolla döner bir kampana ya da diske bastırılarak sürtünme oluşturulur. Kampanalı (tamburlu) frenlerin sürtünme elemanları, bir yüzü içbükey papuçlardır; disk frenlerinde ise yastıklardan ya da halka biçiminde kelepçelerden yararlanılır. Bu elemanlar organik maddelerden, metalden ya da seramikten yapılabilir; çoğunlukla da asbest kullanılır. E = ½m·v² bağıntısı sebebiyle cisimlerin kinetik enerjisinin hızının karesiyle orantılı olarak artması yüzünden yüksek hızlarda daha güçlü frenlere gereksinim duyulur.

Tekli frenler, sert bir bağlantı elemanı yoluyla mekanik olarak çalıştırılabilir, ama örneğin bir otomobilde olduğu gibi tek bir merkezden birkaç fren birden harekete geçirilecekse, bütün tekerleklerde eşit frenleme etkisi elde etmek zordur; bu nedenle bütün frenlere aynı yağ basıncıyla etki eden hidrolik kumanda sistemi kullanılır. Demiryolu vagonlarının frenlerinde, doğrudan tekerleklerin çevresine çembersel olarak basan ve sıkıştırılmış havayla çalışan dökme demir papuçlar kullanılır.

Hidrodinamik (akışkanlı) frenin bir rotoru (dönen elemanı), bir de stratoru (duran elemanı) vardır, bunlar hidrolik kavramadaki kanatlı çark ile türbine benzetilebilir. Bu frenlerde harekete karşı direnç, sıvının (çoğunlukla su) rotordaki bir dizi cepten stratordaki ceplere doğru dolanımı ve akışkan sürtünmesiyle oluşturulur. Dönmeye karşı direnç, yani frenleme gücü, rotorun hızına bağlı olduğundan hidrodinamik frenler dönen bir elemanı tamamen durduramazlar; ama sıvı yeterince soğutulabilirse büyük miktarda kinetik enerji yok edilebilir. Hidrolik frenler özellikle dağlık bölgelerde çalışan ağır kamyonlarda oldukça kullanıklıdır.

Frenler genellikle sürtünmeli veya elektromanyetik olarak sınıflandırılır.

Sürtünmeli frenler en yaygın kullanılandır ve bunlar aşınma yüzeyi olarak "pabuç" veya "balata"'sı olan ve akışkanın sürtünmesini kullanan paraşüt örneğinde olduğu gibi hidrodinamik frenler olarak ikiye ayrılır.

"Sürtünmeli fren" balata/pabuç frenleri ifade etmek için kullanılır. Hidrodinamik frenlerde sürtünme kullanılmasına rağmen pratikte sürtünmeden bahsedilmez. Sürtünmeli frenler sabit balatalı ve dönen aşınma yüzeyli cihazlardır.

Dönen kampananın dışına band kayışla sürtünme ile fren kuvveti uygulayan "band fren"'ler, kampananın içinden sürtünme kuvveti uygulayan ve içten genişleyen pabuçlu ve dönen kampanalı "kampana fren" ve dönen bir diski sıkıştıran fren pabuçlu "disk fren" en çok görülen fren tasarımlarıdır.

Daha az kullanılan başka frenler de vardır. Örneğin, PCC troley frenlerinde, elektromıknatıs ile raya kenetlenen düz bir pabuç vardır; Murphy freni dönen tamburu sıkıştırır ve Ausco Lambert disk frenindeyse disk yüzeyleri arasına oturan ve yanal olarak genişleyen pabuçları olan içi boş disk vardır.

• Fren sistemi
• Havalı fren sistemi
• Hız kesici