Fren
Fren, Hareket halindeki mekanik bir sistemi yavaşlatmada, durdurmada ya da hareketsizleştirmede kullanılan aygıt.
Frenlerin çoğu sürtünmeli türdendir. Bunlarda hareketsiz bir yüzey, yavaşlaması ya da durması istenen hareketli parçayı sıkıştırır. İki yüzey sürtünür ve hareketli parçanın enerjisi, ısıya dönüşerek atmosfere yayılır. Hareketli bölümün yitirdiği bu enerji, istenilen yavaşlamayı sağlar.
Frenlerin büyük bir bölümü de, döner türdendir. Bunlarda bir blok ya da balata, dönen bir kampana, tambur ya da disk üstüne bastırılır. Doğrusal hareketli frenler de vardır. Bu türe örnek olarak, asansörlerdeki imdat frenleri gösterilebilir. İmdat frenleri, asansörde, üstünde kabinin kaydığı çelik raylara blokların bastırmasıyla çalışır.
Bantlı frenler. Bantlı frenler, özellikle yükün hep aynı doğrultuda etkidiği ve güvenle taşınması gerektiği trenlerde ve yük asansörlerinde, hareketi denetleme amacıyla kullanılan yalın, ama çok etkili düzeneklerdir. Tambur (kampana) çevresine sarılmış, esnek bir fren bandından oluşurlar. Tambur, makine çalışırken onunla birlikte döner. Bant gevşekken, tambur serbestçe döner, ama bant gerilince, tamburu sıkıca sarar ve önemli bir frenleme kuvveti oluşur.
Tamburlu frenler. İçten sıkıştırmak tamburlu (kampanalı) frenlerde, hareketsiz bir yere takılmış olan iki fren pabucu, dönen tamburun iç yüzüne bastırarak, istenen frenleme kuvvetini sağlar. Bu pabuçların mekanik olarak çalışanları da vardır; ama günümüzde frenler, çoğunlukla hidrolik olarak ya da basınçlı havayla çalıştırılır. Bu tür frenler, en çok kamyonlarda, otobüslerde ve motosikletlerde kullanılır. Modern otomobillerde, yalnızca arka tekerleklerde bulunur.
Metal fren tamburu, ısıyı kolayca dağıtır. Ayrıca, dış yüzeyinin kanatlarla büyütülmesi, bu özelliği olumlu yönde etkiler. Bununla birlikte, aşırı sıcaklıklarda, pabuçların etkisiyle oluşan kuvvetler, kırılma ve aşınmalara yol açar. Servo tiplerin frenleme etkisi fazladır; ama yüksek çalışma sıcaklıklarında, sıcaklık yüzünden balata sürtünmesi azaldığından, etkileri de azalır. Tamburlu frenler, suya girdikten sonra, kısa bir süre için etkilerini yitirirler. Su birikintilerinden ya da sellerden geçen araçları dikkatli sürmek ve frenleri kuruyuncaya kadar sık sık, hafifçe frene basmak gerekir.
Pabuçlardan yalnızca birinin servo türünden olduğu frenlerde, tambur, saat ibresi yönünde dönerse, sağdaki fren pabucunu, iç yüze daha sıkı bastıracak biçimde sürükler ve frenleme etkisi artar. İkinci pabuç, tambur tarafından itilir ve bu yüzden frenleme etkisi azalır. Servo olarak çalışan pabuç, daha çok iş gördüğünden, daha çabuk aşınır.
Güç ve aşınma yönünden daha üstün olan, iki ya da daha çok servo pabuçlu tamburlu frenler de yapılmıştır. Çifte servo türlerde, yüksek verim sağlayacak biçimde birbirine bağlı, iki servo pabuç kullanılır.
Otomobil frenlerinin gücünün, aksların taşıdığı yüklere göre ayarlanması gerekir. Ayrıca, normal frenleme işlemi sırasında ağırlığın bir bölümünün, arka akstan ön aksa aktarıldığının da hesaba katılması gerekir. Bu yüzden, otomobillerin ön frenleri genellikle daha güçlü yapılır ve bunlarda daha çok enerji açığa çıktığından tamburlu fren yerine, disk frenler kullanılır.
Disk frenler. Disk fren, iki fren balatası arasında sıkıştırılabilen, dönen bir diskten oluşur. Bisikletlerdeki kıskaç fren, bu türlere örnek gösterilebilir. Otomobillerdeki disk frenlerin çoğu, hidrolik olarak çalışır ve balatalar, diskin kullanılan alanının altıda biri ile dokuzda birini kaplar. Disklerde aşınma, tamburlara oranla daha az olduğundan, disk frenler, çok daha yüksek sıcaklıklarda, etkilerini yitirmeden kullanılabilir.
Alışılmış disk frenler, servo olarak çalışmaz. Gereken fren kuvvetini sağlamak için, yeterli yağ basıncı oluşturabilen büyük merkez silindirleriyle birlikte, çok büyük hidrolik pistonlar kullanma zorunluluğu doğar. Bu da genellikle, pedala aşırı güçle basmayı gerektireceğinden, sürücüye yardımcı olma amacıyla, disk frenli otomobillerin çoğunda frenler, servo mekanizmalı yapılır. Servo mekanizma, enerjisini, atmosfer ile karbüratör arasındaki basınç farkından alır.
Bütün otomobillerde, mekanik olarak çalışan, bir el freni de bulunur. El freni, çoğunlukla arka, bazen de ön tekerleklere bağlanır. Tamburlu frenlerde, el freni ile ayak freninin balataları aynıdır. Disk frenlerdeyse, el frenleri, ayrı balatalara bağlıdır.