‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע )‪(1985-2009‬‬ ‫הנושא‪ :‬מערכת שמן סיכה‬ ‫)א( הסבר בעזרת שרטוט את פעולת המערכת לסיכת צילינדרים במנוע ראשי של אונייה )בעל‬ ‫ראש צלב(‪) .‬ב( האם מורכבות טבעות שמן על בוכנות מסוג זה? נמק תשובתך‪] .‬חורף ‪,2009‬‬ ‫דומה לקיץ ‪[2008‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫במנועי ראש צלב מורכבים סביב שרוול צילינדר משמנים )‪ ,(quills‬המספקים שמן בלחץ דרך‬ ‫קדחים בשרוול אל חריצי שימון בדופן הפנימית‪ .‬המשמנים מסודרים במפלס אחד או יותר סביב‬ ‫הצילינדר‪ ,‬והם למעשה שסתומים אל חוזרים‪ .‬השמן המוזרק לחריצי השימון בדופן הפנימית של‬ ‫השרוול נמרח על ידי טבעות הדחיסה תוך כדי תנועת הבוכנה‪.‬‬ ‫אספקת השמן למשמנים של כל אחד מהשרוולים נעשית על ידי לובריקטור נפרד‪ ,‬שהוא מעין‬ ‫משאבה בוכנאית בעלת ספיקה משתנה‪ .‬הכמות המסופקת מדודה‪ ,‬והיא ניתנת לכיוון תוך כדי‬ ‫פעולת המנוע בהתאם לעומס הפועל עליו‪ .‬רוב השמן נשרף‪ ,‬והשאריות ניגרות אל הדיאפרגמה‬ ‫ומנוקזות למכל שמן מלוכלך‪.‬‬ ‫לשיטת סיכה זו יתרון‪ ,‬מפני שאפשר להשתמש בשמן סיכה שונה‪ ,‬המותאם במיוחד לתנאי‬ ‫הטמפרטורה הגבוהים השוררים בצילינדר ולהשפעה הקורוזיבית של גזי השריפה‪.‬‬ ‫מערכת השמן לסיכת הצילינדרים מורכבת ממכל יומי‪ ,‬המספק שמן אל תיבת לובריקטורים )מעין‬ ‫משאבת הזרקה טורית או רדיאלית(‪ .‬הלובריקטורים מונעים על ידי מנוע חשמלי או מנוע‬ ‫הידראולי‪ .‬הספיקה של הלובריקטורים ניתנת לוויסות אוטומטי בהתאם לעומס המנוע או בצורה‬ ‫ידנית )למשל כשרוצים להגדיל את כמות השמן בתקופת ההרצה של שרוול צילינדר חדש(‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫בוכנות של מנועי ראש צלב אינן מצוידות בטבעות שמן‪ .‬במנועים בוכנאיים פשוטים ניתז שמן‬ ‫ממסבי הטלטלים אל הדופן הפנימית של הצילינדר‪ ,‬וטבעות השמן מורחות כמות מדודה של‬ ‫שמן על השרוול כשהבוכנה נעה מעלה וגורפות עודף שמן כשהבוכנה נעה למטה‪ .‬במנועי ראש‪-‬‬ ‫צלב‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬החלק התחתון של הצילינדר‪ ,‬המשמש כחלל אוויר שטיפה‪ ,‬מופרד מבית גל‬ ‫הארכובה על ידי מחיצת מתכת )דיאפרגמה(‪ .‬לכן אין קשר בין חלל בית גל הארכובה לשרוול‬ ‫הצילינדר‪ .‬צורת מבנה זו מחייבת התקנת מערכת סיכה נפרדת לשרוולי הצילינדרים‪ .‬לשיטה זו‬ ‫יתרון‪ ,‬משום שאפשר להשתמש בשמן צילינדרים מיוחד‪ ,‬המתאים לתנאי עבודתם המיוחדים‬ ‫)טמפרטורות עבודה גבוהות והצורך לנטרל את החומצות הנוצרות בצילינדר במהלך השריפה‪(.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫תאר בקצרה מערכת לשימון הבוכנות והתותבים )‪ (cylinder oil‬במנוע ראשי גדול‪ .‬מה הצורך‬ ‫במערכת שימון נפרדת לצילינדרים? לאלו תוצאות תצפה במקרה של שימון יתר או בחסר? ]קיץ‬ ‫‪[2008‬‬ ‫במנועי ראש‪-‬צלב מבודדים הצילינדרים מבית גל הארכובה והמנוע מצויד במערכת סיכת שרוולים‬ ‫נפרדת‪ ,‬המספקת כמות שמן קצובה לכל צילינדר‪ .‬השמן לסיכת השרוולים הוא בעל תכונות‬ ‫המנטרלות את החומצות הנוצרות בשריפה‪ ,‬ומאחר שתכונות אלה אובדות תוך כדי שימוש‪ ,‬אין‬ ‫משתמשים פעם נוספת בשמן זה‪ .‬רוב השמן נשרף בצילינדר יחד עם הדלק‪.‬‬ ‫במנועי ‪ Sulzer RTA‬כל צילינדר מצויד בשתי שורות של חורי שימון‪ ,‬הקדוחים בחלקו העליון של‬ ‫הצילינדר‪ ,‬כשבכל שורה שישה‪-‬שמונה חורים‪ .‬משאבות בוכנאיות מיוחדות‪ ,‬בעלות ספיקה משתנה‪,‬‬ ‫מספקות את השמן בכמות מדודה אל משמנים )לובריקטורים(‪ ,‬המחוברים לנקודות הסיכה על‬ ‫השרוול‪ .‬הלובריקטורים הם‪ ,‬למעשה‪ ,‬שסתומים אל‪-‬חוזרים‪ ,‬המונעים חדירת גזי שריפה מן הצילינדר‬ ‫אל מערכת הסיכה‪ .‬פיזור השמן נעשה על ידי תעלות סיכה‪ ,‬המעובדות בדופן השרוול ופונות בזווית‬ ‫מטה‪ ,‬ועל ידי טבעות הבוכנה‪ ,‬המורחות את השמן לאורכו של השרוול‪.‬‬ ‫כדי להשיג סיכה יעילה‪ ,‬צריכים הלובריקטורים להזריק שמן לרווח שבין הטבעות העליונות של‬ ‫הבוכנה כשהיא בנמ"ע‪ .‬במנועי ‪ Sulzer‬מצויידים הלובריקטורים באקומולטור‪ ,‬מעין מצבר לחץ‪,‬‬ ‫הדוחף את שמן הסיכה לרווח שבין הטבעות רק כאשר הלחץ בצילינדר נמוך יחסית ומתחת לחץ‬ ‫האספקה של שמן הסיכה‪ :‬בזמן השטיפה‪ ,‬כשהבוכנה מתחת הלובריקטורים‪ ,‬ובסוף הדחיסה‪,‬‬ ‫כשהבוכנה מעל הלובריקטורים‪ .‬ביתר חלקי המחזור‪ ,‬כששורר בצילינדר לחץ גבוה‪ ,‬אספקת שמן‬ ‫לסיכת השרוול נפסקת‪.‬‬ ‫ספיקת המשאבות מותאמת לעומס על המנוע‪ ,‬והיא נשלטת באופן אוטומטי בהתאם לכמות הדלק‬ ‫המוזרקת‪ .‬בנוסף לכך‪ ,‬ניתן לשנות את כמות השמן לכל צילינדר בנפרד‪ ,‬למשל להגדיל את הכמות‬ ‫לאחר החלפת שרוול בתקופת ההרצה שלו‪.‬‬ ‫סיכת שרוולים בלתי‪-‬מספקת תגרום לתוצאות הבאות‪ :‬שחיקה מוגברת של טבעות הבוכנה‬ ‫והשרוולים‪ ,‬בריחת גזי שריפה בין הטבעות והשרוול‪ ,‬קורוזיה של השרוולים‪ ,‬התחממות יתר מקומית‬ ‫של השרוול והבוכנה‪ ,‬פגימת שטחי ההחלקה והיתפסות בוכנה‪.‬‬ ‫סיכת‪-‬יתר תגרום לתוצאות הבאות‪ :‬היווצרות משקעי פיח‪ ,‬היתפסות טבעות הבוכנה בחריציהן‪,‬‬ ‫הישברות טבעות בוכנה ודליפת גזים‪ ,‬זיהום מערכת הפליטה וחלל השטיפה בשמן )דבר העלול‬ ‫בתנאים מסוימים לגרום להתלקחות שריפה במאסף אוויר שטיפה(‪.‬‬ ‫שרטט סכמה של מערכת השמן עם ההסתעפויות הצדיות ותפקידיהן במנוע ראשי מסוג ראש‬ ‫צלב‪ .‬מהן המטלות של מערכת השימון במנוע? ]קיץ ‪[2007‬‬ ‫המערכת המוצגת בשרטוט היא של מנוע ‪ .Sulzer RTA‬לא מופיעים בשרטוט מכל השמן שמתחת‬ ‫למנוע והאביזרים המחוברים אליו )צינור מילוי‪ ,‬צינור מדידת גובה שמן‪ ,‬צינור אוורור‪ ,‬צינורות אל‬ ‫מפריד השמן וממנו(‪ .‬לחץ המערכת ‪ .4 bar‬לפין ראש הצלב מחוברים שני צינורות מפרקיים‪ .‬דרך‬ ‫אחד מסופק שמן בלחץ מוגבר למסב ראש הצלב והזחלנים ולמסב טלטל תחתון‪ .‬דרך השני מסופק‬ ‫שמן לקירור הבוכנה‪ .‬שימון הצילינדרים נעשה על ידי מערכת נפרדת‪.‬‬ ‫תפקידי מערכת השמן של מנוע ראש‪-‬צלב‪:‬‬ ‫א‪ .‬הקטנת החיכוך והשחיקה של המסבים‪ ,‬גלגלי השיניים והינע השרשרת‪.‬‬ ‫ב‪ .‬קליטת חום מן המסבים ומהחלקים הנעים האחרים איתם השמן בא במגע‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫מניעת קורוזיה של חלקי המנוע הפנימיים‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫קירור הבוכנות‪.‬‬ ‫ה‪ .‬הפעלת מנגנונים הידראוליים‪ ,‬כגון וסת מהירות הידראולי‪ ,‬סרוו‪-‬מוטור הידראולי להפיכת‬ ‫כיוון סיבוב וכו'‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫מערכת שמן סיכה של מנוע ראש‪-‬צלב ‪Sulzer RTA‬‬ ‫למטען טורבו‬ ‫משאבות הגברת לחץ‬ ‫מצנן שמן מנוע‬ ‫לקירור‬ ‫הבוכנה‬ ‫ברז דגימות שמן‬ ‫למסב ראש הצלב‬ ‫והזחלנים ולמסב טלטל‬ ‫תחתון )‪(12 bar‬‬ ‫מסנני ניקוי עצמי‬ ‫למסבי גל פיקות וגג"ש‬ ‫שסתום בקרת טמפ'‬ ‫מד‪-‬לחץ‪ ,‬חיישן‬ ‫התרעה‪ ,‬חיישן‬ ‫הדממה ל"נ‬ ‫למסב ראשי גל ארכובה‬ ‫צינור חלוקה לכל‬ ‫הצילינדרים‬ ‫משאבות ראשיות‬ ‫מסנני יניקה‬ ‫יניקה ממכל השמן‬ ‫מתחת למנוע דרך‬ ‫מסנן רשת גס‬ ‫באיור לשאלה מוצגת מערכת שימון של מנוע דיזל באנייה‪ .‬חלקים ‪ 1-10‬הם רכיבים של מערך האספקה‬ ‫של השמן‪ .‬חלקים ‪ A, B, C, D‬הם רכיבים במערך הכנת השמן‪) .‬א( מדוע יש הבדל באורך של שני‬ ‫הצינורות שבתוך מכל האגירה )חלק מס' ‪ ,(1‬המסומנים ב‪ a-‬וב‪) .b-‬ב( לחץ השמן במצנן )חלק מס' ‪(8‬‬ ‫חייב להיות גבוה יותר מלחץ מי הים‪ .‬הסבר מדוע‪) .‬ג( מהו תפקידו של חלק מס' ‪] ?11‬קיץ ‪[2005‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫א‪.‬‬ ‫צינור היניקה של משאבת המפריד הצנטריפוגלי )‪ (a‬ארוך יותר‪ ,‬כדי שזו תשאב את השמן יחד‬ ‫עם כל משקעי הלכלוך ו‪/‬או המים המצטברים בתחתית המכל‪ .‬צינור היניקה של משאבת השמן‬ ‫הראשית )‪ (b‬קצר יותר‪ ,‬כדי שהמשאבה לא תשאב משקעי לכלוך ומים אל המערכת‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫לחץ מי הים )או המים המתוקים( המקררים את השמן צריך להיות נמוך מלחץ שמן הסיכה‪ ,‬כדי‬ ‫שלא תהיה חדירת מים למערכת הסיכה אם אחד מצינורות המצנן נסדק או אינו אוטם‪ .‬במקום‬ ‫שמערכת שמן הסיכה תוצף במי‪-‬ים‪ ,‬המנוע יאבד שמן אל מערכת הקירור‪ ,‬והדבר יובחן על פי‬ ‫ירידת מפלס גובה השמן במכל הניקוז מתחת למנוע‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫חלק ‪ 11‬הוא צינור ניקוז‪ ,‬המצוייד במסנן רשת גס‪ ,‬המנקז את השמן מהיצוע אל מכל הניקוז‬ ‫מתחת למנוע‪ .‬השמן ניגר ליצוע ממסבי ראש הצלב‪ ,‬ממסבי הטלטלים‪ ,‬מהמסבים הראשיים‬ ‫ומהינע השרשרת או גלגלי השיניים המניעים את גל הפיקות‪.‬‬ ‫במנועי דיזל של שתי פעימות שיש להם ראשי צלב‪ ,‬הפועלים בעומסים גבוהים ובמהירויות סיבוב‬ ‫נמוכות‪ ,‬משתמשים בשימון הידרודינמי‪) .‬א( הסבר מהו שימון הידרודינמי‪) .‬ב( הסבר מהו מצב‬ ‫של שימון הידרודינמי גבולי ובאלו מקומות במנוע נוצר מצב כזה מדי פעם‪) .‬ג( ציין ארבע מטרות‬ ‫עיקריות שיש לשימון הצילינדר‪] .‬קיץ ‪[2004‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫במסבי החלקה בעלי סיכה הידרודינמית מפרידה בין שטחי המיסוב שכבת שמן דקה‪ ,‬הקראת‬ ‫"יתד שמן"‪ .‬התנועה הסיבובית של הציר בתוך המסב יוצרת בתנאים מסויימים אפקט שאיבה‪,‬‬ ‫וכתוצאה מכך נבנית במרווח שבין הציר והמסב יתד שמן‪ .‬השמן מסופק למסב על ידי משאבת‬ ‫שמן בלחץ נמוך יחסית )‪.(1.5-6 bar‬‬ ‫יתד השמן נוצרת אך ורק תוך הסתובבות הציר‪ .‬השמן מסופק בלחץ ‪ 1.5-6 kg/cm2‬ממערכת‬ ‫הסיכה‪ ,‬בדרך כלל מצידי המסב לאורך קו הציר האופקי‪ .‬כאשר הציר במנוחה‪ ,‬נוגעים שני שטחי‬ ‫המיסוב זה בזה‪ .‬עם התחלת סיבובו של הציר הוא מטפס על דופן המסב‪ ,‬בשל כוח החיכוך‪,‬‬ ‫ושכבת שמן אחת נדבקת לציר ואחת לקסווה‪ .‬גם למרווח דמוי היתד שבין משטחי ההחלקה‬ ‫נלחצת שכבת שמן דקה‪ ,‬היוצרת סיכה דקה‪ .‬עם עליית מהירות הציר גדלה כמות השמן‬ ‫הנלחצת בין המשטחים‪ ,‬וזאת משום שהציר פועל כמשאבת שינוי נפח‪ ,‬הבונה לחץ מסוים ביתד‬ ‫השמן‪ .‬עלייה נוספת של מהירות הציר גורמת להגדלת הלחץ שבין השכבות‪ ,‬כך ששמן הסיכה‬ ‫יכול לשאת את כל העומס הפועל על הציר‪ .‬במצב זה הציר מתחיל לרחף ולחץ השמן דוחף אותו‬ ‫כלפי הצד השני‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫שכבת שמן המפרידה לחלוטין בין שטחי המתכת נקראת שכבה עבה‪ .‬עובי שכבת השמן‬ ‫במסבים של מנועים הוא כמה אלפיות המילימטר כאשר הציר מסתובב במהירותו הנקובה‪ .‬אם‬ ‫יורדת מהירות הציר‪ ,‬אם פוחתת צמיגות השמן או אם גדל הלחץ על המסב‪ ,‬קטן עובי שכבת‬ ‫השמן עד ששוב נוצר מגע בין שני השטחים המתכתיים‪ ,‬אך העומס העיקרי מוסיף להיתמך על‬ ‫שכבת השמן‪ .‬מצב זה נקרא סיכה גבולית )‪ (boundary lubrication‬או סיכה בלתי‪-‬מושלמת‪,‬‬ ‫ובה מתקיימת מידה מסוימת של שחיקה‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫לסיכת שרוול הצילינדר מספר תפקידים‪:‬‬ ‫‪ .1‬להקטין את החיכוך בין טבעות הבוכנה לשרוול על ידי בניית שכבת שמן דקה ורצופה‪.‬‬ ‫‪ .2‬לאטום את המעבר בין הטבעות לשרוול הצילינדר‪ ,‬כדי למנוע בריחת גזים ואוויר דחוס‪.‬‬ ‫‪ .3‬לנטרל את ההשפעה הקורוזיבית של מוצרי השריפה‪ ,‬ועל ידי כך להגן על השרוול‪,‬‬ ‫הבוכנה והטבעות מפני קורוזיה‪.‬‬ ‫‪ .4‬לסלק משקעי פיח‪ ,‬כדי למנוע היתפסות טבעות הבוכנה ולשמור על ניקיון המנוע‪.‬‬ ‫‪ .5‬להוליך חום מטבעות הבוכנה אל השרוול מבלי להישרף‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫הסבר כיצד מכוונים את הלחץ ואת הטמפרטורה של הנוזלים הבאים במנוע של אנייה‪) :‬א( שמן‬ ‫הסיכה )ב( מי הקירור )ג( דלק‪] .‬קיץ ‪[1999‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫כיוון לחץ שמן הסיכה נעשה באמצעות שסתום ויסות‪ ,‬המורכב במקביל למשאבת השמן‬ ‫הראשית‪ .‬ניתן להקשיח או לרפות את קפיץ השסתום להשגת לחץ העבודה הרצוי‪ .‬במקרה של‬ ‫לחץ יתר‪ ,‬פורק השסתום את עודף הלחץ בחזרה ליניקת המשאבה‪ .‬במנועים בינוניים ואיטיים‬ ‫ניתן להרכיב שסתום ויסות גם במקביל לקו חלוקת השמן הראשי במנוע עצמו‪.‬‬ ‫כיוון טמפרטורת שמן הסיכה של המנוע נעשה באמצעות שסתום בקרה תלת‪-‬דרכי )תרמוסטט(‪,‬‬ ‫השולט על כמות השמן שתעבור דרך המצנן‪ .‬אם השמן קר מדי‪ ,‬פותח השסתום מעבר לקו עוקף‬ ‫מצנן‪.‬‬ ‫מחליף חום‬ ‫שסתום ויסות לחץ‬ ‫שסתום בקרה‬ ‫תלת‪-‬דרכי‬ ‫)תרמוסטט(‬ ‫משאבה‬ ‫כיוון טמפרטורת שמן הסיכה‬ ‫כיוון לחץ שמן סיכה‬ ‫תאר באמצעות תרשים כיצד מתבצעת אחת מתוך שלוש הפעולות הבאות‪) :‬א( סיבוב הטובלן של‬ ‫משאבת "בוש" סביב צירו כאשר המשאבה פועלת‪) .‬ב( ניקוי מסנן שמן )יחיד( בעת פעולתו‬ ‫)זרימת שמן דרכו(‪) .‬ג( סיכה של תותב צילינדר במנוע שאין בו מזרקי סיכה לתותב‪] .‬קיץ ‪[1999‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫סיכת הצילינדר במנוע בוכנאי פשוט נעשית בהתזה‪ .‬שמן היוצא‬ ‫ממסבי גל הארכובה והטלטלים פוגע בחלקים הנעים )טלטלים‪,‬‬ ‫לחיי ארכובות( וניתז על החלק התחתון של דפנות הצילינדרים‪.‬‬ ‫טבעות השמן שעל הבוכנות גורפות את עודף השמן תוך כדי‬ ‫תנועתן מטה ומורחות שכבת שמן דקה על הצילינדר תוך כדי‬ ‫תנועתן מעלה‪ .‬השמן נמרח עד לנקודה הגבוהה ביותר אליה‬ ‫מגיעה טבעת השמן העליונה כשהבוכנה בנמ"ע‪.‬‬ ‫סיכת טבעות הדחיסה והחלק העליון של שרוול הצילינדר‬ ‫נעשית על ידי פעולת השאיבה של טבעות הדחיסה עצמן‪ .‬שינוי‬ ‫הנפח והשאיבה מתאפשרים כתוצאה מהתנועה האנכית מעלה‬ ‫ומטה של הטבעות בתוך החריצים שלהן בתחילת מהלך‬ ‫הבוכנה מעלה ובתחילת מהלך הבוכנה מטה‪ .‬טבעת הדחיסה‬ ‫התחתונה שואבת את השמן מדופן שרוול הצילינדר אל החלל‬ ‫שבגב הטבעת ואחר כך סונקת אותו החוצה שוב אל דופן‬ ‫הצילינדר בצידה העליון‪ .‬טבעת הדחיסה שמעליה מבצעת‬ ‫אותה פעולה‪ ,‬וכך השמן עובר על פני שרוול הצילינדר מטבעת‬ ‫דחיסה אחת לשניה עד אשר הוא מגיע לטבעת העליונה‪.‬‬ ‫במקום זה השמן נשרף יחד עם הדלק‪ .‬זו הסיבה מדוע כל מנוע‬ ‫צורך שמן סיכה‪ ,‬גם כשהוא חדש ותקין לגמרי‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫סיכת הצילינדר במנוע בוכנאי‬ ‫פשוט‬ ‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫)א( הסבר בעזרת שרטוט את פעולת המערכת לסיכת צילינדרים במנוע ראשי של אנייה )בעל‬ ‫ראש צלב(‪) .‬ב( האם מורכבות טבעות שמן על בוכנות מנוע מסוג זה? נמק תשובתך‪] .‬קיץ ‪[1998‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫סיכת הצילינדרים במנוע ראש‪-‬צלב נעשית על ידי מערכת שימון נפרדת‪ .‬סביב הצילינדר קדוחים‬ ‫שישה עד שמונה קדחים‪ ,‬אליהם מחוברים משמנים )‪ .(lubricators‬כל המשמנים של אותו‬ ‫צילינדר מקבלים אספקת שמן בלחץ ממשאבה בוכנאית בעלת ספיקה משתנה‪ ,‬המונעת על ידי‬ ‫פיקה‪ .‬המשאבה מספקת למשמנים כמות מדודה של שמן‪ ,‬אשר מוזרקת על טבעות הבוכנה‪,‬‬ ‫ונשרפת בסופו של דבר עם הדלק בצילינדר‪ .‬המשמן מצויד בשסתום חד‪-‬כיווני‪ ,‬המונע חדירת‬ ‫גזי שריפה או אוויר דחוס אל מערכת השימון‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫במנועים מסוג זה לא מורכבות טבעות שמן‪ ,‬משום שכמות השמן המסופקת על ידי‬ ‫הלובריקטורים היא מדודה‪ ,‬ונשרפת בסופו של דבר יחד עם הדלק‪ .‬במנוע בוכנאי פשוט הטבעות‬ ‫גורפות את עודף השמן מן השרוול‪ ,‬והוא ניגר חזרה לאגן השמן‪.‬‬ ‫לובריקטור‬ ‫שרוול‬ ‫הצילינדר‬ ‫משאבת שמן בעלת ספיקה משתנה‬ ‫תרשים סכמתי של מערכת סיכת צילינדרים‬ ‫הסבר כיצד מבצעים כל אחת מהפעולות הבאות‪) :‬א( הורדת ספיקת הקיטור בדוד גזי פליטה‬ ‫)שיטה אחת(‪) .‬ב( הפסקת פעולת צילינדר אחד בלבד במנוע דיזל ימי‪) .‬ג( העלאת לחץ שמן‬ ‫במנוע‪) .‬ד( הורדת טמפרטורת מי הקירור של המנוע‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫העלאת לחץ השמן של המנוע נעשית על ידי הקשחה נוספת של הקפיץ בשסתום ויסות הלחץ‪.‬‬ ‫אם המשאבה היא משאבה חשמלית חיצונית‪ ,‬השסתום נמצא במקביל אליה‪ ,‬ופורק את עודף‬ ‫הלחץ ליניקת המשאבה‪ .‬שסתום זה משמש גם כשסתום ביטחון‪ .‬אם המשאבה היא משאבה‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫פנימית‪ ,‬השסתום מורכב בקצה צינור השמן הראשי בתוך המנוע‪ ,‬והוא פורק את עודף הלחץ‬ ‫לאגן השמן‪ .‬ראה שרטוט בעמ' ‪.1‬‬ ‫הסבר בעזרת מתווה כל אחת מהפעולות הבאות‪) :‬א( סיכת צילינדרים במנוע בלי משמני צילינדר‬ ‫)‪) .(lubricators‬ב( סיכת פין הבוכנה‪) .‬ג( סיכת מסבי הנדנדים‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1999‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫פין הבוכנה במנועים בינוניים הוא צף מלא‪ .‬מסב פין הבוכנה הוא מסב החלקה‪ ,‬המקבל אספקת‬ ‫שמן בלחץ מהמסב התחתון של הטלטל דרך קדח בטלטל עצמו‪ .‬מאחר שהפין אינו מסתובב‪,‬‬ ‫אלא נע בתנועת קשת‪ ,‬לא נוצרת בו סיכה הידרודינמית ויש צורך לספק שמן בלחץ לכל שטחי‬ ‫המיסוב ובמיוחד לצד התחתון של המסב‪ .‬הפין חלול ומצויד במספר קדחים‪ ,‬דרכם מתפלג השמן‬ ‫למסב פין הבוכנה ולשטחי המיסוב בבוכנה‪ .‬קיימים פינים המצויידים בתותב פנימי‪ ,‬המחלק את‬ ‫השמן לנקודות הסיכה‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫מסבי הנדנדים הם מסבי החלקה‪ .‬אספקת השמן מגיעה אל ציר הנדנדים באמצעות צנרת‬ ‫חיצונית או דרך מעברים פנימיים בתושבת הנדנד‪ .‬ציר הנדנדים חלול ואטום משני צדדיו‪ ,‬והשמן‬ ‫מתפלג אל מסב ההחלקה דרך מספר קדחים רדיאליים‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 7‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫שרטט תרשים של מערכת שמן חיצונית ופנימית של מנוע דיזל ימי‪ ,‬ראשי או עזר‪ ,‬לפי בחירתך‪.‬‬ ‫)ציין את סוג המנוע שבחרת‪ (.‬הסבר את אופן סיכת החלקים וכיצד ניתן לבצע שינוי בלחץ השמן‪.‬‬ ‫שרטט את המנגנון המיועד לכך‪] .‬קיץ ‪[1992‬‬ ‫המערכת המתוארת היא של מנוע עזר בעל מהירות בינונית‪.‬‬ ‫למסבי הנדנדים והשסתומים‬ ‫לגלגלי שיניים‬ ‫למסב פין‬ ‫בוכנה‬ ‫ולקירור‬ ‫הכתר‬ ‫למטען טורבו‬ ‫למסבי גל פיקות ומשאבות‬ ‫הזרקה‬ ‫מסנן כפול‬ ‫מצנן שמן‬ ‫סיכת מסב הנדנד‬ ‫קו חלוקה ראשי‬ ‫משאבת שמן‬ ‫מסנן רשת‬ ‫גס באגן‬ ‫השמן‬ ‫שסתום ויסות לחץ‬ ‫שמן‬ ‫משאבת פריימינג‬ ‫שרטוט סכמתי של סיכת פין הבוכנה במנוע בינוני‬ ‫אופן סיכת החלקים‬ ‫‪ .1‬מסבים ראשיים ‪ -‬השמן מסופק מצינור החלוקה הראשי דרך צינורות נפרדים אל המכסים‬ ‫העליונים של המסבים‪.‬‬ ‫‪ .2‬מסב טלטל ‪ -‬השמן מסופק מהמסב הראשי דרך קדח בגל הארכובה‪.‬‬ ‫‪ .3‬מסב פין בוכנה ‪ -‬השמן מסופק ממסב הטלטל דרך קדח בטלטל‪.‬‬ ‫‪ .4‬מסבי גל פיקות‪ ,‬נדנדים‪ ,‬משאבות הזרקה ‪ -‬השמן מסופק בצינורות ומעברים פנימיים‬ ‫מצינור החלוקה הראשי‪.‬‬ ‫‪ .5‬שרוולי הצילינדרים ‪ -‬התזת שמן מהמיסבים הראשיים ומסבי הטלטלים‪.‬‬ ‫‪ .6‬גלגלי שיניים ושרשראות ‪ -‬נחירי התזה‪ ,‬המקבלים אספקת שמן בלחץ מצינור החלוקה‬ ‫הראשי‪.‬‬ ‫‪ .7‬קירור בוכנות ‪ -‬סליל קרור היצוק בכתר ומקבל אספקת שמן ממסב פין הבוכנה; או צינור‬ ‫טלסקופי‪ ,‬דרכו מסופק שמן לחלל בין הכתר לחצאית; או התזת שמן ממסב פין הבוכנה‬ ‫על צידו הפנימי של כתר הבוכנה‪.‬‬ ‫‪ .8‬מסבי טורבינה ‪ -‬אספקה בלחץ‪ ,‬על פי רוב דרך נחיר הצערה‪ ,‬מצינור החלוקה הראשי‪.‬‬ ‫‪ .9‬משאבת הזרקה ‪ -‬אספקה בלחץ דרך צינורות ומעברים פנימיים מצינור החלוקה הראשי‪.‬‬ ‫שינוי לחץ השמן‬ ‫נעשה באמצעות שסתום ויסות לחץ‪ ,‬המורכב במקביל לצינור חלוקת השמן הראשי במנוע‪ .‬הכיוון‬ ‫נעשה על ידי הקשחה או הרפיית קפיץ השסתום‪ ,‬והוא פורק את עודף הלחץ לאגן השמן‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 8‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫בורג כיוון‬ ‫פריקת לחץ‬ ‫לאגן השמן‬ ‫צינור חלוקת שמן ראשי‬ ‫שרטוט סכמתי של שסתום כיוון לחץ שמן מנוע‬ ‫הסבר בעזרת מתווים את המערכות של מנוע דיזל ימי ראשי האלה‪) :‬א( מערכת קירור‪) .‬ב(‬ ‫מערכת שימון‪] .‬קיץ ‪[1991‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫למנוע אגן שמן יבש‪ ,‬המהווה חלק של היצוע‪ .‬שמן הסיכה הניתז מהמסבים הראשיים‪ ,‬מסבי‬ ‫הטלטלים ומסבי ראש הצלב מתנקז ליצוע וממנו אל מכל הניקוז מתחת למנוע‪ .‬השמן מקירור‬ ‫הבוכנות נאסף אל צינור משותף‪ ,‬וזורם חזרה למכל הניקוז בתחתית‪.‬‬ ‫למנוע זוג משאבות שמן ראשיות )בורגיות(‪ ,‬שאחת מהן בפעולה והשניה במצב הכן‪ .‬המשאבה‬ ‫יונקת ממכל הניקוז דרך מסנן רשת ומסנן גס חיצוני‪ .‬פתח צינור היניקה צריך להיות גבוה‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 9‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫מספיק‪ ,‬כדי למנוע שאיבת מים או משקעים שהצטברו בתחתית המכל‪ .‬השמן נסנק אל המנוע‬ ‫דרך מסנן עדין כפול בעל ניקוי עצמי ומחליף חום שמן סיכה המקורר במי‪-‬ים‪.‬‬ ‫במנועים בעלי קירור בוכנות בשמן‪ ,‬מתפצל הקו היוצא מן המצנן אל המנוע לשניים‪ :‬הסתעפות‬ ‫אחת לסיכת המסבים הראשיים והסתעפות שניה למסבי ראש הצלב והזחלנים‪ ,‬לקירור הבוכנות‬ ‫ולמסבי הטלטלים‪ .‬שסתום ויסות פרפרי מחלק את השמן לשתי המערכות‪.‬‬ ‫מפריד צנטריפוגלי שואב שמן ממכל הניקוז ומנקה את שמן המנוע ברציפות תוך כדי פעולתו‪.‬‬ ‫כאשר המנוע מודמם‪ ,‬ניתן להזרים את שמן המנוע ממכל התחתית אל מכל השמן המלוכלך‪,‬‬ ‫ולהשתמש בו כמכל שקיעה‪ .‬המפריד הצנטריפוגלי שואב את השמן ממכל השמן המלוכלך‬ ‫ומחזיר אותו לאחר ניקוי למכל הניקוז בתחתית‪.‬‬ ‫מילוי מהסיפון‬ ‫ריקון לסיפון‬ ‫מכל שמן‬ ‫מלוכלך‬ ‫מכל שמן‬ ‫מנוע‬ ‫למכל הניקוז‬ ‫בתחתית‬ ‫מסנן כפול‬ ‫ניקוי עצמי‬ ‫למסבי ראש‪-‬‬ ‫צלב‪ ,‬מסבי‬ ‫טלטלים‬ ‫וקירור בוכנות‬ ‫מצנן‬ ‫שסתום ניקוז‬ ‫משקעים ומים‬ ‫מחמם‬ ‫למסבים‬ ‫ראשיים‬ ‫שסתום פרפרי‬ ‫מפריד צנטריפוגלי‬ ‫מסנן גס‬ ‫משאבות ראשיות‬ ‫קופרדם‬ ‫מכל ניקוז מתחת‬ ‫למנוע‬ ‫מערכת שמן סיכה של מנוע ראש‪-‬צלב‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 10‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫שרטט תרשים של מערכת שמן חיצונית ופנימית של מנוע דיזל ימי‪ ,‬לפי בחירתך )ציין את סוג‬ ‫המנוע שבחרת ‪ -‬ראשי או עזר(‪ .‬הסבר את אופן סיכת החלקים‪ .‬הסבר כיצד ניתן לבצע שינוי‬ ‫בלחץ השמן‪ ,‬ושרטט את המנגנון המיועד לכך‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬ ‫המערכת המתוארת היא של מנוע ראש‪-‬צלב )‪.(MAN B&W‬‬ ‫קירור בוכנה‬ ‫למטען טורבו‬ ‫לשרשרת הנעת גל‬ ‫פיקות‬ ‫סעפת חלוקה‬ ‫למסבי ראש‪-‬‬ ‫הצלב‪ ,‬זחלנים‪,‬‬ ‫קירור בוכנות‬ ‫ומסבי טלטלים‬ ‫עינית‬ ‫מסננים עדינים ניקוי‬ ‫עצמי‬ ‫מצנן שמן מנוע‬ ‫סעפת איסוף‬ ‫שמן מקירור‬ ‫בוכנות‬ ‫שסתום ויסות ספיקה‬ ‫למכל הניקוז‬ ‫סעפת חלוקה למסבים‬ ‫ראשיים‬ ‫מסנן גס‬ ‫יצוע‬ ‫משאבות שמן‬ ‫מכל ניקוז מתחת למנוע‬ ‫מסנן רשת‬ ‫שרטוט סכמתי של מערכת שמן של מנוע ראש‪-‬צלב‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 11‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫אופן סיכת החלקים‬ ‫‪ .1‬מסבים ראשיים ‪ -‬השמן מסופק מסעפת החלוקה הראשית דרך צינורות נפרדים אל‬ ‫המכסים העליונים של המסבים‪.‬‬ ‫‪ .2‬מסבי ראש הצלב‪ ,‬הזחלנים והמובילים – על ידי צינורות טלסקופיים מסעפת החלוקה‬ ‫הראשית אל פיני ראש הצלב‪ .‬השמן הניתז מן המסבים ניגר אל תחתית היצוע וממנו אל‬ ‫מכל הניקוז בתחתית‪.‬‬ ‫‪ .3‬מסב טלטל – ממסב ראש הצלב דרך קדח בטלטל‪ .‬השמן הניתז מן המסב ניגר אל‬ ‫תחתית היצוע וממנו למכל הניקוז בתחתית‪.‬‬ ‫‪ .4‬קירור בוכנה – ממסב ראש הצלב דרך מעברים פנימיים במוט הבוכנה אל הכתר‪ .‬השמן‬ ‫החוזר מקירור הבוכנה יוצא מפין ראש הצלב דרך צינור טלסקופי‪ ,‬צינור חיצוני ועינית‬ ‫בקרה חזרה למכל הניקוז בתחתית‪.‬‬ ‫‪ .5‬מסבי גל פיקות ומשאבות הזרקה – על ידי מערכת שמן נפרדת‪ ,‬המבטיחה כי במקרה של‬ ‫דליפה ממשאבות ההזרקה לא תזדהם מערכת השמן של המנוע בדלק‪.‬‬ ‫‪ .6‬שרוולי הצילינדרים – מערכת שמן נפרדת‪ ,‬המספקת כמות מדודה של שמן צילינדרים‬ ‫מיוחד‪ .‬השמן נשרף בסופו של דבר עם הדלק בצילינדר‪.‬‬ ‫‪ .7‬גלגלי שיניים ושרשראות ‪ -‬נחירי התזה‪ ,‬המקבלים אספקת שמן בלחץ מצינור החלוקה‬ ‫הראשי‪ .‬השמן ניגר לתחתית היצוע‪.‬‬ ‫‪ .8‬מסבי טורבינה ‪ -‬אספקה מסעפת החלוקה הראשית‪.‬‬ ‫שינוי לחץ השמן‬ ‫נעשה באמצעות שסתום‪ ,‬המורכב במקביל למשאבת השמן הראשית‪ ,‬ומקשר בין היניקה לסניקה של‬ ‫המשאבה‪ .‬השסתום משמש בו‪-‬זמנית כשסתום ביטחון‪ .‬ניתן לבטל את הכוח שמפעיל קפיץ‬ ‫השסתום‪ ,‬כדי שהדיסקה תתרומם מעל התושבת בעת הפעלת המשאבה‪ ,‬כשהשמן במערכת עדיין‬ ‫קר‪.‬‬ ‫כדי לכוון את לחץ הפתיחה של השסתום‪ ,‬מסובבים את הכוש בכיוון סגירה עד אשר הדיסקה נשענת‬ ‫על התושבת‪ .‬ממשיכים לסובב באותו כיוון עד אשר האוגן התחתון נצמד אל האומים התחתונות‪ .‬כעת‬ ‫מכוונים את לחץ הפתיחה על ידי הקשחה או הרפיית הקפיץ באמצעות האומים של האוגן העליון‪.‬‬ ‫סיבוב הכוש שמאלה יגרום להרפיית הקפיץ‪ ,‬והאוגן התחתון יישען על האומים התחתונות‪ .‬סיבוב‬ ‫נוסף באותו כיוון יגרום להתרוממות דיסקת השסתום עד אשר השסתום ייפתח במלואו‪ .‬אם נסובב את‬ ‫הכוש ימינה‪ ,‬ייסגר תחילה השסתום באופן רגיל‪ ,‬ואחר כך יידרך הקפיץ והשסתום יפעל כשסתום‬ ‫ביטחון או ויסות לחץ‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 12‬מתוך ‪13‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫אומים‬ ‫אוגן עליון עם‬ ‫קדח חלק‬ ‫אוגן תחתון עם‬ ‫קדח בעל תבריג‬ ‫אום‬ ‫שסתום ויסות לחץ שמן סיכה‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכת שמן סיכה )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 13‬מתוך ‪13‬‬