רובר 10: שפוץ מנוע ט"ז.

 

כבר מתחילתו (של פרויקט שיפוץ המנוע העתיק) היה לי ברור כי אחד הקטעים המאתגרים ביותר בו יהיה פתרון בעיית מרימי השסתומים.

מה הם ומה היא הבעיה?

כפי שחזרתי והזכרתי לא פעם מנוע רובר 10/12 הוא מנוע פרימיטיבי שתוכנן בתחילת שנות השלושים של המאה הקודמת – כלומר לפני יותר משמונים שנה. אחד מפרטי התכנון המתקדמים יחסית שבו היו השסתומים העיליים, הכלולים בראש המנוע. הציור הבא מסביר את אופן הפעלתם:

merim1

The valves system 102 is the tappet.

כשמגיע תורו, דוחף הזיז (שעל גל הזיזים – ה camshaft) את המרים (tappet 102) כלפי מעלה. המרים מצידו דוחף את הדחיף (pushrod 101), וזה בתורו דוחף את הנדנד (65) המאלץ את השסתום (59) להפתח. כדי שהמרים יבצע תנועת מעלה\מטה בלבד, הוא נע בצילינדר קטן המגביל אותו לתנועה שכזו בלבד. כל צילינדר נמצא בדיוק מעל הזיז המתאים בגל הזיזים. על מנת שהמנוע יפעל בשקט, ועם בלאי מזערי הכרחי שתהיה התאמה טובה בין הצילינדר והמרים – בלעדי זאת המנוע ישמיע "דפיקות שסתומים" אופייניות, תתרחש שחיקה מהירה ויפגעו ביצועי המנוע (שאינם משהו גם כשהכל כמו חדש).

כזכור, המנוע המדובר פורק לגורמים לפני כארבעים וארבע שנים, והתגלגל מאז במחסנים מאובקים, קבור תחת גל סמרטוטים. בתקופה הארוכה הזאת החלידו הצילינדרים המדוברים. כך הם נראו עם תחילת העבודה:

cylinders

The tappets bores had been worned and rusty. Honning restored them but increased their diameter. Oversize tappets are nessecary  

חלודים וגם שחוקים (אובליים). היה ברור שהם זקוקים לטיפול כלשהו. אבל לא רק הם. גם כל המרימים שהיו ברשותי היו במצב ביש: שחוקים, פצועים, שרוטים וחלקם אפילו מתפרקים (ראו בהמשך). הרי תמונה אופיינית:

m1

A typical worn tappet

פתרון אפשרי (שכמוהו ננקט בצילינדרים הראשיים של המנוע) הוא לנעוץ שרוולים בצילינדרים, בעלי קוטר קטן מקוטר המרימים המקורי, ולהשחיז את המרימים לקוטר החדש. לאכזבתי נאמר לי קטגורית על ידי אנשי ה"אומן" כי את זאת אינם יכולים לעשות, או בניסוחם "את זה אי אפשר לעשות". מה כן באפשרותם לעשות? הם יכולים להסיר את החלודה ולהחזיר את הקדח למעגליות על ידי השחזה מעגלית (honing). כמובן שהתוצאה היא הגדלת קוטר הצילנדרים – מה שהופך את כל המרימים שברשותי – או ברשות אחד ממקורות החלפים לרובר – לבלתי מתאימים. קוטר המרימים המקוריים הוא 20.60 מ"מ – וקוטר הקדחים אחרי ההשחזה עלה ל 21.00 מ"מ, עליה של 0.40 מ"מ בלתי נסבלת למשימה אליה נועדו המרימים.

מה לעשות? הפתרון הראשון שעלה על הדעת הוא ציפוי המרימים בכרום קשה עד למידה החדשה. ציפוי כזה מתנגד היטב לשחיקה – יתר על כן, בחיכוך בין שני משטחי מתכת עדיף שכל משטח יהיה ממתכת מסוג שונה; כך פוחת הסיכון לתפיסה ופוחתת השחיקה. מאידך, שכבת כרום בעובי 0.20 מ"מ נחשבת לשכבה עבה וקיים סיכון מסויים שהיא תתקלף – ואז אנא אנו באים.

ניגשתי ל"המשפץ" והם ניתקלו בקשיים רבים בביצוע הציפוי. החומר ממנו עשויים המרימים לא סופח אליו את הכרום, טענו.

זה המיטב שהתקבל אחרי נסיונות חוזרים ונשנים:

chrom

Efforts to hard chrome coating the used tappets had failed

לאחר הציפוי יש למסור את החלק המצופה להשחזה למידה – במקרה זה השחזת centerless – אבל אני החלטתי לבדוק גם אפשרויות אחרות.

ראשית התקשרתי למייק אוונס באנגליה. מייק הוא מהנדס בהכשרתו ומזה כארבעים שנה מייצר חלפים אלטרנטיביים (לאורגינליים שייצורם פסק) למכוניות רובר ישנות. מייק אמר שהוא מכיר מישהו המסוגל לייצר מרימי שסתומים over size לרובר. אבל אחרי בדיקה חזר אלי ואמר כי הנ"ל פרש, ואינו מכיר מישהו אחר.

במקביל נברתי באוסף המרימים המשומשים שלי, שנאסף במשך שנים רבות, כדי לראות מה ניתן ללמוד מהם. וכאן התברר משהו מעניין. מקובל לחשוב שמנועי רובר 10/12 יוצרו ללא שינוי מ 1934 ועד 1947 – ומסתבר שלא כך הדבר. כמו חלקים רבים אחרים ברובר, עד שהגיעו לסוף דרכם עברו החלקים תהליך מתמיד ורצוף של "ברירה טבעית".

הדורות הראשונים היו פשוט מטילי ברזל יציקה, מלאים, שנחרטו למידה. זה ייצור פשוט יחסית אבל בעל חסרון מהותי: המרימים כבדים מאד. הכובד הזה מעמיס את מערכת הפעלת השסתומים ופוגע בביצועי המנוע (הדרך להפחית את המשקל הזה עד לאפס היא לעבור לגל זיזים עליון). אי לכך, השלב הבא בהתפתחות המרימים היה יצור מרימים חלולים:

therties2

An early hollow 2 components tapet – machined. The hole is to let the air get out

איך מייצרים מרימים חלולים? על הפתרון עלינו תוך כדי תהיה על תפקיד החורים שבתחתית המרים,

botto2

ניסור אחד המרימים הישנים אישר את ההשערה:

cut1

A cut throgh a hollow tappet

המרים עשוי משני חלקים: התחתון הוא גליל חלול (עובי הדופן כ 3 מ"מ), והעליון הוא מכסה, מעין פקק, הנלחץ אליו. תפקיד החורים הוא פשוט לשחרר את האוויר בעת הלחיצה – אוויר דחוס אינו רצוי בתוך המבנה הזה.

אמנם ביצועי מנועי רובר 10/12 השתפרו לאחר השינוי – אך גם הוצאות הייצור עלו. אילכך, במנועים שיוצרו לאחר מלחמת העולם אנו מוצאים גרסה נוספת, דור שלישי:

m2

3d generation tappet, lighter

כאן גוף הגליל חלול, בעל חורים גדולים להקטנת המשקל, יצוק, והמכסה כבוש אליו. בסדרות גדולות יציקה היא דרך יעילה להקטנת הוצאות.

ממחקר זה התברר גם איך לייצר מרימים חדשים, O.S. – וגם שכדאי לייצרם במפעל עם ציוד מתקדם (CNC), המאפשר תכנות חד פעמי וייצור העתקים זהים אחריו, בכל מספר רצוי. אחרי בירורים בחוגים יודעי דבר פניתי למפעל "להבה" בחולון שלשמחתי נאות לקבל על עצמו את המשימה.

דבר ראשון, שלח אותי דוד, המנהל, הביתה להכין שיעורים. המשימה היתה למצוא סוג פלדה הניתנת לחיסום, ושמקדם ההתפשטות האורכית שלה זהה לזה של פלדת יציקה – ממנה עשוי בלוק המנוע. במרווחים הצפופים שבין הקדח והמרים זו דרישה חיונית. הכנתי את הטבלה הבאה:

matching expansion coefficent of hard steel to the engine steel

 

מקדם התפשטות

גידול ב 85 מעלות (20 מ"מ)

הפרש לעומת ברזל יציקה ב85 מעלות

הפרש ב 145 מעלות

‫‫פלדת כרום מנגן לצמנטציה 5115 ‪SAE‬‬

12.0

0.014

0.002

0.004

פלדת כסף SAE W1

10.4

0.012

0.000

0.000

פלדת שמן ‪SAE O1 ‬‬

10.6

0.012

0.000

0.000

פלדת כלים SAE D2‫ ‬

10.4

0.012

0.000

0.000

פלדת כלים SAE D6‬‬

10.8

0.013

0.001

0.002

פלדת כרום ניקל ‫ ‬‬SAE 3115

12.1

0.014

0.002

0.004

פלדת כרום ניקל מוליבדן SAE 8620

12.2

0.015

0.003

0.006

פלדת כרום ניקל מוליבדן SAE 4130

10.1

0.011

0.001-

0.002-

פלדת כרום ניקל מוליבדן SAE 4140

12.2

0.015

0.003

0.006

פלדת כרום ניקל מוליבדן SAE 4340

11.5

0.014

0.003

0.006

פלדת יציקה

10.4

0.012

0.000

0.000

ממנה ניתן לראות כי פלדת כסף, פלדת שמן ופלדת כלים מתאימות למשימה. דוד ואנשיו בחרו בפלדת כלים, הם תכנתו, חרטו את החלקים, כבשו אותם זה לזה, וחיסמו בתנור. עתה הגיע תור ההשחזה למידה המדוייקת. לשם כך הכין לי דוד ארבעה גלילים לבדיקה, בקוטר 20.75, 20.85, 20.95 ו 20.01 מ"מ. שלושת הראשונים נכנסו לקדחים – והרביעי לא. אי לכך הוחלט להשחיז למידה 20.98. גליל בדיקה נוסף אישר כי זו המידה הנכונה. מוני השחיז – ויש!

new-tapet2

The machined oversize tappet

new-tapet1

Bottom part

שמונה מרימישסתומים חדשים, קלילים, מחוסמים ומדוייקים החליקו למקומם, ושלב נוסף בשיקום המנוע העתיק הסתיים.

זו גם ההזדמנות להודות לדוד למוני ולאנשיהם על שיתוף הפעולה הנפלא והסבלנות בה התייחסו לשיגיונותי.

NEXT

 PREV