EMD 645 - EMD 645

EMD 645
Uma EMD 12-645E3 motor turbo, instalado em uma Iarnród Eireann 071 classe locomotiva
Visão geral
Fabricante	Divisão Electro-Motive da General Motors
Também chamado	E-Engine e F-Engine
Produção	1965–1983; tiragens limitadas na década de 1990
Layout
Configuração	45 ° Vee em V6 , V8 , V12 , V16 ou V20
Deslocamento	5.160 a 12.900 cu in (84,6 a 211,4 L) 645 cu in (10,6 L) por cilindro
Diâmetro do cilindro	9+1 ⁄ 16  pol. (230 mm)
Curso do pistão	10 pol. (254 mm)
Material de bloco	membros de aço estrutural planos, formados e laminados, e forjados de aço, integrados em uma soldagem
Material de cabeça	ferro fundido, um por cilindro
Trem de válvula	Portas de admissão em cada camisa de cilindro, 4 válvulas de escape em cada cabeça de cilindro
Taxa de compressão	14,5: 1
Faixa RPM
Ocioso	200
linha Vermelha	950
Combustão
Supercharger	Um ou dois sopradores do tipo Roots
Turbocompressor	Simples, acionado por embreagem
Sistema de combustível	Unidade Injetor
Gestão	Mecânico ( governador Woodward )
Tipo de combustível	Diesel
Sistema de óleo	Sistema de lubrificação forçada , cárter úmido
Sistema de refrigeração	Resfriado a líquido
Saída
Potência da saída	750 a 4.200 hp (560 a 3.130 kW)
Cronologia
Antecessor	EMD 567
Sucessor	EMD 710

O EMD 645 é uma família de motores diesel que foi projetada e fabricada pela Divisão Electro-Motive da General Motors . Enquanto a série 645 era destinada principalmente ao uso de locomotivas , motores marítimos e estacionários , uma versão de 16 cilindros movia o protótipo de caminhão de transporte 33-19 "Titan" projetado pela divisão Terex da GM .

A série 645 foi uma evolução da série 567 anterior e um precursor da série 710 posterior . Introduzida pela primeira vez em 1965, a série EMD 645 permaneceu em produção sob demanda muito tempo depois de ter sido substituída pela 710, e a maioria das peças de serviço 645 ainda estão em produção. A série de motores EMD 645 é atualmente suportada pela Electro-Motive Diesel, Inc. , que comprou os ativos da Divisão Electro-Motive da General Motors em 2005.

Em 1951, EW Kettering escreveu um artigo para a ASME intitulado História e Desenvolvimento do Motor Locomotivo da General Motors Série 567 , que descreve detalhadamente os obstáculos técnicos encontrados durante o desenvolvimento do motor 567. Essas mesmas considerações se aplicam aos 645 e 710, já que esses motores eram uma extensão lógica do 567C, aplicando um aumento do diâmetro do cilindro, 645, e um aumento do diâmetro do cilindro e um aumento do curso, 710, para alcançar uma maior saída de potência, sem mudando o tamanho externo dos motores, ou seu peso, conseguindo assim melhorias significativas na potência por unidade de volume e potência por unidade de peso.

História

Os motores da série 645 entraram em produção em 1965. Como a série 567 atingiu seus limites em aumentos de potência, um deslocamento maior foi necessário; isso foi conseguido aumentando o furo de 8+1 ⁄ 2  pol. (216 mm) na série 567 a 9+1 ⁄ 16  pol. (230 mm) na série 645, mantendo o mesmo curso e altura do convés. Embora o cárter da série 567 tenha sido modificado, os motores 567C e posteriores (ou motores 567 que foram modificados para as especificações 567C, às vezes referidos como motores 567AC ou 567BC) podem aceitar peças de serviço da série 645, como conjuntos de potência . Por outro lado, o motor 567E emprega um bloco da série 645E com conjuntos de potência da série 567.

Todos os 645 motores utilizam um soprador Roots ou um turbocompressor para limpeza de cilindros . Para motores turboalimentados, o turboalimentador é acionado por engrenagem e tem uma embreagem centrífuga que permite que ele atue como um soprador centrífugo em baixas rotações do motor (quando o fluxo de gás de escape e a temperatura por si só são insuficientes para acionar a turbina) e um turboalimentador puramente acionado pelo escapamento em velocidades mais altas. O turboalimentador pode voltar a atuar como um superalimentador durante as demandas de grandes aumentos na potência de saída do motor. Embora seja mais caro de manter do que os sopradores Roots, a EMD afirma que este projeto permite uma redução "significativa" do consumo de combustível e das emissões, melhor desempenho em alta altitude e até um aumento de até 50 por cento na potência nominal máxima em relação aos motores Roots-soprados para o mesmo deslocamento do motor.

A potência para motores naturalmente aspirados (incluindo motores Roots-blown de dois tempos) é geralmente reduzida em 2,5 por cento por 1.000 pés (300 m) acima do nível médio do mar, uma penalidade tremenda a 10.000 pés (3.000 m) ou altitudes maiores que vários oeste dos EUA e as ferrovias do Canadá operam, e isso pode representar uma perda de energia de 25 por cento. A turbocompressão elimina efetivamente essa redução de potência.

A série 645 tem uma rotação máxima do motor entre 900 e 950 rotações por minuto (rpm), um aumento em relação à velocidade máxima de 800 a 900 rpm da série 567. Uma rotação do motor de 900 rpm era essencial para aplicações de gerador de energia estacionária de 60 Hz e certas locomotivas de passageiros equipadas com 60 Hz, sistemas trifásicos de "potência" de 480 volts. Quando usado exclusivamente para propósitos de tração, a rotação do motor varia dependendo da posição do acelerador. A velocidade máxima de 950 rpm do motor 645F provou ser muito alta, comprometendo sua confiabilidade, e o motor substituto, o 710G, reverteu para a velocidade máxima de 900 rpm.

A EMD construiu um demonstrador SD40 (número 434) em julho de 1964 para testar em campo o motor 16-645E3, seguido por outros oito demonstradores SD40 (números 434A a 434H) e um demonstrador GP40 (número 433A) em 1965. Em dezembro de 1965 e janeiro de 1966 , A EMD construiu três demonstradores SD45 (números 4351 a 4353) para testar em campo o motor 20-645E3.

Quando o motor 645 entrou em produção em 1965, uma grande série de novos modelos de locomotivas foi introduzida. A versão turboalimentada foi usada na série 40 da EMD ( GP40 , SD40 e SD45 ) em 3.000 cavalos (2.200 kW), forma de dezesseis cilindros e em 3.600 cavalos (2.700 kW), forma de vinte cilindros. A EMD também introduziu a série 38 Roots-blown ( GP38 , SD38 ) e a série 39 turboalimentada de doze cilindros ( GP39 , SD39 ). Todos esses modelos de locomotivas compartilham amplamente componentes e subsistemas comuns, reduzindo significativamente os custos e aumentando a intercambiabilidade. A GP38-2 e a SD40-2 se tornaram os modelos mais populares da série e estão entre os modelos de locomotiva mais populares já construídos.

Começando com a introdução dos motores da série 645, a convenção de nomenclatura de modelo da EMD geralmente aumentou os designs de modelo em dez (como nas séries 40, 50, 60 e 70). O número foi reduzido em um para as versões de doze cilindros (como as séries 39, 49 e 59); reduzido em dois para as versões Roots-blown (para a série 38); e aumentado em cinco para versões de alta potência (como as séries 45 e 75).

Ao contrário da série 645, o 710 não é oferecido de fábrica como um modelo Roots-blown, mas nada no design básico desse motor impede tal oferta. No entanto, um par de sopradores Roots que seriam necessários para uma série Roots-blown 710 provavelmente seria muito grande (muito longo) para caber no espaço disponível da carroceria, e fazer uma carroceria especial apenas para os poucos prováveis ​​de serem encomendados seria ser economicamente insalubre. Portanto, qualquer motor 710 usando sopradores Roots precisaria dos sopradores adicionados ao motor após a entrega.

Especificações (muitas são comuns aos motores 567 e 710)

Todos os 645 motores são motores V de dois tempos e 45 graus . Cada cilindro tem um deslocamento de 645 polegadas cúbicas (10,57 L) , daí o nome; com um furo de 9+1 ⁄ 16 polegadas (230 mm), um curso de 10 polegadas (254 mm) e uma taxa de compressão de 14,5: 1. O motor é umprojeto uniflow com quatro válvulas de escape do tipo gatilho na cabeça do cilindro e portas de exaustão de ar de admissão nas laterais dos cilindros. Todos os motores usam uma única árvore de cames à cabeça por banco, com válvulas de escape operadas por dois lóbulos de came (cada um dos quais opera duas válvulas de escape através de uma "ponte") e um lóbulo de came para operar a Unidade injetora que está no centro dos quatro escapes válvulas. Os balancins são equipados com rolos para reduzir o atrito, enquanto os atuadores de válvula hidráulica são usados ​​para reduzir a folga da válvula. Os motores 710 pós-1995 empregam injetores de Unidade Eletrônica , no entanto, esses injetores ainda utilizam uma bomba de pistão acionada por eixo de comando, como em injetores não EFI.

Os cilindros em cada par em V estão diretamente opostos um ao outro, e uma vez que todas as hastes estão sempre em compressão, as hastes de conexão usam um sistema simples de hastes de "garfo" em um banco de cilindros e hastes de "lâmina" no outro (com o mesmo acidente vascular cerebral em ambas as margens). Como todas as hastes estão alternadamente em compressão ou tensão ao longo de todos os quatro ciclos do motor, a concorrente General Electric em sua série de motores 7FDL usa bielas mestre-escravo "articuladas" (com um curso ligeiramente mais longo na margem com hastes articuladas). Os motores são fornecidos com um único soprador Roots ou duplo , ou um único turbocompressor assistido mecanicamente, dependendo da potência necessária.

Para manutenção, um conjunto de energia , consistindo de uma cabeça de cilindro, camisa de cilindro, pistão, suporte do pistão e haste do pistão pode ser substituído individualmente de forma relativamente fácil e rápida. O bloco do motor é feito de membros de aço estrutural planos, moldados e laminados e aço forjado soldados em uma única estrutura (uma "soldagem"), de modo que pode ser facilmente reparado com ferramentas de oficina convencionais.

Arranjo do motor 16-645 e ordem de disparo. 8-, 12- e 20-645 têm arranjos semelhantes, com a margem direita sendo numerada sequencialmente antes da margem esquerda, então um 20-645 teria cilindros # 1-10 na margem direita e # 11-20 na margem esquerda Banco. A frente do motor está na parte traseira da locomotiva; a parte traseira do motor está na frente da locomotiva.

• Orientação: A "frente" do motor (o governador do motor e a extremidade da bomba de fluido) está na verdade na extremidade traseira da locomotiva, imediatamente adjacente ao sistema de refrigeração e suprimento de líquido refrigerante da locomotiva; a "traseira" do motor (o sistema de indução e gerador de tração ou extremidade do alternador) fica na extremidade dianteira da locomotiva, imediatamente adjacente ao quadro elétrico da locomotiva.
• Rotação: a rotação do motor ocorre no sentido horário convencional, visto da "frente" do motor, mas no sentido anti-horário, visto da frente da locomotiva. Instalações marítimas e estacionárias estão disponíveis com motor giratório esquerdo ou direito.
• Ordem de despedida
  • Oito cilindros: 1, 5, 3, 7, 4, 8, 2, 6
  • Doze cilindros: 1, 7, 4, 10, 2, 8, 6, 12, 3, 9, 5, 11
  • Dezesseis cilindros: 1, 8, 9, 16, 3, 6, 11, 14, 4, 5, 12, 13, 2, 7, 10, 15
  • Vinte cilindros: 1, 19, 8, 11, 5, 18, 7, 15, 2, 17, 10, 12, 3, 20, 6, 13, 4, 16, 9, 14
• Válvulas de escape: Quatro por cilindro
• Rolamentos principais
  • Oito cilindros: 5 (virabrequim de uma peça)
  • Doze cilindros: 7 (virabrequim de uma peça)
  • Dezesseis cilindros: 10 (virabrequim de duas peças, preso e aparafusado no meio)
  • Vinte cilindros: 12 (virabrequim de duas peças, preso e aparafusado no meio)
• Injeção de combustível: Unidade injetora ; Unidade injetora eletrônica em motores pós-1995
• Partida do motor
  • Gerador de tração AC: motores de partida elétricos duplos, starters de 64 volts conectados em paralelo nas primeiras aplicações, starters de 32 volts conectados em série nas últimas aplicações
  • Gerador de tração DC: campo de série do gerador
  • Gerador de energia CA: partidas pneumáticas duplas na maioria das aplicações de motores estacionários
• Controle do motor
  • Regulador de locomotiva Woodward PGE, ou equivalente, em motores mecânicos; Unidade de controle de motor EMD em motores eletrônicos
• Peso (modelos turboalimentados E3B)
  • Oito cilindros: 22.050 libras (10,0 toneladas)
  • Doze cilindros: 28.306 libras (12,8 toneladas)
  • Dezesseis cilindros: 36.425 libras (16,5 toneladas)
  • Vinte cilindros: 43.091 libras (19,5 toneladas)

Versões

Versões estacionárias / marítimas

Como a maioria dos motores EMD, o 645 também é vendido para aplicações estacionárias e marítimas.

Instalações estacionárias e marítimas estão disponíveis com motor giratório esquerdo ou direito.

Os motores marítimos diferem dos motores ferroviários e estacionários principalmente na forma e profundidade do reservatório de óleo do motor, que foi alterado para acomodar os movimentos de rolamento e inclinação encontrados em aplicações marítimas.

Velocidade do motor

• Cheio . . 900 RPM para geração de energia de 60 Hz; 750 RPM para geração de energia de 50 Hz; variável até 900 RPM para aplicações marítimas
• Ocioso . . 350 RPM
• Taxa de compressão . . 16: 1

Potência de freio (classificação ABS)

• Motores Modelo 645E6 - 900 RPM
  • 8 cilindros. . . 0,1050
  • 12 cilindros. . . 1500
  • 16 cilindros. . . 1950
• Motores Modelo 645E7C / F7B - 800 RPM / 900 RPM
  • 8 cilindros. . . . ---- / 1525
  • 12 cilindros. . . .2305 / 2550
  • 16 cilindros. . . 0,3070 / 3400
  • 20 cilindros. . . .3600 / 4000

Veja também

• EMD 567
• EMD 710
• EMD 1010

Referências

links externos

• Houk, Randy (14 de dezembro de 2012). "A história dos motores diesel EMD" . Museu Ferroviário Pacific Southwest . Arquivado do original em 22 de julho de 2014 . Retirado em 5 de janeiro de 2015 .
• Cook, Preston (abril de 2010). "The Electro-Motive 645 Diesel Engine" (PDF) . Railfan & Railroad : 40–47. ISSN  0163-7266 . Retirado em 15 de junho de 2016 .
• Cook, Preston (2007). "História do EMD 645 e 710" . Sociedade de Entusiastas de Rebocadores das Américas . Retirado em 15 de junho de 2016 .