EMD 645

Motor de vehículo de motor

EMD 645
Un motor EMD 12-645E3 turboalimentado, instalado en una locomotora de la clase Iarnród Eireann 071
Visión general
Fabricante	División Electro-Motive de General Motors
También llamado	E-Engine y F-Engine
Producción	1965-1983; carreras limitadas a lo largo de la década de 1990
Diseño
Configuración	45 ° V en V6 , V8 , V12 , V16 o V20
Desplazamiento	De 5160 a 12,900 pulgadas cúbicas (84,6 a 211,4 L) de 645 pulgadas cúbicas (10,6 L) por cilindro
Diámetro interior del cilindro	9+1 ⁄ 16  pulg. (230 mm)
Golpe del pistón	10 pulg. (254 mm)
Material de bloque	elementos de acero estructural planos, formados y laminados, y forjados de acero, integrados en una pieza soldada
Material de la cabeza	hierro fundido, uno por cilindro
Tren de válvulas	Puertos de admisión en cada camisa de cilindro, 4 válvulas de escape en cada culata
Índice de compresión	14,5: 1
Rango de RPM
Inactivo	200
Línea roja	950
Combustión
Sobrealimentador	Uno o dos sopladores tipo Roots
Turbocompresor	Sencillo, accionado por embrague
Sistema de combustible	Inyector unitario
administración	Mecánico ( gobernador Woodward )
Tipo de combustible	Diesel
Sistema de aceite	Sistema de lubricación forzada , cárter húmedo
Sistema de refrigeración	Enfriado por líquido
Producción
Salida de potencia	750 a 4200 caballos de fuerza (560 a 3130 kW)
Cronología
Predecesor	EMD 567
Sucesor	EMD 710

El EMD 645 es una familia de motores diesel que fue diseñada y fabricada por la División Electro-Motive de General Motors . Mientras que la serie 645 estaba diseñada principalmente para uso en locomotoras , motores marinos y estacionarios , una versión de 16 cilindros impulsaba el prototipo de camión de transporte 33-19 "Titan" diseñado por la división Terex de GM .

La serie 645 fue una evolución de la serie 567 anterior y un precursor de la serie 710 posterior . Presentada por primera vez en 1965, la serie EMD 645 se mantuvo en producción bajo pedido mucho después de que fue reemplazada por el 710, y la mayoría de las 645 piezas de servicio todavía están en producción. La serie de motores EMD 645 cuenta actualmente con el respaldo de Electro-Motive Diesel, Inc. , que compró los activos de la División Electro-Motive de General Motors en 2005.

En 1951, EW Kettering escribió un artículo para la ASME titulado Historia y desarrollo del motor de locomotora de General Motors serie 567 , ^[1] que detalla los obstáculos técnicos que se encontraron durante el desarrollo del motor 567. Estas mismas consideraciones se aplican a los 645 y 710, ya que estos motores eran una extensión lógica del 567C, al aplicar un aumento del diámetro interior del cilindro, 645, y un aumento del diámetro interior del cilindro y un aumento de la carrera, 710, para lograr una mayor potencia de salida, sin cambiando el tamaño externo de los motores, o su peso, logrando así mejoras significativas en caballos de fuerza por unidad de volumen y caballos de fuerza por unidad de peso.

Historia

Los motores de la serie 645 entraron en producción en 1965. Como la serie 567 había alcanzado sus límites en aumentos de potencia, se necesitaba un desplazamiento mayor; esto se logró aumentando el diámetro de 8+1 ⁄ 2  pulg. (216 mm) en la serie 567 a 9+1 ⁄ 16  pulg. (230 mm) en la serie 645, manteniendo la misma carrera y altura de plataforma. Si bien el cárter se modificó a partir de la serie 567, los motores 567C y posteriores (o los motores 567 que se han modificado a las especificaciones 567C, a veces denominados motores 567AC o 567BC) pueden aceptar piezas de servicio de la serie 645, como conjuntos de potencia . Por el contrario, el motor 567E emplea un bloque de la serie 645E con conjuntos de potencia de la serie 567.

Todos los motores 645 utilizan un soplador Roots o un turbocompresor para la limpieza de cilindros. Para los motores con turbocompresor, el turbocompresor es impulsado por engranajes y tiene un embrague centrífugo que le permite actuar como un ventilador centrífugo a bajas velocidades del motor (cuando el flujo de los gases de escape y la temperatura por sí solos son insuficientes para impulsar la turbina) y un turbocompresor puramente impulsado por el escape. a velocidades más altas. El turbocompresor puede volver a actuar como un sobrealimentador durante las demandas de grandes aumentos en la potencia de salida del motor. Si bien es más costoso de mantener que los sopladores Roots, EMD afirma que este diseño permite reducir "significativamente" el consumo de combustible y las emisiones, mejorar el rendimiento a gran altitud e incluso un aumento de hasta un 50 por ciento en la potencia nominal máxima en comparación con los motores Roots. desplazamiento del motor.

Los caballos de fuerza para los motores de aspiración natural (incluidos los motores Roots de dos tiempos) generalmente se reducen un 2.5 por ciento por cada 1,000 pies (300 m) sobre el nivel medio del mar, una tremenda penalización en los 10,000 pies (3,000 m) o mayores elevaciones que varios países occidentales de EE. UU. y los ferrocarriles de Canadá funcionan, y esto puede representar una pérdida de energía del 25 por ciento. La turboalimentación elimina eficazmente esta reducción de potencia.

La serie 645 tiene una velocidad máxima del motor de entre 900 y 950 revoluciones por minuto (rpm), un aumento sobre la velocidad máxima de 800 a 900 rpm para la serie 567. Una velocidad del motor de 900 rpm era esencial para las aplicaciones de generadores de energía estacionarios de 60 Hz y ciertas locomotoras de pasajeros equipadas con sistemas de "potencia de cabecera" trifásicos de 60 Hz y 480 voltios. Cuando se usa únicamente con fines de tracción, la velocidad del motor varía según la posición del acelerador. La velocidad máxima de 950 rpm del motor 645F resultó ser demasiado alta, comprometiendo así su confiabilidad, y el motor de reemplazo, el 710G, volvió a la velocidad máxima de 900 rpm.

EMD construyó un demostrador SD40 (número 434) en julio de 1964 para probar en campo el motor 16-645E3, seguido de otros ocho demostradores SD40 (números 434A a 434H) y un demostrador GP40 (número 433A) en 1965. En diciembre de 1965 y enero de 1966 , EMD construyó tres demostradores SD45 (números 4351 a 4353) para probar en campo el motor 20-645E3.

Cuando el motor 645 entró en producción en 1965, se introdujo una gran serie de nuevos modelos de locomotoras. La versión turbo se utilizó en la Serie 40 de EMD ( GP40 , SD40 y SD45 ) en 3.000 caballos de fuerza (2.200 kW), forma de dieciséis cilindros y en 3.600 caballos de fuerza (2.700 kW), forma de veinte cilindros. EMD también introdujo la Serie 38 Roots-blown ( GP38 , SD38 ) y la Serie 39 turboalimentada de doce cilindros ( GP39 , SD39 ). Todos estos modelos de locomotoras comparten ampliamente componentes y subsistemas comunes, lo que reduce significativamente los costos y aumenta la intercambiabilidad. ElGP38-2 y SD40-2 se convirtieron en los modelos más populares de la serie y entre los modelos de locomotoras más populares jamás construidos. ^[2]

Comenzando con la introducción de los motores de la serie 645, la convención de nomenclatura de modelos de EMD generalmente aumentó los diseños de modelos en diez (como con las series 40, 50, 60 y 70). El número se redujo en uno para las versiones de doce cilindros (como las series 39, 49 y 59); reducido en dos para las versiones Roots-blown (para la serie 38); y aumentado en cinco para las versiones de mayor potencia (como las series 45 y 75).

A diferencia de la serie 645, el 710 no se ofrece de fábrica como un modelo Roots-blown, pero nada en el diseño básico de ese motor impide tal oferta. Sin embargo, un par de sopladores Roots que serían necesarios para una serie 710 de Roots-blown probablemente serían demasiado grandes (demasiado largos) para caber en el espacio disponible de la caja de la caja, y hacer una caja especial solo para los pocos que probablemente se pedirían ser económicamente defectuoso. Por lo tanto, cualquier motor 710 que use sopladores Roots necesitaría que los sopladores se agreguen al motor después de la entrega.

Especificaciones (muchas son comunes a los motores 567 y 710)

Todos los motores 645 son motores en V de dos tiempos y 45 grados . Cada cilindro tiene un desplazamiento de 645 pulgadas cúbicas (10,57 L) , de ahí el nombre; con un calibre de 9+1 ⁄ 16 pulgadas (230 mm), una carrera de 10 pulgadas (254 mm) y una relación de compresión de 14,5: 1. El motor tiene undiseño uniforme con cuatroválvulas de escape tipo asiento en la culata y puertos de extracción de aire de carga dentro de los lados de los cilindros. Todos los motores usan un solo árbol de levas en cabeza por banco, con válvulas de escape operadas por dos lóbulos de levas (cada uno de los cuales opera dos válvulas de escape a través de un "puente") y un lóbulo de levas para operar el inyector unitario ^[3]que está en el centro de las cuatro válvulas de escape. Los balancines están equipados con rodillos para reducir la fricción, mientras que los actuadores de válvulas hidráulicas se utilizan para reducir el juego de las válvulas. Los motores 710 posteriores a 1995 emplean inyectores de unidad electrónica , sin embargo, estos inyectores todavía utilizan una bomba de pistón accionada por árbol de levas, como en los inyectores que no son EFI.

Los cilindros de cada par en V están directamente opuestos entre sí, y dado que todas las bielas están siempre en compresión, las bielas utilizan un sistema simple de bielas de "horquilla" en un banco de cilindros y bielas de "cuchilla" en el otro (con la misma accidente cerebrovascular en ambas orillas). Como todas las bielas están alternativamente en compresión o tensión a lo largo de los cuatro ciclos del motor, la competencia General Electric en su serie de motores 7FDL usa bielas maestro-esclavo "articuladas" (con una carrera ligeramente más larga en el banco con bielas articuladas). ^[4] Los motores están equipados con un ventilador Roots simple o doble , o con un solo turbocompresor asistido mecánicamente, según la potencia de salida requerida.

Para el mantenimiento, un conjunto de potencia , que consta de una culata, camisa de cilindro, pistón, soporte de pistón y vástago de pistón, se puede reemplazar individualmente de forma relativamente fácil y rápida. El bloque del motor está hecho de piezas de acero estructural planas, formadas y laminadas y piezas forjadas de acero soldadas en una sola estructura (una "soldadura"), por lo que se puede reparar fácilmente con herramientas de taller convencionales.

Disposición del motor 16-645 y orden de encendido. 8-, 12- y 20-645 tienen arreglos similares, con el banco derecho numerado secuencialmente antes del banco izquierdo, por lo que un 20-645 tendría cilindros # 1-10 en el banco derecho y # 11-20 en el izquierdo. Banco. La parte delantera del motor está en la parte trasera de la locomotora; la parte trasera del motor está en la parte delantera de la locomotora.

• Orientación: La "parte delantera" del motor (el regulador del motor y el extremo de la bomba de fluido) se encuentra en realidad en el extremo trasero de la locomotora, inmediatamente adyacente al sistema de refrigeración y suministro de refrigerante de la locomotora; la "parte trasera" del motor (el sistema de inducción y el generador de tracción o el extremo del alternador) se encuentra en el extremo delantero de la locomotora, inmediatamente adyacente al armario eléctrico de la locomotora.
• Rotación: La rotación del motor es en el sentido convencional de las agujas del reloj, visto desde el "frente" del motor, pero en el sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde la parte delantera de la locomotora. Las instalaciones marinas y estacionarias están disponibles con un motor giratorio a la izquierda o a la derecha.
• Orden de abrir fuego
  • Ocho cilindros: 1, 5, 3, 7, 4, 8, 2, 6 ^[5]
  • Doce cilindros: 1, 7, 4, 10, 2, 8, 6, 12, 3, 9, 5, 11 ^[6]
  • Dieciséis cilindros: 1, 8, 9, 16, 3, 6, 11, 14, 4, 5, 12, 13, 2, 7, 10, 15 ^[7]
  • Veinte cilindros: 1, 19, 8, 11, 5, 18, 7, 15, 2, 17, 10, 12, 3, 20, 6, 13, 4, 16, 9, 14 ^[8]
• Válvulas de escape: cuatro por cilindro
• Cojinetes principales
  • Ocho cilindros: 5 (cigüeñal de una pieza)
  • Doce cilindros: 7 (cigüeñal de una pieza)
  • Dieciséis cilindros: 10 (cigüeñal de dos piezas, clavado y atornillado en el medio)
  • Veinte cilindros: 12 (cigüeñal de dos piezas, clavado y atornillado en el medio)
• Inyección de combustible: inyector unitario ; Inyector unitario electrónico en motores posteriores a 1995
• Arranque del motor
  • Generador de tracción de CA: motores de arranque eléctricos duales, arrancadores de 64 voltios conectados en paralelo en las primeras aplicaciones, arrancadores de 32 voltios conectados en serie en las últimas aplicaciones
  • Generador de tracción DC: campo de la serie Generator
  • Generador de energía CA: arrancadores neumáticos dobles en la mayoría de las aplicaciones de motores estacionarios
• Motor de control
  • Regulador de locomotora Woodward PGE, o equivalente, en motores mecánicos; Unidad de control de motor EMD en motores electrónicos
• Peso (modelos con turbocompresor E3B)
  • Ocho cilindros: 22,050 libras (10,0 toneladas)
  • Doce cilindros: 28.306 libras (12,8 toneladas)
  • Dieciséis cilindros: 36,425 libras (16,5 toneladas)
  • Veinte cilindros: 43,091 libras (19,5 toneladas)

Versiones

IDENTIFICACIÓN	Cilindros	Inducción	RPM nominales	Potencia (hp)	Potencia (MW)	Introducido	Aplicaciones
8-645C [9]	8	Soplador (1)	900	1100	0,8		EMD G18AR, clase DBR de Nueva Zelanda
6-645E	6	Soplador (1)	900	750	0,6	1967	Ferrocarriles victorianos clase Y (G6B)
8-645E	8	Soplador (1)	900	1000	0,75	1966	SW1000 , SW1001 , V / clase Line P , Victorian clase Ferrocarriles T (tercera serie) / clase H , CIE 201 Clase (reconstruido), RENFE Clase 310
12-645E	12	Soplador (2)	900	1500	1.1	1968	EMD MP15DC , [10] GM G22 Series , EMD SW1500 , EMD GP15-1 CIE 001 Class (reconstruido), Commonwealth Railways clase NJ , M / V Liberty Star , SJ Class T44
16-645E	dieciséis	Soplador (2)	900	2000	1,5	1966	GP38 , GP38-2 , SD38 , SD38-2 , NSWGR 422 Class , Victorian Railways X class (segunda y tercera serie), EMD G26 , RENFE Class 319
8-645E3	8	Turbocompresor	900	1650	1.2		Serie GP15T , MP15T , FGC 254
12-645C	12	Soplador (2)	900	1650	1.2		EMD G22AR, clase CC de Nueva Zelanda
12-645E3	12	Turbocompresor	900	2300	1,7	1968	GP39 , GP39-2 , SD39 , CIE 071 , GT22 , British Rail Class 57
16-645E3	dieciséis	Turbocompresor	900	3000	2.2	1965	GP40 , GP40-2 , GP40P , GP40P-2 , GP40TC , SD40 , SD40A , SD40-2 , SD40T-2 , SDP40 , SDP40F , F40PH , clase Commonwealth Ferrocarriles CL (original), la clase Australian National AL (original), WAGR L Clase , Clase VR C , GT26CW , Clase DSB MZ (serie I – II) [11]
20-645E3	20	Turbocompresor	900	3600	2,7	1965	SD45 , SD45-2 , F45 , FP45 , EMD DDM45 , DSB Clase MZ (serie III-IV) [11]
16-645E3A	dieciséis	Turbocompresor	950	3300	2.5	1969	DDA40X (motor dual) , RENFE Clase 333
20-645E3A	20	Turbocompresor	950	4200	3.1	1970	SD45X
8-645E3B	8	Turbocompresor	904	1514-1666	1.1-1.2		Propuesto
12-645E3B	12	Turbocompresor	904	2380-2570	1.8-1.9		JT22CW , clase V / Línea A , clase V / Línea N (segunda serie),
16-645E3B	dieciséis	Turbocompresor	904	3195-3390	2.4-2.5		F40C , Nueva Gales del Sur 81 Locomotora , Australian Nacional de la Clase BL , V / Line clase G (original), NSB Di 4 , OSD Clase ME , [11] M62M Rail Polska
20-645E3B	20	Turbocompresor	904	3765-3960	2.8-3.0		SD45T-2
12-645E3C	12	Turbocompresor	900	2510	1.8		Clase V / Línea N (primera serie), clase DFT de Nueva Zelanda , clase 2300 de Queensland Railways
16-645E3C	dieciséis	Turbocompresor	950	3300	2.5		British Rail Class 59 , Pacific National XRB class , Freight Australia XR class , VL class (Australia), Commonwealth Railways CL class (versiones reconstruidas), Australian National ALF class , TCDD DE33000 , F40PH -2, SD40E, Henschel DE3300
16-645E4	dieciséis	Turbocompresor	900	3300	2,46	1973	Camión de transporte Terex 33-19 "Titan" [12]
16-645F	dieciséis	Turbocompresor	950	3500	2.6	1977	GP40X , GP50 , SD40X , SD50
12-645F3B	12	Turbocompresor	950	2800	2.1		GP49
16-645F3B	dieciséis	Turbocompresor	950	3600	2,7		EMD FT36HCW-2 - Serie Korail 7000; MPI MPXpress MP36PH-3S y -3C, clase CFCLA ​​RL , clase V / Line G (reconstruido)

Versiones estacionarias / marinas

Como la mayoría de los motores EMD, el 645 también se vende para aplicaciones marinas y estacionarias.

Las instalaciones estacionarias y marinas están disponibles con un motor giratorio a la izquierda o a la derecha.

Los motores marinos se diferencian de los motores ferroviarios y estacionarios principalmente en la forma y profundidad del cárter de aceite del motor, que ha sido alterado para adaptarse a los movimientos de balanceo y cabeceo que se encuentran en las aplicaciones marinas.

La velocidad del motor

• Completo . . 900 RPM para generación de energía de 60 Hz; 750 RPM para generación de energía de 50 Hz; variable hasta 900 RPM para aplicaciones marinas
• Inactivo . . 350 RPM
• Índice de compresión . . 16: 1

Caballos de fuerza del freno (clasificación del ABS)

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

Ver también

• EMD 567
• EMD 710
• EMD 1010

Referencias

1. Kettering, EW (29 de noviembre de 1951). Historia y desarrollo del motor de locomotora de General Motors serie 567 . Reunión anual de ASME 1951. Atlantic City, Nueva Jersey: División Electro-Motive, General Motors Corporation.
2. Foster, Gerald (1996). Una guía práctica de trenes . Boston, Nueva York: Houghton Mifflin Company.
3. Patente de Estados Unidos 1.981.913
4. Los conjuntos de energía de servicio están disponibles de EMD y de la competencia, como "Horquilla", N / P 40118490, "Hoja", N / P 40118491 y "Parcial" (ni "Horquilla" ni "Hoja"), N / P 40173918.
5. uniforme: un evento de encendido cada 45 grados de rotación del cigüeñal; Los pares de cilindros directamente opuestos siempre disparan con una separación de 45 °.
6. Disparo extraño: idealmente, se produciría un evento de ignición cada 30 ° de rotación del cigüeñal; sin embargo, cada par de cilindros siempre dispara con una separación de 45 °. Como resultado, los intervalos de cocción se alternan entre 45 ° y 15 °.
7. uniforme: un evento de encendido cada 22,5 ° de rotación del cigüeñal. Dado que cada par de cilindros siempre dispara con una separación de 45 °, el motor dispara de izquierda a izquierda, derecha y derecha.
8. Cocción impar: Para lograr una cocción uniforme, los intervalos de cocción deben ser de 18 °. Sin embargo, cada par de cilindros siempre dispara con una separación de 45 °. Como resultado, los intervalos de cocción se alternan entre 9 ° y 27 °.
9. Los motores 8-645C eran motores 8-567C que se actualizaron con 645 "conjuntos de potencia"; normalmente, un motor 645 emplea un bloque E o F y su designación es 645E o 645F; el motor 567 tiene un cárter de aceite y un montaje de bastidor significativamente diferentes que el motor 645 o 710 posterior, por lo tanto, un motor "645C" es un híbrido, posiblemente clasificado como un motor 645, pero físicamente más parecido a un motor 567 anterior
10. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 18 de diciembre de 2012 . Consultado el 26 de enero de 2013 .
11. Christensen, Peter; John Poulsen (1999). Motor Material 5: Med motor fra GM (en danés). bane bøger. pag. 100. ISBN 87-88632-79-2.
12. "Formulario de transportista Terex 33-19 No. GMD 1946" . Canadá: División Terex de General Motors Corporation. Diciembre de 1974. p. 1. Archivado desde el original (PDF) el 11 de mayo de 2012 . Consultado el 30 de agosto de 2010 . HP bruta a 900 RPM ... 3300

Enlaces externos

• Houk, Randy (14 de diciembre de 2012). "La historia de los motores diésel EMD" . Museo del Ferrocarril del Pacífico Sudoeste . Archivado desde el original el 22 de julio de 2014 . Consultado el 5 de enero de 2015 .
• Cook, Preston (abril de 2010). "El motor diesel Electro-Motive 645" (PDF) . Railfan & Railroad : 40–47. ISSN  0163-7266 . Consultado el 15 de junio de 2016 .
• Cook, Preston (2007). "Historia de los EMD 645 y 710" . Sociedad de Entusiastas de los Remolcadores de las Américas . Consultado el 15 de junio de 2016 .