EMD 645 - EMD 645

EMD 645
083 engine.jpg
Двигатель с турбонаддувом EMD 12-645E3, установленный в Iarnród Eireann 071 класс локомотив
Обзор
ПроизводительЭлектро-двигательный отдел из Дженерал Моторс
Также называемыйE-Engine и F-Engine
Производство1965–1983; ограниченные тиражи в 1990-е годы
Макет
Конфигурация45 ° Vee в V6, V8, V12, V16, или же V20
СмещениеОт 5,160 до 12,900 куб. Дюймов
(От 84,6 до 211,4 л)
645 у.е. в (10,6 л) на цилиндр
Диаметр цилиндра9 1⁄16 дюйм (230 мм)
Ход поршня10 дюймов (254 мм)
Блокировать материалплоские, формованные и катаные конструкционные стальные элементы и стальные поковки, интегрированные в сварка
Голова материалчугун, по одному на цилиндр
КлапанВпускные каналы в каждой гильзе цилиндра, 4 выпускных клапана в каждой головке блока
Коэффициент сжатия14.5:1
Диапазон оборотов
Праздный200
Красная линия950
Горение
НагнетательОдин или два воздуходувки Рутса
ТурбокомпрессорОдиночный, с приводом от сцепления
Топливо системаИнжектор установки
УправлениеМеханический (Woodward губернатор )
Тип топливаДизель
Масляная системаПринудительная смазка система, Мокрый картер
Система охлажденияС жидкостным охлаждением
Выход
Выходная мощностьОт 750 до 4200 л.с.
(От 560 до 3130 кВт)
Хронология
ПредшественникEMD 567
ПреемникEMD 710

В EMD 645 это семья дизельные двигатели который был разработан и изготовлен Электро-двигательный отдел из Дженерал Моторс. В то время как серия 645 предназначалась в первую очередь для локомотив, морской и стационарный двигатель использование, одна 16-цилиндровая версия приводила в действие 33-19 «Титан» опытный образец грузовая машина разработан GM Terex разделение.

645 серия была развитием более ранней 567 серия и предшественник более позднего 710 серии. Серия EMD 645, впервые представленная в 1965 году, продолжала производиться по индивидуальным заказам еще долгое время после того, как была заменена на 710, и большинство запасных частей 645 все еще производятся. Серия двигателей EMD 645 в настоящее время поддерживается Electro-Motive Diesel, Inc., которая приобрела активы Electro-Motive Division у General Motors в 2005 году.

В 1951 году Э. В. Кеттеринг написал статью для КАК Я озаглавленный, История развития локомотивного двигателя General Motors серии 567,[1] в котором подробно рассказывается о технических препятствиях, которые возникли при разработке двигателя 567. Те же соображения применимы к 645 и 710, поскольку эти двигатели были логическим продолжением 567C, за счет увеличения диаметра цилиндра на 645 и увеличения диаметра цилиндра. и увеличение хода, 710, для достижения большей выходной мощности без изменения внешнего размера двигателей или их веса, тем самым достигая значительного увеличения мощности на единицу объема и мощности на единицу веса.

История

Двигатели серии 645 начали производство в 1965 году. Поскольку серия 567 достигла предела увеличения мощности, потребовался больший рабочий объем; это было достигнуто за счет увеличения сверлить из 8 1⁄2 дюймов (216 мм) на серии 567 до 9 1⁄16 дюйм (230 мм) на серии 645, сохраняя при этом тот же Инсульт и высота палубы. Хотя картер двигателя был модифицирован по сравнению с серией 567, двигатели 567C и более поздние версии (или двигатели 567, которые были модифицированы в соответствии со спецификациями 567C, иногда называемые двигателями 567AC или 567BC) могут принимать запасные части серии 645, такие как силовые агрегаты. И наоборот, в двигателе 567E используется блок серии 645Е с силовыми агрегатами серии 567.

Все двигатели 645 используют либо Воздуходувка корней или турбокомпрессор для продувки цилиндров. Для двигателей с турбонаддувом турбокомпрессор имеет шестеренчатый привод и имеет центробежную муфту, которая позволяет ему действовать как центробежный нагнетатель на низких оборотах двигателя (когда одного потока выхлопных газов и температуры недостаточно для привода турбины) и турбонагнетателя с чисто выхлопным приводом. на более высоких скоростях. Турбокомпрессор может вернуться к работе в качестве нагнетателя при необходимости значительного увеличения выходной мощности двигателя. Хотя обслуживание и более дорогое обслуживание, чем у воздуходувок Рутса, EMD утверждает, что эта конструкция позволяет «значительно» снизить расход топлива и выбросы, улучшить характеристики на большой высоте и даже на 50% увеличить максимальную номинальную мощность по сравнению с двигателями Рутса за те же объем двигателя.

Мощность для без наддува Мощность двигателей (включая двухтактные двигатели с наддувом) обычно снижается на 2,5 процента на 1000 футов (300 м) над средним уровнем моря, что является огромным штрафом на высоте 10000 футов (3000 м) или выше, на которых работают несколько западных железных дорог США и Канады. , а это может составить 25% потери мощности. Турбонаддув эффективно устраняет это снижение характеристик.

Серия 645 имеет максимальную частоту вращения двигателя от 900 до 950 оборотов в минуту (об / мин), что выше максимальной скорости от 800 до 900 об / мин для серии 567. Частота вращения двигателя 900 об / мин была необходима для стационарных электрогенераторов с частотой 60 Гц и некоторых пассажирских локомотивов, оборудованных трехфазными системами "головного блока" на 480 Вольт, 60 Гц. При использовании исключительно для тяги обороты двигателя варьируются в зависимости от положения дроссельной заслонки. Максимальная скорость 950 об / мин двигателя 645F оказалась слишком высокой, что поставило под угрозу его надежность, и замененный двигатель, 710G, вернулся к максимальной скорости 900 об / мин.

EMD построила демонстрационный образец SD40 (номер 434) в июле 1964 года для полевых испытаний двигателя 16-645E3, за которым последовали еще восемь демонстраторов SD40 (номера 434A - 434H) и демонстрационный образец GP40 (номер 433A) в 1965 году. В декабре 1965 и январе 1966 года. EMD построила три демонстратора SD45 (номера с 4351 по 4353) для полевых испытаний двигателя 20-645E3.

Когда двигатель 645 поступил в производство в 1965 году, была представлена ​​большая серия новых моделей локомотивов. Версия с турбонаддувом использовалась в EMD. 40 серии (GP40, SD40 и SD45 ) мощностью 3000 л.с. (2200 кВт), шестнадцатицилиндровым двигателем и 3600 л.с. (2700 кВт), двадцатицилиндровым двигателем. EMD также представила Roots-blown 38 серии (GP38, SD38 ) и с турбонаддувом, двенадцатицилиндровый 39 серии (GP39, SD39 ). Все эти модели локомотивов имеют общие компоненты и подсистемы, что значительно снижает стоимость и увеличивает взаимозаменяемость. В GP38-2 и SD40-2 стали самыми популярными моделями серии и одними из самых популярных когда-либо построенных моделей локомотивов.[2]

Начиная с выпуска двигателей серии 645, в соответствии с соглашением об именах моделей EMD дизайн моделей увеличился на десять (например, для серий 40, 50, 60 и 70). Число было уменьшено на один для версий с двенадцатью цилиндрами (таких как серии 39, 49 и 59); уменьшено на два для версий Roots-blown (для 38-й серии); и увеличен на пять для версий с большей мощностью (например, серии 45 и 75).

В отличие от серии 645, 710 не предлагается с завода как модель с надуванием корней, но ничто в базовой конструкции этого двигателя не препятствует такому предложению. Тем не менее, пара воздуходувок Roots, которая потребуется для серии 710 с продувкой Roots, вероятно, будет слишком большой (слишком длинной), чтобы поместиться в доступном пространстве кузова, и изготовление специального кузова только для очень немногих, кто, вероятно, будет заказан, будет быть экономически несостоятельным. Следовательно, любой двигатель 710, использующий воздуходувки Рутса, потребует установки нагнетателей в двигатель после доставки.

Технические характеристики (многие общие для двигателей 567 и 710)

Все двигатели 645 двухтактный 45 градусов V-образные двигатели. Каждый цилиндр 645 кубических дюймов (10,57 л) смещение, отсюда и название; с сверлить из 9 1⁄16 дюймов (230 мм), a Инсульт 10 дюймов (254 мм) и коэффициент сжатия 14,5: 1. Двигатель - это непоточный дизайн с четырьмя кукла выпускные клапаны в головке цилиндров и отверстия для выпуска наддувочного воздуха по бокам цилиндров. Все двигатели используют одинарный верхний распредвал на каждую группу, с выпускными клапанами, управляемыми двумя кулачками (каждый из которых управляет двумя выпускными клапанами через «мост») и одним кулачком для управления Инжектор[3] который находится в центре четырех выпускных клапанов. Коромысла оснащены роликами для уменьшения трения, а гидравлические приводы клапанов используются для уменьшения люфта клапана. Пост-1995 710 двигателей используют Электронные насос-форсунки однако в этих форсунках по-прежнему используется поршневой насос с приводом от распределительного вала, как и в форсунках без EFI.

Цилиндры в каждой V-образной паре расположены прямо напротив друг друга, и поскольку все штоки всегда находятся в состоянии сжатия, в шатунах используется простая система штоков-вилок на одном блоке цилиндров и штоков-ножей на другом (с одинаковыми штрих по обоим берегам). Поскольку все штоки попеременно сжимаются или растягиваются на протяжении всех четырех циклов двигателя, участник General Electric в двигателях серии 7FDL используются «шарнирно-сочлененные» шатуны «ведущий-ведомый» (с немного более длинным ходом по берегу с шарнирно-сочлененными стержнями).[4] Двигатели бывают одинарными или сдвоенными. Воздуходувка корней или один турбонагнетатель с механическим усилителем, в зависимости от требуемой выходной мощности.

Для обслуживания силовая сборка, состоящий из головки цилиндра, гильзы цилиндра, поршня, держателя поршня и штока поршня, можно относительно легко и быстро заменить по отдельности. Блок двигателя выполнен из плоского, формованного и катаного конструкционная сталь элементы и стальные поковки, сваренные в единую конструкцию («сварную конструкцию»), поэтому ее можно легко отремонтировать с помощью обычных инструментов в мастерской.

Устройство двигателя 16-645 и порядок его работы. 8-, 12- и 20-645 имеют аналогичное расположение, при этом правый берег нумеруется последовательно перед левым, поэтому у 20-645 цилиндры № 1–10 в правом берегу и № 11–20 - в левом. банк. Передняя часть двигателя находится в задней части локомотива; задняя часть двигателя находится в передней части локомотива.
  • Ориентация: «Передняя часть» двигателя (регулятор двигателя и конец жидкостного насоса) фактически находится в задней части локомотива, непосредственно рядом с системой подачи охлаждающей жидкости и охлаждения локомотива; «Задняя часть» двигателя (индукционная система и тяговый генератор или сторона генератора переменного тока) находится в передней части локомотива, непосредственно рядом с электрическим шкафом локомотива.
  • Вращение: двигатель вращается в обычном направлении по часовой стрелке, если смотреть «спереди» двигателя, но против часовой стрелки, если смотреть спереди локомотива. Судовые и стационарные установки доступны с двигателем с левым или правым вращением.
  • Порядок стрельбы
    • Восьмицилиндровый: 1, 5, 3, 7, 4, 8, 2, 6[5]
    • Двенадцать цилиндров: 1, 12, 7, 4, 3, 10, 9, 5, 2, 11, 8, 6[6]
    • Шестнадцать цилиндров: 1, 8, 9, 16, 3, 6, 11, 14, 4, 5, 12, 13, 2, 7, 10, 15[7]
    • Двадцать цилиндров: 1, 19, 8, 11, 5, 18, 7, 15, 2, 17, 10, 12, 3, 20, 6, 13, 4, 16, 9, 14[8]
  • Выпускные клапаны: четыре на цилиндр
  • Основные подшипники
    • Восьмицилиндровый: 5 (неразъемный коленвал)
    • Двенадцать цилиндров: 7 (цельный коленчатый вал)
    • Шестнадцать цилиндров: 10 (двухсекционный коленчатый вал, скрученный и прикрученный посередине)
    • Двадцать цилиндров: 12 (двухсекционный коленчатый вал, скрученный и прикрученный посередине)
  • Впрыск топлива: Инжектор; Электронный насос-форсунка в двигателях после 1995 г.
  • Запуск двигателя
    • Тяговый генератор переменного тока: сдвоенные электрические пусковые двигатели, параллельно подключенные стартеры на 64 В на ранних этапах эксплуатации, последовательно подключенные на 32 В стартеры на поздних этапах применения.
    • Тяговый генератор постоянного тока: Генератор последовательного поля
    • Электрогенератор переменного тока: двойные пневматические пускатели в большинстве стационарных двигателей
  • Контроль двигателя
    • Woodward Регулятор локомотива PGE или аналог в двигателях без EFI; Блок управления двигателем EMD в двигателях с EFI
  • Вес (модели E3B с турбонаддувом)
    • Восьмицилиндровый: 22050 фунтов (10,0 тонн)
    • Двенадцать цилиндров: 28 306 фунтов (12,8 тонны)
    • Шестнадцать цилиндров: 36 425 фунтов (16,5 тонны)
    • Двадцать цилиндров: 43091 фунт (19,5 тонны)

Версии

Я БЫЦилиндровИндукцияНоминальная частота вращенияМощность (л.с.)Мощность (МВт)ВведеноПриложения
8-645C[9]8Воздуходувка (1)90011000.8EMD G18AR, Новая Зеландия DBR класс
6-645E6Воздуходувка (1)9007500.61967Викторианские железные дороги класса Y (G6B)
8-645E8Воздуходувка (1)90010000.751966SW1000, SW1001, V / Line P класс, Викторианские железные дороги T-класс (3-я серия) / H-класс, Класс CIE 201 (перестроен), RENFE класс 310
12-645E12Воздуходувка (2)90015001.11968EMD MP15DC,[10] GM G22 серии, EMD SW1500, EMD GP15-1 CIE 001 класс (перестроен), Класс Commonwealth Railways NJ, Т / х Liberty Star, SJ Класс T44
16-645E16Воздуходувка (2)90020001.51966GP38, GP38-2, SD38, SD38-2, Класс NSWGR 422, Викторианские железные дороги X класса (2-я и 3-я серии), EMD G26, RENFE класс 319
8-645E38Турбокомпрессор90016501.2GP15T, MP15T, FGC 254 серии
12-645C12Воздуходувка (2)90016501.2EMD G22AR, Новая Зеландия класс DC
12-645E312Турбокомпрессор90023001.71968GP39, GP39-2, SD39, CIE 071, GT22, Британский железнодорожный класс 57
16-645E316Турбокомпрессор90030002.21965GP40, GP40-2, GP40P, ГП40П-2, GP40TC, SD40, SD40A, SD40-2, SD40T-2, SDP40, SDP40F, F40PH, Класс CL (Оригинал), Австралийский национальный класс AL (Оригинал), WAGR L Класс, VR C Класс, GT26CW, DSB Класс MZ (серии I – II)[11]
20-645E320Турбокомпрессор90036002.71965SD45, SD45-2, F45, FP45, EMD DDM45, DSB Класс MZ (серии III – IV)[11]
16-645E3A16Турбокомпрессор95033002.51969DDA40X (сдвоенный двигатель), RENFE класс 333
20-645E3A20Турбокомпрессор95042003.11970SD45X
8-645E3B8Турбокомпрессор9041514-16661.1-1.2Предложил
12-645E3B12Турбокомпрессор9042380-25701.8-1.9JT22CW, V / Line A класс, V / Line N класс (2-я серия),
16-645E3B16Турбокомпрессор9043195-33902.4-2.5F40C, Локомотив класса 81 Новый Южный Уэльс, Австралийский национальный класс BL, V / Line G класс (оригинал), NSB Di 4, DSB класса ME,[11] M62M Rail Polska
20-645E3B20Турбокомпрессор9043765-39602.8-3.0SD45T-2
12-645E3C12Турбокомпрессор90025101.8V / Line N класс (1-я серия), Новая Зеландия DFT класс, Queensland Railways 2300 класс
16-645E3C16Турбокомпрессор95033002.5Британский железнодорожный класс 59, Тихоокеанский национальный класс XRB, Грузовые перевозки Австралия XR класс, VL класс (Австралия), Класс CL (восстановленные версии), Австралийский национальный класс ALF, TCDD DE33000, F40PH-2, SD40E, Henschel DE3300
16-645E416Турбокомпрессор90033002.461973Терекс 33-19 "Титан" тягач[12]
16-645F16Турбокомпрессор95035002.61977GP40X, GP50, SD40X, SD50
12-645F3B12Турбокомпрессор95028002.1GP49
16-645F3B16Турбокомпрессор95036002.7EMD FT36HCW-2 -Кораил 7000 серии; MPI MPXpress MP36PH-3S и -3C, CFCLA ​​RL класс, V / Line G класс (перестроен)

Стационарные / морские версии

Как и большинство двигателей EMD, 645 также продается для стационарных и морских применений.

Стационарные и морские установки доступны с двигателем с левым или правым вращением.

Судовые двигатели отличаются от железнодорожных и стационарных двигателей главным образом формой и глубиной масляного поддона двигателя, который был изменен с учетом движений качения и качки, встречающихся в морских применениях.

Скорость двигателя

  • Полный . . 900 об / мин для выработки электроэнергии 60 Гц; 750 об / мин для выработки электроэнергии 50 Гц; регулируемая до 900 об / мин для морского применения
  • Праздный . . 350 об / мин
  • Коэффициент сжатия . . 16: 1

Тормозная мощность (рейтинг ABS)

  • Двигатели модели 645E6 - 900 об / мин
    • 8-цилиндровый. . . .1050
    • 12-цилиндровый. . . 1500
    • 16-цилиндровый. . . 1950
  • Двигатели модели 645E7C / F7B - 800/900 об / мин
    • 8-цилиндровый. . . . ---- / 1525
    • 12-цилиндровый. . . .2305 / 2550
    • 16-цилиндровый. . . .3070 / 3400
    • 20-цилиндровый. . . .3600 / 4000

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кеттеринг, E.W. (29 ноября 1951 г.). История развития локомотивного двигателя General Motors серии 567. Ежегодное собрание ASME 1951 г. Атлантик-Сити, Нью-Джерси: подразделение электромоторов, корпорация General Motors.
  2. ^ Фостер, Джеральд (1996). Полевой справочник по поездам. Бостон, Нью-Йорк: Компания Houghton Mifflin.
  3. ^ Патент США 1,981,913
  4. ^ Сервисные силовые агрегаты доступны в EMD и у конкурентов, как «Вилка», P / N 40118490, «Blade», P / N 40118491 и «Partial» (ни «Fork», ни «Blade»), P / N 40173918 .
  5. ^ Равномерное срабатывание: событие зажигания каждые 45 градусов вращения коленчатого вала; прямо противоположные пары цилиндров (1, 5), (2, 6) и т.д. всегда стреляют на расстоянии 45 градусов друг от друга, что является кратным (1) 45 градусам; [0, +45, +45, ...].
  6. ^ Неравномерное зажигание: событие воспламенения примерно каждые 30 градусов вращения коленчатого вала; эти события неравномерного воспламенения часто значительно короче или длиннее 30 градусов, что является средним значением по всем событиям воспламенения; пары цилиндров, расположенные прямо напротив друг друга (1, 7), (2, 8) и т. д., всегда стреляют на расстоянии 45 градусов друг от друга; [0, + 30-11, + 30-4, + 30 + 19, + 30-4, ...].
  7. ^ Равномерное срабатывание: событие зажигания каждые 22,5 градуса поворота коленчатого вала; пары цилиндров, расположенные прямо напротив друг друга (1, 9), (2, 10) и т. д., всегда стреляют на расстоянии 45 градусов друг от друга, что кратно (2) 22,5 градусам; [0, +22,5, +22,5, ...].
  8. ^ Неравномерное зажигание: событие воспламенения примерно через каждые 18 градусов вращения коленчатого вала; эти события неравномерного воспламенения часто значительно короче или длиннее 18 градусов, что является средним значением для всех событий воспламенения; пары цилиндров, расположенные прямо напротив друг друга, (1,11), (2,12) и т. д., однако всегда стреляют под углом 45 градусов; [0, + 18-9, + 18 + 9, ...].
  9. ^ Двигатели 8-645С - это двигатели 8-567С, которые были модернизированы 645 «силовыми агрегатами»; обычно двигатель 645 использует блок E или F, и их обозначение - 645E или 645F; двигатель 567 имеет значительно отличающийся от более позднего двигателя 645 или 710 масляный поддон и раму, поэтому двигатель "645C" является гибридным, возможно, рассчитанным на двигатель 645, но физически больше похожим на более ранний двигатель 567
  10. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2012-12-18. Получено 2013-01-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  11. ^ а б c Кристенсен, Питер; Джон Поулсен (1999). Motor Materiel 5: Med motor от GM (на датском). Bane Bøger. п. 100. ISBN  87-88632-79-2.
  12. ^ "Terex 33-19 Hauler Форма № GMD 1946". Канада: Подразделение Terex корпорации General Motors. Декабрь 1974 г. с. 1. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-05-11. Получено 2010-08-30. Полная л.с. при 900 об / мин ... 3300

внешняя ссылка