汽油机启动器耐久测试设备的研制

朱堂葵 陈剑飞 胡校斌

摘  要：启动器疲劳耐久性测试是检验汽油机终端产品合格与否的重要技术手段，但是原有摆杆机构和气缸驱动的耐久测试无法准确控制启动绳的拉出长度、拉动速度和拉动方向，这严重影响了汽油机启动器的耐久测试结果。为了解决原有耐久测试设备中存在的诸多缺陷，设计开发了一种能够取代人工，无需连续供气，且对设备损耗较小，还能够准确控制启动绳拉出长度、拉动速度和拉动方向的新型汽油机启动器耐久测试设备。

关键词：汽油机  启动器  耐久测试  电机  链条

Abstract： The fatigue durability test of starter is an important technical means to check whether the gasoline engine is qualified or not. The original swing bar mechanism and cylinder drive durability tests can not accurately control the pulling length， pulling speed and pulling direction of the starting rope， which seriously affects the durability test of the gasoline engine starter. In order to solve the defects of the original durability test equipment， a novel type of gasoline engine starter endurance test equipment is designed and developed， which can replace manual work， without continuous gas supply， and has less equipment loss， and can accurately control the pulling length， pulling speed and pulling direction of starting rope.

Key Words： Gasoline engine; Starter; Endurance test; Motor; Chain

通用小型汽油機一般指标定功率一般在30kW以下的汽油机，是世界三大动力机械（汽油机、柴油机及电动机）之一[1-3]。通用小型汽油机具有体积小、质量轻、结构简单、操作简单、通用性强等优点，能够为园林机械、农林植保机械、发电机组和小型工程机械等产品提供配套动力[2-5]。在流水线上生产的汽油机在出厂前必须逐个进行拉启动作拉力测试，以检验汽油机能否正常启动。汽油机厂把启动器耐久测试作为批次检验的重要手段，直接关系到产品能否被采购方接收。

汽油机启动器的耐久寿命一般不低于5000～10000次[6]。如果汽油机启动器耐久测试用人工拉动启动绳来实现的话，试验人员的劳动强度极大。为了替换这种高强度的测试方法，目前已有采用摆杆机构和气缸驱动这两种方式来代替人工操作。汽油机厂最先利用摆杆机构来完成启动器的耐久测试，即将汽油机启动绳绑在摆杆上，然后通过摆杆转动来实现启动绳的拉出与放回。但是，这种方式存在以下不足：（1）不能确定启动绳拉出的长度;（2）不能保证启动绳拉出的方向;（3）摆杆拉出的力不易控制。为了弥补上述不足，汽油机厂随即采用气缸驱动方式来拉启动绳来实现，但是这种方案还存在以下不足：（1）气缸需要连续供气，对设备损耗较大;（2）采用气缸驱动的方式，启动绳的行程速度难于控制，精度较低。上述两种汽油机启动器耐久测试设备都无法准确地反映出启动绳的实际耐久寿命。为了解决汽油机启动器耐久测试设备存在的诸多缺陷，设计开发了一种能够取代人工，无需连续供气，且对设备损耗较小，还能够准确控制启动绳拉出长度、拉动速度和拉动方向的新型汽油机启动器耐久测试设备。

1  耐久测试设备

新型汽油机启动器耐久测试设备结构示意图如图1-4所示，图1为该设备的左侧图，图2为该设备的右侧图，图3为图2中A处的局部放大图，图4为该设备的整体示意图。由图1-4可以看出，汽油启动器耐久测试设备主要由以下结构组成，具体为：1为机柜、2为工作台、3为抵压块、4为罩柜、5为定位孔、6为第二转动轮、7为固定板、8为固定轴、9为支架、10为链条、11为固定机构、12为电机、13为基座、14为放置台、15为第一转动轮、16为定位台、17为固定块、18为通孔、19为通道、20为顶盖。

本文设计的新型汽油机启动器耐久测试设备，如图1-图4所示。该设备主要包括工作台2、第二转动轮6、链条10、固定机构11、电机12和第一转动轮15。电机12位于工作台2的一侧，第一转动轮15与电机12的输出轴相连接，第二转动轮6位于第一转动轮15的上方，链条10的一端缠在第一转动轮15上另一端缠在第二转动轮6上，固定机构11安装在链条10上用于固定待测汽油机启动绳把手。

如图1和图2所示，汽油机启动器耐久测试设备还包括机柜1和罩柜4。工作台2位于机柜1的上表面，电机12位于罩柜4内部的底面，罩柜4位于机柜1上表面一侧。由图1和图2可以看出，罩柜4包括支架9、固定板7、定位孔5和固定轴8。支架9位于罩柜4的上方，固定板7固定在支架9上，定位孔5设置在固定板7上供第二转动轮6穿过，固定轴8穿过第二转动轮6，固定轴8两端分别搭在定位孔5的两侧，第二转动轮6固定在罩柜4的顶部，电机12位于罩柜4的底部。通过电机12驱动带动链条10围着第一转动轮15和第二转动轮6运动，结构简单，转动精度高。

汽油机启动器耐久测试设备还包括位于工作台2上供待测汽油机放置的机构，该机构包括供汽油机放置的基座13、位于基座13附近的放置台14以及位于放置台14上方的抵压块3。汽油机启动器耐久测试设备右视图A处的局部放大图如图3所示，可以看出，固定机构11包括定位台16、固定块17、通孔18和通道19。定位台16与链条10固定连接，固定块17位于定位台16上并与链条10固定连接，通孔18位于固定块17上，通道19其中一端与通孔18连通另一端与外界连通。由图4可以看出，汽油机启动器耐久测试设备还包括盖合在支架9上的顶盖20，顶盖20可以防止灰尘以及不明障碍物进入到罩柜4中，从而影响电机12的工作效率。

2  耐久测试实验

汽油机启动器耐久测试实验示意图如图5所示，21为启动绳把手，22为待测汽油机。可以看出，待测汽油机22底部放在基座13上，汽油机22的头部放在放置台14上并通过抵压块3将其抵压住，从而将待测汽油机22稳稳地固定在工作臺2上。在进行汽油机启动器耐久测试时，待测汽油机22不会产生晃动的现象，从而保证了测试设备的牢靠稳定性。将待测汽油机22的启动绳通过通道19进入通孔18内并贯穿通孔18，启动绳把手21刚好搭在固定块17上，这样就将启动绳一端固定在固定机构11上，结构简单，操作方便。当电机12正转时，电机12的输出轴转动带动第一转动轮15转动，链条10运动带动固定机构11朝上运动，固定机构11拉动启动绳向上运动到设定的位置;当电机12反转时，电机12的输出轴转动带动第一转动轮15反转，链条10运动带动固定机构11朝下运动，固定机构11拉动启动绳向下运动到设定的位置。通过电机12的正反转动带动链条10顺时针逆时针交替转动。因为固定机构11固定在链条10上，所以链条10的上下运动可以带动固定机构11的上下运动，从而实现待测汽油机启动绳的一上一下拉动动作，从而完成汽油机启动器的耐久测试。不难看出，该测试设备能准确地控制汽油机启动绳的拉动行程、拉动速度和拉动方向，所以能够准确地测出启动绳的实际耐久寿命。

3  结语

本文所研制的汽油机启动器耐久测试设备采用电机配合链条的方式实现了启动器的拉拔测试，克服了原有摆杆机构和气缸驱动测试设备中的各种缺陷，能准确地控制汽油机启动绳的拉出长度、拉动速度和拉动方向，能够准确地测出启动绳的实际耐久寿命。还有，该测试设备无需借助气缸驱动和人力提供拉拔动力，无需连续供气，这样能降低设备的损耗，能降低工人的劳动强度，从而降低了测试成本。

参考文献

[1] 杨锐，杨建伟，刘建辉，等.积碳对通用小型汽油机排放的影响研究 [J].摩托车技术，2018（11）：37-43.

[2] 李德胜，杜建秋，孙非，等.发电机用小型汽油机技术路线现状及展望[J].小型内燃机与车辆技术， 2019，48（2）：89-92.

[3] 王建.四冲程通用小型汽油机排放控制的研究[D]. 南京：江苏大学，2017.

[4] 苟长河.满足美国EPA-Ⅲ阶段尾气排放的通用小型汽油机开发研究[D].天津：天津大学，2015.

[5] 钱坤.我国小型汽油机发展现状研究 [J]. 经营管理者，2019（7）：102-103.

[6] 王成海， 李明， 黄立云. 发动机启动性能测试装置： 中国， CN104535331A[P].2015-04-22.