單軌火箭橇靴-軌的沖擊響應(yīng)是影響其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要問(wèn)題。本文以單軌火箭橇為研究對(duì)象,采用有限元結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析方法建立了非線性火箭橇-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型;對(duì)比分析了理想平直軌和不平順軌兩種軌道模型條件下滑靴、卡環(huán)、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)量變化,并進(jìn)行了火箭橇的試驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)對(duì)比。結(jié)果表明:不平順軌道對(duì)火箭橇靴-軌沖擊響應(yīng)振動(dòng)加速度均方根值的影響大于理想平直軌道,滑靴處二者最大偏差為3～5倍,且隨機(jī)振動(dòng)特性顯著;最大速度時(shí)刻的靴-軌沖擊預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值在側(cè)向和豎向振動(dòng)趨勢(shì)上具有很好的一致性。研究結(jié)果為火箭橇結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障。

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圖4 靴-軌相互作用有限元結(jié)構(gòu)示意圖

圖3橇-軌耦合有限元模型3單軌火箭橇系統(tǒng)靴-軌沖擊響應(yīng)傳遞特性預(yù)示算例

圖5 軌道不平順數(shù)據(jù)

軌道模型：對(duì)于長(zhǎng)程復(fù)雜性問(wèn)題，工程上一般采用分段計(jì)算，分段的長(zhǎng)度與軌上運(yùn)行橇體的速度和動(dòng)力學(xué)方程組的收斂性有關(guān)。本文采用200m軌道模型進(jìn)行計(jì)算。軌道模型分別建立了理想平直軌道和不平順軌道。理想平直軌道模型即無(wú)側(cè)向和豎向不平順。不平順軌道模型則依據(jù)圖5的數(shù)據(jù)建立空間多階段樣條曲線....

圖6 預(yù)測(cè)點(diǎn)位置

選取計(jì)算前設(shè)定在橇體滑靴處、卡環(huán)處、發(fā)動(dòng)機(jī)處的預(yù)測(cè)點(diǎn)，如圖6所示。提取三個(gè)部位振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)的三向加速度-時(shí)間歷程曲線，分析得到該火箭橇在特定時(shí)間段內(nèi)的靴-軌沖擊響應(yīng)數(shù)據(jù)，如圖7和表2所示。由圖7和表2可知，在理想平直軌道上三個(gè)部位的三向振動(dòng)加速度數(shù)值相當(dāng)。說(shuō)明橇體運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)量值....

圖8 三向振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知：前卡環(huán)頂部航向振動(dòng)出現(xiàn)限幅，數(shù)據(jù)不可靠；滑靴的航向振動(dòng)加速度比發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的航向振動(dòng)加速度大；豎向和側(cè)向振動(dòng)中滑靴的振動(dòng)加速度最大，卡環(huán)和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的振動(dòng)量比滑靴的振動(dòng)量小。圖8三向振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

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