直板清管器是进行管道内部检测清理的常用工具,清管过程中清管器的运动状态受到多种因素的影响,其中摩擦阻力是决定其运动行为的关键因素。因此,对清管器运行过程中的摩擦特性进行探究是建立清管动力学模型的基础,并能为清管作业及清管器的设计提供指导作用。本文结合数值仿真和实验方法研究了不同参数变化下清管器的摩擦行为变化特性,建立了摩擦特性和不同参数之间的关系,具体工作如下:(1)为了实现不同条件下的清管摩擦实验,设计并搭建了清管摩擦测试实验系统,所完成的实验系统可以实时控制实验中清管器的运行参数,并且能够对清管器的运行速度及所受的摩擦阻力进行同步采集。(2)利用实验和数值仿真探究了重力因素对清管器摩擦特性的影响。进行了重量变化下的清管摩擦实验,得到了摩擦阻力和重量之间的关系。进一步结合数值仿真方法分析不同重力作用下皮碗的应变应力的变化规律。(3)进行过盈状态下皮碗的变形特性研究。建立皮碗变形的理论模型,结合相应的实验分析了在不同结构参数变化下皮碗的变化规律及理论模型的适用性。(4)探究清管器的结构参数及运行状态对清管器摩擦特性的影响。进行了清管数值仿真,得到清管器皮碗接触状态随其结构参数的变化规律,结合实验分析得到了摩擦阻力及摩擦系数所受结构参数的影响,并进一步通过实验确定不同运动状态下清管器所受摩擦阻力的变化特性。