聚氨酯密封盘(皮碗)是管道清管器的重要组成部分,密封盘在与钢质管壁的接触过程中会发生摩擦振动,这会加剧密封盘边缘的磨损,降低清管作业的效果以及清管器的稳定性。目前针对聚氨酯密封盘摩擦磨损及摩擦振动情况的研究较少。本文基于聚氨酯密封盘在管道内的真实接触状态,主要进行了如下研究:(1)对管道清管器的结构与清管原理进行了简要介绍;调研了国内外学者关于摩擦振动的发生机理、影响因素、振动信号采集处理的研究成果;总结了聚氨酯弹性体材料发生摩擦磨损的几种主要形式。(2)使用Ansys workbench 16.0的瞬态动力学模块,依据聚氨酯密封盘在管内的真实接触状态建立了聚氨酯球试样-钢圆盘摩擦副的有限元模型,对不同载荷下聚氨酯球试样的摩擦振动行为进行了模拟仿真实验。通过对加速度信号时频域图形的研究,得到了载荷变化对球试样摩擦振动特性的影响;通过对位移信号与应力应变的分析得到了载荷与球试样应力应变及压缩量的关系。(3)在销盘式摩擦磨损实验机上建立了一套振动信号采集处理系统,对不同工况下聚氨酯球试样的摩擦振动响应及磨损性能进行实验研究。(4)在干摩擦条件下,以正载荷与滑动速度两因素对聚氨酯球试样摩擦振动及磨损性能的影响进行了实验研究,得到了两种因素与球试样摩擦系数和磨损量的变化关系及其发生原理;通过对振动信号的分析分别取得了载荷、滑动速度与球试样摩擦振动特性之间的关系,并以球试样表面的磨痕形貌为样本分析了干摩擦过程中存在的几种主要的磨损形式及其发生机理。(5)以不同含水率的黑粉作为润滑介质,对球试样的摩擦振动及磨损性能进行了实验研究,得到了因黑粉含水率不同引起球试样摩擦系数与磨损量变化的具体情况;通过对振动信号的分析取得了黑粉含水率与球试样摩擦振动特性之间的关系;通过对表面磨痕形貌的分析,得到了聚氨酯球试样在三体摩擦磨损过程中存在的几种主要的磨损形式;总结了干摩擦状态与含水黑粉润滑状态下,球试样表面磨痕形貌特征的异同点及其发生原因。