掘进机是煤炭开采的关键设备,其性能的优劣直接影响掘进效率。掘进机截齿截割硬岩存在截割效率低、磨损严重、温度高等问题,高压水射流—截齿联合破岩能够有效解决上述问题。文本基于流体动力学理论,提出一种可以自动调节流量的新型掘进机自控水力截齿,有效解决了普通高压水射流一截齿联合破岩方式中存在的水量浪费和水患问题。采用理论分析、仿真和试验相结合的方法,对自控水力截齿的工作性能和破岩特性进行研究。论文以机械破岩理论以及水射流破岩理论为基础,对高压水射流-截齿联合破岩理论进行研究,探寻岩石裂纹扩展规律。在分析自控水力截齿工作原理的基础上,对截齿机械结构及内流道进行设计。基于FLUENT软件,建立自控水力截齿流场仿真模型,包括空载状态流场、喷嘴自由喷射流场和水射流冲击岩石流场。分别对自控水力截齿的流量减小特性、非淹没射流流场分布特性和无因次靶距对于冲击岩石流场特性的影响规律进行研究,为自控水力截齿结构设计和参数选择提供依据。分别对自控水力截齿的摩擦阻力特性和截齿液动力进行分析,在此基础上建立自控水力截齿动态响应模型,探寻其开启过程和关闭过程的响应规律,证明自控水力截齿的可行性和可靠性。进而研究岩石抗拉强度、截割深度、水射流压力和截齿结构参数对动态响应特性的影响。基于LSDYNA软件,采用FEM-SPH耦合算法对普通截齿和自控水力截齿破岩特性进行仿真研究,系统研究岩石抗拉强度、截割深度、水射流压力等参数对岩石破碎效果的影响。基于V Workbench软件,对自控水力截齿力学特性进行仿真研究,探寻岩石抗拉强度和截割深度对自控水力截齿系统应力、变形分布的影响,提出截齿结构优化方案。搭建自控水力截齿破岩试验台,配制岩石试样,研制加工自控水力截齿,开展自控水力截齿关闭过程摩擦阻力特性、开启特性、动态响应特性、流量特性和岩石截割的试验研究,并对其影响因素及规律进行了分析,为自控水力截齿的实际应用提供了依据。试验结果与仿真结论基本一致,证明了仿真的正确性。