矿用液压凿岩机常采用高压水冲洗机构将破碎后的岩石从岩孔内冲洗出来,从而可显著提升凿岩效率。然而在凿岩过程中,由于凿岩机钎尾既做旋转运动又做轴向高频微动的复杂工作特性及纯水介质的低粘度特性,使得冲洗机构内的水密封极易失效,再加上水密封更换困难,严重影响了凿岩设备的工作效率,已成为制约凿岩机作业效率的瓶颈技术之一。本文以凿岩机Y形水密封寿命预测为目标,系统地研究了水密封在往复旋转复合作用下的水润滑模型、接触应力分布、水膜厚度分布及密封磨损及疲劳寿命预测等关键技术问题,并达到了预期的成果。在充分吸收国内外同类研究成果的基础上,深入研究了凿岩机钎尾往复旋转的工作特性,给出了Y形水密封旋转往复的接触模型,依据普遍雷诺方程的基本形式给出往复旋转复合工作条件下的雷诺方程,建立了Y形水密封的混合润滑模型,并在此基础上给出了密封接触界面水膜厚度计算公式,为研究凿岩机Y形水密封寿命预测奠定了必要的理论基础。基于ABAQUS仿真软件,建立Y形密封圈的三维密封接触仿真模型,给出了往复旋转复合工况下的密封接触应力分布规律,研究了旋转速度、往复冲击速度以及摩擦系数对密封接触应力的影响。研究结果表明:旋转速度的改变对于密封的最大主应力和接触应力影响并不明显,而温度升高会使得密封圈在内外行程的接触应力和最大主应力均减小。改变往复冲击速度和摩擦系数会对密封接触应力产生明显的影响,且在内外行程具有明显相反的变化趋势,因此在分析预测密封寿命时必须综合考虑内外行程的影响。基于断裂力学理论,以密封等效应力作为疲劳损伤参量,计算了密封内外行程时的应变能释放率,分析了Y形密封圈在U形口底部、内唇唇口和外唇唇口危险单元的疲劳寿命,研究了水压力变化和摩擦系数对于水密封危险单元疲劳寿命的影响。利用往复旋转复合作用下的水密封接触应力仿真结果,结合密封接触水膜厚度计算公式得出密封摩擦界面水膜厚度分布情况,并通过与接触表面均方根粗糙度值进行对比,确定密封圈在往复旋转复合运动工况下的水润滑状态及摩擦磨损类形,同时依据Archard摩擦磨损理论,计算往复旋转工况下Y形水密封的磨损量,并研究了压力变化和摩擦系数对密封磨损寿命的影响。通过上述理论分析、数值模拟,为凿岩机高压水冲洗机构水密封的寿命预测、设计优化及旋转轴向高频微动复合纯水动密封的设计研究提供了参考与理论支持。