随着煤矿开采条件的不断恶化，煤矿安全技术的要求越来越高，其中瓦斯事故多发是我国煤矿安全领域面对的重要课题，现阶段钻孔抽放是瓦斯抽放的基本手段，瓦斯抽放坑道钻机是现阶段实现钻孔抽放瓦斯的主要装备。坑道钻机的工作环境较为恶劣，在坑道内对钻机进行维修十分不方便，所以坑道钻机的稳定、可靠工作可以节省大量的人力、物力。 卡盘是钻机上的重要部件，其功用是夹紧机上钻杆，向钻杆传递转矩和轴向力，驱动钻具实现回转和给进。胶筒式液压卡盘是液压卡盘的一种，适宜用于要求输出转矩较大的场合。西安煤炭科学研究院钻探所研制的钻机大多使用该形式的卡盘，存在的主要问题就是卡盘的胶筒工作过程中被啃噬，导致卡盘漏油而失去工作能力。 胶筒被啃噬问题有两种作用形式：一种是卡盘在松开的过程，胶筒恢复变形的速度小于卡瓦的恢复速度，卡瓦会对胶筒有径向的剪切作用，剪切作用的程度与间隙值的大小、弹簧复位力、胶筒的恢复变形速度、卡盘油压衰减曲线等几个因素有关；另一种是卡盘在夹紧钻杆进行给进、起拔过程，胶筒在高压油作用下变形进入卡瓦与端压环的间隙中，给进、起拔交互作用，卡瓦在钻杆反作用力的作用下会将这部分橡胶材料啃掉，这种啃噬现象主要与间隙值的大小和橡胶的硬度有关。在卡盘工作过程中，这两种作用形式反复作用，胶筒最终会被啃噬漏油，卡盘工作失效。 啃噬问题产生的根源是胶筒在受油压作用下进入到卡瓦与端压环之间的间隙，针对这个问题在第三章提出两种结构改进方案，出发点就是避免胶筒在受压作用时与间隙接触，通过隔离的方式来避免啃噬的出现。考虑到工作中隔离零件要径向移动并且要有一定的硬度，设计为分体式的尼龙环。经过分析对比，方案二中尼龙环的放置位置更为合理，但改进方案有效性有待实用过程中来检验。 应用有限元方法，将胶筒受力条件线性化，分析其在受力情况下的应力和变形情况，得出在卡盘保证夹紧力不变(即L×D基本保持不变)的前提下，当胶筒外径(D)与受压长度(L)大小相等时，也就是胶筒做成正方形时，胶筒的受力条件最好，适当增大胶筒肩部倒角，可以有效改善胶筒的受力条件，提高胶筒的使用可靠性。而且尺寸改变后，整个卡盘的结构更为紧凑。在结构允许的情况下，适当增大胶筒的受压面来提高卡盘的输出夹紧力也可以提高卡盘的工作可靠性。 对胶筒受压过程进行非线性分析，考虑其材料非线性、接触问题。分析模拟胶筒的局部大应变现象。 对卡盘的回复的动态过程，主要研究了油压得衰减过程，得出油压的衰减曲线，得到卡盘回复的响应时间。以上的分析对复杂参数作用下卡盘动态性能的研究提供了大量理论基础和数据准备。