液压凿岩机作为顶锤式钻孔的核心设备,被广泛用于矿山开采、煤矿井巷掘进、铁路与公路隧道及岩石开挖等工程中。随着矿山开采的规模化和隧道掘进的大型化,高频率和大功率成为液压凿岩机的重要发展方向,同时对吸能减振技术提出了更高的要求,作为单缓冲系统的技术革新,双缓冲系统应运而生,发展具有双缓冲系统的大功率液压凿岩机成为重要趋势。针对双缓冲液压凿岩机研发过程中存在的关键问题,以新研制的双缓冲液压凿岩机样机为研究对象,建立了冲击缓冲系统和岩石的整体数学模型,设计了双缓冲液压凿岩机综合性能实验,重点对双缓冲系统浮动特性、换向阀中位开口量和蓄能器动态特性等对凿岩机冲击特性的影响进行了研究,对冲击缓冲系统空蚀和双缓冲液压凿岩机样机存在的冲击无力、机体发热等问题进行了分析和解决。阐述了冲击凿岩机理,分析了双面回油型冲击系统的结构、工作原理和运动过程,考虑油液压缩、油液泄漏和冲击活塞碰撞回弹等因素,建立了包含冲击活塞、换向阀、高压蓄能器及其连接管路的冲击系统整体数学模型;基于应力波理论,考虑岩石动力学特性,建立了钎头凿入位移和缓冲活塞回弹速度模型;考虑油液压缩、油液泄漏等因素,建立了包含缓冲活塞、缓冲蓄能器、缓冲阀和连接管路的双缓冲系统数学模型。考虑双缓冲液压凿岩机的结构特点和工作特征,设计并开展了液压凿岩机综合性能实验,同步测试并分析了冲击缓冲系统腔内压力变化规律,判断了凿岩机打击点时刻,计算获取了冲击活塞运动规律曲线,对比冲击缓冲系统的实验和仿真结果,验证了数值模型的正确性。基于双缓冲系统工作机理,运用孔口节流理论,建立了缓冲活塞的力学方程,确定了表征双缓冲系统浮动特性的关键参量,实验分析了不同缓冲流量和推进力组合对凿岩机冲击特性的影响,确定了最优参数匹配范围。考虑双缓冲液压凿岩机冲程换向提前量的时变性,计算确定了换向阀负开口设计量,仿真分析了换向阀不同开口形式下冲击系统压力的脉动特性和冲击活塞运动规律,证实了双缓冲液压凿岩机换向阀选择中位负开口的优势所在。针对双面回油型冲击系统存在的冲击活塞及其导向套空蚀问题,仿真分析了换向阀芯和冲击活塞的位移、速度曲线以及前、后腔压力变化曲线,揭示了前腔空化的产生机理,据此设计并加装了回油蓄能器,通过建立数学模型并与冲击系统模型联立,仿真分析了不同充气压力下的凿岩机冲击特性,确定了回油蓄能器最佳充气压力。针对双缓冲系统中存在的缓冲活塞空蚀问题,通过仿真揭示了系统的空蚀机理,确定了影响系统空蚀的关键因素,研究了缓冲阀结构和连接管路型式对系统空化的影响,给出了参数匹配的合理范围。借助现场凿岩实验,获取了一、二级缓冲腔压力脉动曲线和空化噪声频谱,通过腔内压力高频脉动信号及其功率谱分析,证实了系统空化的产生,该检测方法也为凿岩机空蚀机理的研究提供了新的途径。考虑进口特性,建立了缓冲蓄能器的整体数学模型,从理论上分析了其固有特性与系统压力和充气压力的关系,仿真得到了不同充气压力下的阶跃响应特性。设置不同充气压力进行了凿岩机冲击实验,同步测试了缓冲腔和蓄能器气腔的压力变化,分析确定了蓄能器最佳工作参数。针对双缓冲凿岩机样机存在的冲击无力、机体发热等问题,首先通过应力波试验对样机冲击能进行了准确测试,在此基础上对样机进行了综合性能试验,得到了冲击活塞运动规律,获取了缓冲活塞的平衡位置及双缓冲系统的工作状态,分析确定了问题根源所在。基于此提出了缩短隔套长度的解决方案,并对改进后的样机进行了试验验证。综合性能试验方法为凿岩机故障排查和新型凿岩机研发提供了一种有效手段。