卡盘是煤矿坑道钻机重要部件，卡盘的性能直接影响钻进的效率和质量。针对胶筒液压卡盘存在的问题，研究一种新型径向活塞式液压卡盘，通过分析径向活塞卡盘夹紧和松开系统的结构与工作原理，运用变质量液压学原理和动力学理论建立其运动过程的数学模型，并在AMESim环境下，进行了卡盘液压控制与机械系统的动力学协同仿真。在所建立的多机耦合模型基础上，详细分析了夹紧系统的响应和夹紧力特性，并搭建测试试验台进行了试验验证。研究结果表明：径向卡盘关键部件碟簧对系统特性的影响较大，通过优化碟簧性能参数，径向卡盘夹紧时间为0.325 s，松开时间为0.275 s，与胶筒卡盘夹紧时间0.325 s相当，与松开时间0.300 s接近，可与在用的胶筒卡盘互换，满足钻机功能需求，仿真结果与试验结果一致表明径向卡盘模型准确可信，为新型径向活塞卡盘系列化设计及改进提供了理论依据。