门座起重机(以下简称“门机”)是广泛应用于港口、船厂等场所的典型回转类起重机,主要用于完成货物的装卸或搬运作业。目前,港口装卸机械设备朝着大型化、连续化、自动化和高速化发展,而高速化主要是通过实际作业中提高各机构的运行速度达到的,这会使得起重机各结构件动载荷变大,对其动态性能有了更高的要求。由于门机回转部分惯性大以及大齿圈、小齿轮间存在齿侧间隙,回转机构在正常作业中会发生冲击振动现象,这种现象在起制动时尤为明显,齿轮断齿等故障经常发生。通过对我国部分沿海港口的调研发现,一类大型门机回转支承在达到设计寿命之前,其大齿圈普遍产生了断齿故障,断齿率高达30%。回转支承失效,维修成本和经济损失巨大。这类门机的主要参数为:额定起重量40~60t,最大幅度38~45m,起升高度40m左右。GB/T 17495-2009《港口门座起重机》规定,门机回转支承安装完成后,大齿圈与驱动小齿轮的啮合侧隙为0.5mm~1.6mm。制造企业在安装这类门机时,使空载状态下的啮合侧隙满足了该标准。而研究发现,额载状态会造成小齿轮与回转支承大齿圈的轴线不平行,小齿轮与回转支承大齿圈产生相对位移,使啮合侧隙超出标准规定范围,形成齿轮副应力集中,从而引起大齿圈的断齿故障,使用寿命远低于设计寿命。因此基于这种位置精度误差的大型门机回转支承动力学分析,以及寿命估算具有重要的意义。本文以MQ4040型门机为研究对象,计算回转支承小齿轮与大齿圈在实际作业情况下产生的位置精度误差,对回转过程中回转支承齿轮副点接触啮合进行动力学分析与仿真验证,并以此为基础,进行大型门机回转支承齿轮的疲劳寿命估算。主要完成了以下几个方面的工作:(1)依据该型号门机的相关参数,借助SolidWorks软件建立回转支承内外圈、滚动体、圆筒、转台等结构三维模型,根据回转支承的受载情况在ANSYS Workbench中进行加载计算,得到其轴线的平行度误差为0.41°;(2)建立门机回转机构运动的动力学模型,分析了回转机构起动时的动载荷和其他计算参数,分析门机处于最大工作幅度满载工况下,回转结构起动过程中回转齿轮副的动态响应方程;(3)通过三维建模软件SolidWorks建立了门机回转支承在位置精度误差下的装配模型,导入ANSYS/LS-DYNA中添加载荷和约束,得到了回转支承大齿圈在回转机构起动过程中动态齿面接触应力和接触力,并对回转机构起动过程中的大齿圈齿面强度进行了分析与评价,接触过程最大齿面应力不超过其许用应力。(4)依据疲劳分析理论,及齿轮的受力情况,对回转支承大齿圈材料的S-N曲线进行修正,结合ANSYS Workbench/Transient Structural软件中的fatigue疲劳分析模块对回转机构三个典型工况下起动过程中的回转支承大齿圈进行了疲劳寿命分析,得到其疲劳寿命为7.945年,与实际寿命基本吻合,均小于设计寿命20年;并发现疲劳寿命最小值所在位置是齿轮轴线不平行引起的齿轮啮合点接触位置,为优化方案提供了优化目标。(5)以减少轮齿间产生的相对位移为目标,以圆筒板厚和高度为设计变量,对圆筒结构刚度进行改善设计。校核改善后的回转支承大齿圈轮齿疲劳寿命,发现经改善后的疲劳寿命结果,能够达到回转支承的设计寿命。