肖 文，王忠强，裴世源，王凤才

(1.武汉科技大学机械工程学院，湖北 武汉 430081；2.西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049；3.联合传动及轴承技术研究中心，宁夏 石嘴山 753000)

1 引言

随着中国风电产业的蓬勃发展，对风电相关制造业的需求日益增加[1]。作为风力发电机组核心部件之一的主轴轴承，一般要求能无故障运转20年以上，可靠度在95%以上[2-3]，故对主轴轴承的寿命及可靠性要求极高，因此有必要进行轴承的力学分析以及疲劳寿命方面的研究，例如，运行特征工况下的轴承部件等效应力和应变的分布，运行工况与表面缺陷或游隙变化等对圆锥滚子轴承振动性能的影响，提出通过对滚子进行轮廓修形，避免“边缘效应”现象产生以及调心滚子轴承滚子接触角变化规律的研究等[5-12]。

国内关于风电主轴轴承的完整的接触有限元模型分析较少，而从未开展过关于风电轴承内部接触应力分布的研究。在研究某典型3MW风电主轴轴承设计的基础上，建立了风电主轴双列圆锥滚子轴承的全尺寸接触模型，用于风机主轴轴承的接触力学性能研究，并展开了纯径向载荷和复杂极限工况下轴承内部接触应力和变形分布规律的研究，以及倾覆弯矩和轴向游隙对接触载荷的影响。

2 模型与方法

2.1 轴承设计模型

风力发电机主轴轴承包括轴承内圈、外圈、滚动体，其结构设计模型及滚动体位置[2]，如图1所示。

图1 主轴轴承设计模型及滚动体位置Fig.1 Main Shaft Bearing Design Model and Roller Position

表1 轴承几何结构参数……