风电机组是风电产业的重要组成部分,主轴轴承是风电机组中吸收叶轮气动载荷和传递功率的关键部件。目前有关主轴轴承动态响应的研究相对较少,难以准确了解其内部零部件的动态性能,而主轴轴承动态响应性能直接决定传动链的维护成本和风电机组的传递效率,因此有必要对主轴轴承的动态响应性能进行研究。本文以1.5MW风电机组主轴轴承为研究对象,围绕着在不同工况下和故障状态下主轴轴承的动态响应性能仿真问题开展了研究工作,具体内容和取得的研究结论包括:(1)建立了主轴轴承多刚体动力学模型。以多体动力学为基础,通过添加约束、载荷、驱动等建立了主轴轴承多刚体动力学模型。设置主轴轴承内圈转速为10r/s,将保持架转速和滚子自转转速在ADAMS中的仿真值与利用滚动轴承运动参数计算公式得出的理论值进行对比,证明了所建立的主轴轴承多刚体动力学模型的正确性。(2)对不同工况下主轴轴承动态响应进行研究。利用STEP函数模拟主轴轴承三种代表性工况,即风电机组启动至平稳运行阶段、转速突变阶段和紧急刹车阶段。并对三种工况下主轴轴承的动态响应进行研究。结果表明:紧急刹车阶段滚子与内外圈的最大接触力和平均接触力均最大;紧急刹车阶段滚子与保持架的最大接触力最大,转速突变阶段滚子与保持架的平均接触力最大;紧急刹车阶段主轴轴承转动中心处的运动范围最大,引起的主轴轴承振动和噪声最大。(3)风电机组额定风速下,正常主轴轴承与点蚀故障和杂质故障的动态响应之间的差异分析。通过在主轴轴承外圈上模拟点蚀和杂质故障,在ADAMS中建立了点蚀故障和杂质故障主轴轴承动力学模型。通过仿真计算,对比分析了风电机组额定风速下,正常主轴轴承和故障主轴轴承的动态响应。对比结果表明:点蚀和杂质故障主轴轴承均会造成各零部件的加速度明显增加,且点蚀故障对滚子加速度的影响较大,杂质故障对内圈和保持架的冲击作用更为明显。本文所做的研究工作,为主轴轴承的设计及参数优化提供了一定的参考依据,对工程应用有指导意义。