变桨轴承是大型风力发电机组关键易损部件,静态性能和疲劳性能直接影响风电机组安全稳定运行。面对激烈的市场竞争和个性化产品研发需求,寻求可靠适用的变桨轴承设计分析技术尤为重要。对此,基于轴承分析理论和ISO标准,运用非线性有限元分析技术,建立了变桨连接系统模型,进行了静态力学分析和疲劳寿命研究,并提出了提高轴承疲劳性能的有效方法。主要研究内容如下:首先,建立了“叶根-轴承-螺栓-轮毂”连接系统有限元模型,分别用“弹簧+刚性连接”、杆梁单元法模拟滚动体和螺栓连接。通过一系列理论分析及参数调试,确定了滚动体及螺栓模拟的关键参数,并应用到风电机组变桨轴承中。其次,针对风机变桨轴承连接系统模型,研究极限工况下的静态结构性能。从赫兹接触的理论基础和有限元仿真两方面研究了极限工况下变桨轴承的载荷分布,验证了有限元模型的正确性。进一步研究了滚道表面应力,分析了套圈孔壁应力的分布规律;并提出保证滚道心部不被破坏的最小淬硬层深度的计算方法。为滚道及套圈疲劳研究提供依据。然后,针对滚道和套圈螺栓孔壁进行了疲劳分析。对于滚道,充分考虑了变桨轴承的摆动特性,修正了基本额定动载荷,并采用ISO寿命法计算,使寿命更符合变桨轴承的运行规律;针对套圈孔壁损伤,建立多载荷步进行仿真计算,拟合了不同载荷水平下的应力曲线,采用多应力比修正S-N曲线来考虑平均应力对材料疲劳损伤的影响,最后通过Miner累计损伤理论计算套圈损伤。最后,研究了预紧力和凸缘高度对滚道、套圈疲劳性能的影响。通过改变预紧力、凸缘的位置和大小,得到不同的寿命变化规律,再总结出有效的改进思路,为改善变桨轴承疲劳性能指明方向。研究结果表明,变桨连接系统有限元等效模型能够正确模拟轴承的载荷传递,能更全面地考虑边界条件、轴承变形等对结构性能的影响。在疲劳分析方面,采用多应力比修正更符合实际情况,能更好地兼顾结构安全性和设计成本;适当改变预紧力和凸缘高度能同时改善滚道、套圈的疲劳性能。