在风力发电机组弹性接触承载数值分析平台的基础上,建立了风电主轴双列圆锥滚子轴承的全尺寸接触模型,并用于研究给定工况下的3MW风电主轴轴承承载接触机理。在径向载荷条件下,比较了风电轴承接触载荷有限元结果与赫兹理论计算结果,从而验证了数值模型分析的合理性;在此模型的基础上,研究了倾覆力矩对风电轴承接触载荷分布的影响规律以及极限工况下的轴承接触载荷与变形分布;最后,分析了轴承轴向游隙变化对轴承承载接触载荷的影响。通过研究发现,给定工况条件下,轴向游隙负向增大时,最大接触载荷变大,轴向游隙正向增大时,受载的滚子变少,轴承最大接触载荷不断增大。风电主轴双列圆锥滚子轴承承载接触机理研究可为大兆瓦风电轴承柔性设计技术提供理论依据。

针对如何设计出既满足轴承主要性能要求且体积最优的双列圆锥滚子轴承这一实际工程问题,提出了一种以轴承体积为优化目标的双列圆锥滚子轴承优化设计方法。该方法将轴承的主参数作为优化变量,将轴承结构的几何关系、许用接触应力和期望寿命作为优化约束,并采用遗传算法对该模型进行了求解。分析了该模型中不同交叉率对优化目标值的影响,找到了最佳交叉率。通过该优化方法,对某风机主轴承进行了设计,得到了体积最小且满足应力和寿命要求的双列圆锥滚子轴承的设计参数。将优化出的轴承体积与先前使用的轴承进行了对比,发现轴承空间体积减少22%。

在考虑轴承受到径向载荷、轴向载荷和弯矩载荷的复杂受载情况下,建立了双列圆锥滚子轴承的优化设计模型,以轴承整体寿命为优化目标,以每列轴承滚子个数、圆锥滚子平均直径、圆锥滚子有效接触长度和轴承的节圆直径为设计变量,基于ISIGHT设计优化软件对设计模型进行了试验设计（DOE）分析,利用多岛遗传算法对优化设计模型进行了求解。将该模型应用于3MW风电主轴承,得到了试验设计分析下四个设计变量对轴承整体寿命影响的Pareto图和主效应图,参数优化后的风电主轴承整体寿命提高了83.8%。

针对传统双列圆锥滚子轴承内部载荷计算模型中未考虑挡边变形、轴承径向游隙的问题,提出一种基于坐标向量模拟轴承内圈、滚子变形及接触点位置的方法,通过坐标变换来反映滚道与滚子接触变形,在模型中考虑了挡边变形、轴承游隙。通过建立滚子和外圈的静力学平衡方程及变形方程求解滚道载荷分布情况,在此基础上给出了寿命计算方法。并以某风力发电机用双列圆锥滚子轴承为例分析,得到了载荷分布情况,该类轴承径向游隙为-0.18～-0.15 mm时寿命满足要求。

介绍轮毂用双列圆锥滚子轴承结构和两内组件采用锁圈连接的原理,设计了锁圈压装模具,并基于压装模工作原理计算了模具主要结构尺寸以及锁圈扩张量、冲压行程等参数。设计的压装模可以在开式冲压设备上应用,锁圈装配快速、准确、安全、有效。

为研究故障状态下双列圆锥滚子轴承的动力学行为,通过三维建模软件实现轴承几何外形,在考虑单侧内圈剥离故障的情况下将几何模型导入多体动力学仿真软件ADAMS中,充分考虑各部件间的接触、激励、约束和载荷等条件进行动力学仿真。仿真结果与理论值的对比验证了该模型的有效性,通过分析轴承的动力学行为得出：内圈故障侧滚子经过故障时转速急剧下降,产生打滑现象;故障侧保持架也受到滚子冲击的影响,稳定性大大降低。