变桨轴承作为风力发电机组变桨系统的重要组成部分,服役过程承受复杂交变载荷作用,直接影响整机的安全运行,迫切需要对变桨轴承的疲劳寿命预测开展深入研究。本文以某型3.4MW级风力发电机变桨轴承为研究对象,综合应用轴承力学理论、赫兹接触理论、疲劳寿命分析方法和有限元法,对变桨轴承开展载荷谱分析、多体接触建模及疲劳寿命预测,为变桨轴承疲劳寿命的研究提供科学的理论依据,有着重要的工程指导意义。本文主要研究内容有:(1)探究了变桨轴承实际服役工况下载荷谱的编制流程,通过对时序载荷历程进行统计处理及雨流计数后得到了可供变桨轴承疲劳寿命分析的疲劳载荷谱。(2)基于赫兹接触理论,考虑不同部件之间的相互作用,建立了“叶片—轴承—轮毂”多体接触有限元模型,其中滚珠滚道非线性接触采取弹簧单元和刚性杆单元来模拟,螺栓联接采取杆梁单元法来实现,形成了比较完善的数字化建模手段与方法。(3)基于静力学理论模型与变桨轴承多体模型分别进行了接触载荷分布研究,并分析对比了两者接触载荷分布规律的差异,得出轴承最大接触载荷位置。基于此位置建立了轴承滚珠与滚道局部接触子模型,分析了线弹性及弹塑性下变桨轴承滚珠与滚道接触应力、等效应力、滚道次表面应力及应变随接触深度的变化规律。研究了关键参数对轴承接触应力性能影响。(4)分别利用应力-寿命法与应变-寿命法分析了线弹性及弹塑性材料下的变桨轴承疲劳寿命。基于脉动循环载荷分析了结构在极限载荷工况的疲劳寿命。建立了基于实际疲劳载荷谱下的变桨轴承寿命分析流程:通过多体模型和滚珠滚道接触子模型得到了载荷-应力关系,将疲劳载荷谱中不同均值幅值对应的应力进行修正,从而使疲劳载荷谱转化为应力谱,基于S-N曲线通过疲劳累积损伤理论确定轴承的累计损伤;分析了不同工艺参数对轴承寿命的影响。