风电产业的快速发展促进了风电专用轴承产业的发展,近年来我国在风电专用轴承的设计与制造方面取得了长足的进步。但在风电轴承寿命、承载能力以及可靠性等方面,与世界先进水平仍有较大差距。本文以某兆瓦级风力发电机主轴轴承为研究对象,位于甘肃玉门-昌马风场的首台套3MW风电轴承在使用仅数年后,主轴轴承桨叶侧的部分保持架发生断裂。保持架与内圈,保持架与滚动体,内圈与滚动体,保持架与轴承连接附件之间都发生了严重的摩擦磨损现象,最终导致风机无法正常运转。本实验采用超景深体视显微镜观察宏观失效形貌,扫描电子显微镜观察微观形貌和金相组织,利用原子发射光谱仪测定化学成分,显微硬度计测试渗碳层的硬度等。基于ANSYS有限元分析平台,对建立的主轴轴承保持架进行接触应力分析,并对轴承的主应力区进行了分析,求解出轴承内外圈滚道在额定风速下的应力分布情况,确定出滚子与保持架接触的危险受载位置。根据实验结果分析,最终确定风电轴承的失效机理:1.风机主轴承室密封不良,导致密封圈唇口磨损或润滑脂泄漏,进而造成主轴承滚道润滑不足或不充分,形成无油膜干摩擦发热状态和轴承温升过高现象,并使轴承滚动体和滚道承载表面出现软化层和碾压变形,进一步发展为接触疲劳剥落。另外,轴承室密封圈唇口磨损和其中支撑弹簧断裂、溃散,并与轴承运动部件产生干涉也对轴承部件造成损伤。因此风机主轴承室密封不良是造成FL-3506/2000型主轴承发生非正常损伤和失效的主要原因;2.维保操作未能根据风机主轴承室的密封状态及时调整润滑脂的加注周期和加注量、及时补充加注润滑脂,以保证主轴承滚道内具有充足的润滑脂和正常的润滑效果,因此现场维保是轴承的损伤和非正常失效的次要原因;3.FL-3506/2000型主轴承作为一种具有整体钢制保持架并由内圈引导结构形式的大型重载轴承,应用于兆瓦级风电的工况场合,其结构特点决定其可靠性相对较差,在轴承部件受到损伤或破坏、滚动受阻时,其内圈极易受到浆叶端的扭转驱动而加速轴承部件的失效过程。因此,FL-3506/2000型主轴承的结构形式也会导致轴承部件出现损伤后加速破坏。