风机将风能最大限度地转化为人类可使用的能源,用以缓解能源短缺问题。主轴承作为风机传动系统关键部件,吸收大部分叶轮气动载荷。极端风速下风机的运行状态突然转变,主轴承的内部动态特性发生显著变化,对风机传动系统的传动效率、安全性与可靠性造成威胁。本文以兆瓦级风力发电机主轴承作为研究对象,对极端风速下主轴承内部结构的动态特性展开分析。首先,利用概率密度函数结合仿真软件对极端风况进行模拟,得到极端风速载荷曲线。基于贝茨理论及叶素动量定理对极端风速载荷下的风机主轴承受载状况进行分析,将复杂的风速载荷进行分解。其次,基于滚动轴承有限元模态分析的基本理论,对主轴承振动状态进行分析,建立风机主轴承有限元模型。分别对自由状态下以及实际工作约束状态下的风机主轴承模态进行分析,结果表明约束对主轴承的整体模态影响很大,为主轴承的动态特性分析提供依据。最后,在模态分析的基础之上,利用动力学分析软件进一步对风机主轴承进行动态特性分析。分别对极端风速下内、外圈滚道、滚动体等效应力的变化规律进行分析,主轴承外圈滚道在交变载荷作用下最易发生疲劳破坏。分析不同转速下风机主轴承滚动体节点单元等效应力变化规律,并与极端风速下主轴承滚动体节点单元的等效应力作对比,研究主轴转速对于风机主轴承动态特性的影响,转速的增大对于滚动体与外圈等效应力值影响最大。对比分析了正常风速与极端风速两种工况下风机主轴承结构内部的动态特性变化规律,结果表明极端风速下主轴承振动加剧,滚子在转速突变位置易发生打滑现象。本文利用有限元分析方法对极端风速下风机动态特性进行研究,弥补了理论计算对于实际工况的忽略,为风机主轴承的优化设计与故障诊断提供理论依据,对工程实际应用具有指导意义。