风能是一种蕴含着巨大财富的可再生能源,在大力倡导使用清洁能源的今天,风力发电技术显然满足未来的发展趋势。伴随着风电场的大量建设,风电技术也在全球范围内快速地发展起来,与此同时,对风力发电机自身的结构强度和运行过程中的维护工作提出更高的要求。风力发电机主要由塔筒、机架、发电机、齿轮箱、主轴、轮毂、叶片等机械部件组成,其中作为叶片与轮毂之间连接件,变桨轴承螺栓是风力机上重要的紧固部件之一,在风力发电机运行过程中具有重要作用。本文通过对风力机叶根受载的力学分析,针对变桨轴承螺栓的失效机理进行研究,并针对螺栓的故障类型提出一项风力机变桨轴承螺栓在线监测装置的设计方案,能够对变桨轴承螺栓进行实时监测,及时排除故障隐患,具有一定实际工程意义。本文以2MW风力发电机变桨轴承螺栓作为研究对象,从以下几个方面进行研究。利用空气动力学的相关基本理论结合湍流风速模型,根据风力机叶片的受载情况和与变桨轴承的连接结构,通过对变桨轴承螺栓的载荷分布进行分析,得到变桨轴承螺栓载荷强度的计算方法,为螺栓的强度分析和失效机理研究提供了理论基础。对叶片及变桨轴承的三维模型进行模态分析,得到各模型的前六阶固有频率。通过对模型前后固有频率的对比,得出其刚度变化规律,进而研究共振对变桨轴承螺栓的影响,对螺栓失效机理提供理论依据。根据对风力机实际工况的分析,建立三维湍流气动载荷、重力载荷和离心力载荷作用下的变桨轴承螺栓动态强度分析模型。在正常运行与部分螺栓断裂失效两种情况下,通过有限元分析得到变桨轴承螺栓的应力分布。并与传统螺栓强度分析相比,本文能够得到了更为真实的螺栓应力变化趋势、最大应力值及其所在位置。为更加准确地对变桨轴承关键点螺栓进行重点监测提供理论依据。根据风力发电机的工作原理及变桨轴承螺栓的失效类型,提出了一项变桨轴承螺栓在线监测装置的设计方案。通过对监测原理及监测设备的大量实验确保装置的可靠性,对于保障风力机的正常运行具有重要意义。