根据了解，现在用于兆瓦级风电机组的主轴轴承的主要形式有3点支承的轴承设计和2点支承的轴承设计，其中2点支承的轴承设计方案主要分为球面滚子轴承与调心滚子轴承组合、球面滚子轴承与圆柱滚子轴承组合、双列圆锥滚子轴承与圆柱滚子轴承组合、2个单列圆锥滚子轴承组合(又分长轴和短轴这2种设计方案)、面对面的双列圆锥滚子单轴承以及集成设计。
1、球面滚子轴承 +调心滚子轴承
1.1结构形式
球面滚子轴承+调心滚子轴承的结构形式：一般为主轴被2个轴承支承，靠近风轮侧的主轴承为球面滚子轴承，而靠近齿轮箱侧的主轴承为调心滚子轴承，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接,其结构如图1所示。
图1 球面滚子轴承+调心滚子轴承的结构形式
1.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点是：没有或较少的载荷作用在齿轮箱上,同时依靠扭力臂来承受较小的变形,并且装配比较简单。
其缺点如下:
1)轴向游隙比较大，轮毂在轴向的定位不好;
2)主轴承上没有预紧力,受载后轴向位移相对较大,同时由于没有预紧力，单个滚子可能存在不转动的情况,从而导致滑动，这样会产生非常大的尖峰载荷，影响轴承的寿命;
3)轴的尺寸小，载荷对轴的影响大。
2、球面滚子轴承+圆柱滚子轴承
2.1 结构形式
球面滚子轴承十圆柱滚子轴承的结构形式：一般为主轴被2个轴承支承，靠近风轮侧的主轴承为球面滚子轴承，而靠近齿轮箱侧的主轴承为圆柱滚子轴承，2个主轴轴承共用1个轴承室，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接，其结构如图2所示。
图2 球面滚子轴承+圆柱滚子轴承的结构形式
2.2 结构的优缺点
这种轴承结构的优点是没有或较少的载荷作用在齿轮箱上,同时依靠扭力臂来承受较小的变形,并且装配比较简单。
其缺点如下:
1)轴向游隙比较大，轮毂在轴向的定位不好;
2)主轴承上没有预紧力，受载后轴向位移相对较大,同时由于没有预紧力，单个滚子可能存在不转动的情况，从而导致滑动,这样会产生非常大的尖峰载荷，影响轴承的寿命;
3)主机架的尺寸大或由多个部件组成，导致主机架的成本较高和加工较困难;
4)由于圆柱滚子轴承对内外圈的同轴度和相对偏斜较敏感，在设计或者装配不良的
情况下,球面滚子轴承的径向游隙将导致圆柱滚子的损坏;
5)由于轴和轴承的尺寸相对较小，因此轴系的整体刚度相对较低，载荷对轴的影响较大。
3、双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承
3.1结构形式
双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承的结构形式：一般为主轴被2个轴承支承，通常靠近风轮侧的主轴承为双列圆锥滚子轴承，而靠近齿轮箱侧的主轴承为圆柱滚子轴承，2个主轴轴承共用1个轴承室，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接，其结构如图3所示。
图3 双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承的结构形式
3.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点主要有：
1)没有轴向游隙，轴向定位较好;
2)可以通过增加轴承之间的距离来增加承载能力，轴承的可适用范围较大;
3)轴和轴承的直径较小，成本较低;
4)由于消除了轴向游间隙，轴系整体刚度相对较高，动态载荷对其影响较小。
这种轴承结构的缺点主要有：
1)圆柱滚子轴承
由于没有预紧力，单个滚子可能存在不转动的现象，从而导致滑动,这样会产生非常大的尖峰载荷，影响轴承的寿命，对于3MW以上的机组所用的圆柱滚子轴承，滚子质量和惯性力大,圆柱滚子轴承由于没有预紧力,可能会导致滚子打滑损坏，出现微点蚀的可能性较大;
2)主机架的尺寸大，轴承室加工精度要求相对较高或由更多部件组成，主机架成本较高;
3)装配比较复杂；
4)轴承座的同心度等几何公差要求比较高。
4、2个小直径的单列圆锥滚子轴承
4.1 结构形式
2个小直径的单列圆锥滚子轴承的结构形式：一般为主轴被2个圆锥滚子轴承支承，2个主轴轴承共用1个轴承室[+]，主轴一般为直径较小且长度较长的结构，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接,其结构如图4所示。
图4 2个小直径的单列圆锥滚子轴承的结构形式
4.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点主要有：
1)没有轴向游隙，轴向定位较好;
2)可以通过增加轴承之间的距离来增加承载能力，轴承的可适用范围较大;
3)轴承的直径比单轴承的小,容易制造，成本低;
4)由于主轴系的长度比较长，容易获得较大的叶尖安全距离(叶尖与塔筒壁的距离);
5)由于2个轴承一般处于预紧状态，因此轴系的整体刚度相对较大，在较大的动态载荷作用下,轴系的结构变形相对较小，能够承受较大的动态载荷。
这种轴承结构的缺点主要有：
1)主机架的尺寸大或由更多部件组成，主机架成本较高;
2)装配时需要将2个轴承调节至一定的预紧量,因此装配比较复杂;
3)2个轴承座的同心度要求比较高，加工成本较高;
4)传动链整体长度较长,机舱尺寸不紧凑。
5、2个大直径的单列圆锥滚子轴承
5.1 结构形式
2个大直径的单列圆锥滚子轴承的结构形式：一般为主轴被2个大直径的圆锥滚子轴承支承，2个主轴轴承共用1个轴承室，主轴一般为直径较大且长度较短的结构，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接,其结构如图5所示。
图5 2个大直径的单列圆锥滚子轴承的结构形式
5.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点主要有：
1)轴承一般处于预紧状态，没有轴向游隙，轴向定位较好，且预紧力比较容易施加;
2)可以通过增加轴承之间的距离来增加承载能力,轴承的可适用范围较大;
3)轴承的直径比单轴承的小,容易制造，成本相对单轴承低;
4)安全裕度大，方便进行大叶片的开发;
5)由于该种配置一般选用较小的滚子接触角小，因此动轴和定轴之间的温差、温度变化以及装配误差等问题对轴系的预紧影响相对较小，轴承寿命受环境和装配误差影响较小;
6)轴的直径比较大,而且2个轴承之间的间距比较小，所以轴系整体刚度比较大,结构变形较小。
这种轴承结构的缺点主要有：
1)主机架的尺寸大或由更多部件组成，轴承室加工精度要求较高，主机架成本较高;
2)轴承对温度的变化比较敏感,但对于主轴轴承，由于转速比较低，温度变化比较小，所以影响也比较小;
3)轴系装配较复杂，装配工时较长。
6、 单轴承
6.1 结构形式
单轴承的结构形式：一般为主轴被 1个大直径的圆锥滚子轴承支承，主轴一般为直径大且比较短的结构，齿轮箱和主轴之间的连接采用胀紧套或螺栓联接，其结构如图6所示。
图6 单轴承的结构形式
6.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点主要有：
1)没有轴向游隙，轴向定位较好;
2)主轴的长度短，传动链紧凑，机舱的长度能设计的比较短;
3)轴承滚子及滚道直径均较大，且轴长度较短，所以轴系整体刚度大，载荷引起的结构变形小;
4)轴承在两侧都能进行润滑，所以容易润滑。
这种轴承结构的缺点主要有:
1)随着功率等级的增加,轴承的直径会越来越大，例如6 MW容量等级的机组单轴承的轴承外径达到3.6 m,很少有轴承厂家能够加工制造,因此价格比较高;
2)由于轴承直径较大,因此轴承密封设计较困难，常规设计不能达到较好密封效果，轴承密封成本较高;
3)轴承的滚子比较大,存在滑动的可能性，而滚子的滑动将影响轴承的寿命;
4)滚子类似于圆柱，预紧力较小时会存在扭转的情况，导致所有的载荷作用在1个转子
单元上，从而导致其损坏。
7、集成设计
7.1 结构形式
集成设计的结构形式为主轴被2个单列圆锥滚子轴承承撑,2个轴承共用1个轴承室，齿轮箱和主轴之间采用过盈配合或花键联接，轴承室与齿轮箱的箱体通过螺栓联接在一起，也就是说主轴系与齿轮箱集成在一起,其结构如图7所示。
图7 集成设计的结构形式
7.2结构的优缺点
这种轴承结构的优点主要有：
1)轴系一般处于预紧状态,因此无轴向游隙，轴向定位较好;
2)主轴系与齿轮箱集成在一。起，结构紧凑，机舱长度较短;
3)主轴与齿轮箱采用配合定位，传动链整体对中较好;
4)扭矩以外的力通过轴承室直接传递至主机架，不经过齿轮箱，因此齿轮箱只承受纯扭矩作用;
5)因为齿轮箱与主轴系集成为一体，所以主轴承可采用油润滑,降低主轴润滑的污染情况，改善轴承的润滑,对轴承的寿命有利。
这种轴承结构的缺点主要有:
1)主机架与齿轮箱的联接方式除了考虑载荷传递外，需要减振，降低齿轮箱振动的影响;
2)由于主轴承和齿轮箱集成一体,因此主轴承维护性较差;
3)轴承对温度的变化比较敏感,但对于主轴轴承,由于转速比较低，温度变化比较小，所以影响也比较小。
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