作用到偏航轴承上的不仅有塔架上方所有设备与附属部件的重量，而且还有风轮作用于偏航轴承本身上的气动推力，因此偏航轴承选用的轴承应该既能承受轴向力又能承受径向力。
风力发电机组在偏航过程中的载荷分布如图10-20所示。
图10-20 偏航过程中的载荷分布
在图10-20中，载荷的方向是根据传统的坐标系画出的，如果实际方向与此相反，则代入负值。
在图10-20中：Fxr表示风轮上x轴力，单位为N；Fyr表示风轮上y轴力，单位为N；Fzr表示风轮上z轴力，单位为N；Mxr表示风轮上x轴力矩，单位为N·m；Myr表示风轮上y轴力矩，单位为N·m；Mzr表示风轮上z轴力矩，单位为N·m；FN表示机舱的重力，单位为N；xN表示偏航轴到机舱重心的水平距离，单位为m；xR表示偏航轴到风轮重心的水平距离，单位为N；zN表示偏航轴承到机舱重心的垂直距离，单位为m；zR表示偏航轴承到风轮重心的垂直距离，单位为m；MD表示偏航轴上的驱动力矩，单位为N·m。
作用在风轮上的力和力矩可以根据稳定偏航风力机的空气动力学（参见本书第四章）进行计算，也可以应用专用软件求出。
作用在偏航轴承上的倾覆力矩（N·m）
式中 M1=Mxr-FyrzR
M2=Myr+FzrxR+FxrzR-FNxN作用在偏航轴承上的径向力（N）
作用在偏航轴承上的轴向力（N）Fa=Fzr+FN （10-37）
式（10-35）、（10-36）、（10-37）是设计偏航轴承的基础依据。
风力发电机组偏航过程的运动方程如式（10-38）所示。
式中 MW——作用在机舱上的空气动力所产生的力矩，单位为N·m；
MM——机械制动力矩，单位为N·m；
MR——回转轴承上的摩擦力矩，单位为N·m；
MK——回转效应（陀螺效应）所产生的力矩，单位为N·m；
JW——偏航轴上的转动惯量，单位为kg·m2；
ωW——偏航角速度，单位为rad/s。
式（10-38）中，规定偏航轴上的驱动力矩方向为正，制动力矩为负。实现偏航的必要条件为式（10-38）等号左边力矩之和大于零（达到稳态时等于零）。偏航轴上的驱动力矩是风轮偏角和风速的函数。如果偏角和风速增加，驱动力矩也增加。
下面对式（10-38）中的力矩的求法分别加以讨论。
1.作用在机舱上的空气动力矩（见图10-21）
图10-21 作用在机舱上的空气动力
在机组偏航状态下，作用在机舱上的空气动力（N）(www.xing528.com)
式中 K1——机舱表面形状系数，平面为1，曲面酌减，典型值为0.7；
ρ——空气密度，单位为kg/m3；
vW——尾流风速，单位为m/s；
A——迎风面的面积，单位为m2；
γ——风轮偏角，单位为（°）。
假设作用在机舱上的空气动力作用点通过迎风面的中心点C，如图10-21所示。可以求出，空气动力的力臂
式中 L——图10-21中旋转轴O到C点的距离，单位为m；
m——旋转轴O到迎风面的距离，单位为m。
于是，作用在机舱上的空气动力矩（N·m）
2.机械制动力矩
机械制动力矩的求法见式（10-4）、（10-5）。由式（10-4）、（10-5）可见机械制动力矩的大小与液压系统工作压力有关。在偏航过程中，机械制动力矩作为阻尼力矩，液压系统工作压力较小；在偏航制动时，要求机械制动力矩足够大，所以，液压系统工作压力较大。
3.回转轴承上的摩擦力矩
不计黏性摩擦力矩，回转轴承上的摩擦力矩可以写成
MR=-μf（aMt+bFaDr+cFrDr） （10-42）
式中 μf——摩擦系数；
a、b、c——比例系数；
Mt——倾覆力矩，单位为N·m；
Fr——作用在偏航轴承上的径向力，单位为N；
Fa——作用在偏航轴承上的轴向力，单位为N；
Dr——轨道直径，单位为m。
对于4点球轴承，系数可以取：μf=0.006，a=2.2，b=0.5，c=1.9。
4.回转效应所产生的力矩
求法见第四章第一节。对于大型机组偏航速度一般小于1°/s，此时，回转效应所产生的力矩所占比例较小，可以忽略。对于三叶片风轮，回转效应所产生的偏航力矩为零。
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