弛张筛筛面形貌对湿煤聚团筛分影响的研究.pdf

第1 2 期 2 0 2 1 年1 2 月 机械设计与制造 M a c h i n e r yD e s i g n M a n u f a c t u r e 弛张筛筛面形貌对湿煤聚团筛分影响的研究 曹荣，熊晓燕，牛蔺楷，张新 太原理工大学机械与运载工程学院，山西太原0 3 0 0 2 4 摘要为设计出更高筛分效率的弛张筛，研究了筛面形貌对湿煤聚团筛分的影响。首先对筛面形貌进行参数化建模，然 后利用有限元显示动力学分析了单颗粒与不同形貌筛面冲击碰撞下的应力大小，进而对形状参数进行优化。采用近似 柔性化方法实现筛板的弛张运动，并在最优形状参数T f f “ 4 用E D E M R e c u r D y n 合仿真模拟不同间隔参数筛板对湿煤聚 团的筛分过程，分析了不同凸起间隔对筛上物颗粒数量，粘结键数量和筛分时间的影响。结果表明，改变筛面形貌有助 于加大湿煤聚团的破碎程度，提高筛分效果。该结论可为弛张筛的设计及优化提供一定的理论基础。 关键词弛张筛；形貌设计；E D E M ；联合仿真；参数优化 中图分类号T H l 6 ；T D 4 5 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 2 1 1 2 0 0 0 1 0 4 S t u d yo nt h eI n f l u e n c e o ft h eS u r f a c eM o r p h o l o g yo fF l i p F l o wS c r e e n o nt h eS c r e e n i n go fW e tC o a lA g g l o m e r a t e C A O R o n g ，X I O N GX i a o y a n ，N I UL i n k a i ，Z H A N G X i n C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dV e h i c l eE n g i n e e r i n g ，T a i y u a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，S h a n x iT a i y u a n0 3 0 0 2 4 ，C h i n a A b s t r a c t ／no r d e rt od e s i g na f l i pf l o ws c r e e nw i t hh i g h e rs i e v i n ge f f i c i e n c y ，t h ei n f l u e n c eo f s i e v es u a c em o r p h o l o g yo nw e t c o a la g g l o m e r a t i o ns i e v i n gw a ss t u d i e d ．F i r s t l y ，t h es c r e e ns u r f a c em o r p h o l o g yw a sp a r a m e t r i c a l l ym o d e l e d ，a n dt h e nt h e f i n i t e e l e m e n td i s p l a yd y n a m i c sw a su s e dt oa n a l y z et h es t r e s so f t h es i n g l e p a r t i c l eu n d e ri m p a c tc o l l i s i o no nt h es c r e e ns u r f a c ew i t hd i f - f e r e n tm o r p h o l o g i e s ，t oo p t i m i z et h es h a p ep a r a m e t e r ．T h er e l a x a t i o nm o v e m e n to f t h es i e v ep l a t ew a sr e a l i z e db yt h ea p p r o x i m a t e f l e x i b l em e t h o d ，a n dt h es c r e e n i n gp r o c e s so f w e tc o a la g g l o m e r a t i o n so n s i e v ep l a t e sw i t hd i f f e r e n ts p a c i n gp r o j e c t i o n sw a ss i m u l a t e db yt h eC O s i m u l a t i o no fE D E M R e c u r D y nu n d e rt h eo p t i m a ls h a p ep a r a m e t e r s ．T h ee f f e c t so fd i f f e r e n ts p a c i n go f p r o j e c t i o n so nt h en u m b e ro f p a r t i c l e so nt h es i e v e ，t h en u m b e ro f b o n d i n gb o n d sa n dt h es c r e e n i n gt i m ew e r ea n a l y z e d ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a tc h a n g i n gt h es u r f a c em o r p h o l o g yc a ni n c r e a s et h ed e g r e eo f c r u s h i n go f w e tc o a la g g l o m e r a t e sa n di m p r o v et h es c r e e n i n g c t ．T h i sc o n c l u s i o nc a n p r o v i d ea t h e o r e t i c a lb a s i s f o rt h ed e s i g na n do p t i m i z a t i o no f f l i p f l o ws c r e e n ． K e yW o r d T h eF l i p F l o wS c r e e n ；T o p o g r a p h yD e s i g n ；E D E M ；C o S i m u l a t i o n ；P a r a m e t e rO p t i m i z a t i o n 1 引言 弛张筛用于对给料粒度 5 0 m m ，黏度较大，含水量为 7 ～ 1 4 ％的难筛物料进行 1 - 1 3 m m 粒度的筛分分级[ 1 ] 。相比传统 振动筛，弛张筛最大的特点是其筛面的弹性材料和弛张运动，国 内学者对弛张筛筛面的研究主要研究了筛面位移、速度、加速度 的动力学特性[ 2 1 以及张紧量对其动力学参数的影响[ 3 ‘5 ] 。文献对 筛面进行动力学特陛仿真，得出等效阻尼越小越有利于振动强度 的提高[ 6 ] 。但对弛张筛筛面的研究很多未考虑物料动载荷对筛 面的影响，由于物料对筛面的力随筛面的变形时刻在变化，因此 需要考虑颗粒动载荷的影响。许多学者用离散元方法对颗粒进 行了分析。文献[ 7 1 用离散元模拟振动筛的筛分过程，通过正交试 验和距离分析研究了各振动指标因素的综合影响。文献[ 8 ] 基于 离散元与T a g u c h i 正交实验方法分析了振动参数对振动筛分过程 的综合影响。以上学者对筛面的研究都是基于光滑平整筛面，所 研究的颗粒均为无粘结的单颗粒或颗粒群，关于弛张筛筛面形貌 对粘结物料筛分效果的研究较少。因此对弛张筛筛面形貌进行 参数化建模，通过分析不同形貌下单颗粒与筛面冲击碰撞所受的 应力大小，对形状参数进行优化，并在最优形状参数下利用离散 元软件E D E M 与多体动力学软件R e c u r D y n 的联合仿真模拟湿煤 聚团在不同间隔参数筛板上的筛分过程，通过分析对比不同间隔 参数下的筛上物颗粒数量，粘结键数量和筛分时间得出有利于筛 分的最优间隔参数。 来稿日期2 0 2 0 1 0 1 9 基金项目国家自然科学基金面上项目 5 1 7 7 5 3 6 4 作者简介曹荣， 1 9 9 4 一 ，女，山西临汾人，硕士研究生，主要研究方向机械系统动力学； 熊晓燕， 1 9 7 0 一 ，女，山西太原人，博士研究生，教授，主要研究方向故障诊断、信号处理、振动噪声分析与控制 万方数据 2曹荣等弛张筛筛面形貌对湿煤聚团筛分影响的研究第1 2 期 2 模型建立 2 ．1 湿煤聚团模型的建立 液体在弛张筛物料中以摆动状态存在，拟采用B P M B o n d i n gP a r t i c l eM o d e l 模型来模拟颗粒间的粘结。B P M 是P o t y o d y 和 e u n d a l l E 叫为模拟岩石破碎提出的，其原理是将颗粒集合体中每个 颗粒的接触点处添加平行键，形成可破碎的颗粒模型。其力一位 移行为，如图1 所示。 图1B P M 力一位移行为 F i g ．1 T h eB P MF o r c e D i s p l a c e m e n tB e h a v i o r B P M 力学特性由5 个参数决定单位面积的法向和切向刚 度砭、瓦，抗拉强度和抗剪切强度孑。、；。，粘结键半径直 m i n R A ，R 曰 ，其中，R A 和R B 分别为颗粒A 和颗粒曰的 半径。 由圆柱梁理论可得粘结键的最大拉伸和剪切应力为 式中瓦、F 和瓦、甄一法向、切向力和力矩；4 、。，_ 粘结键的横截 面面积、转动惯量。 当满足以下任一条件时，粘结键发生断裂，同时将其伴随的 力，力矩和刚度移除。聚团破碎，此后颗粒间以H e r t z M i d d l i n 接 触模型进行相互作用。两者的区别是b o n d i n g 键可以传递力和力 矩，而H M 模型的颗粒间只能传递力。 断裂条件 { 二⋯≥ 。 2 l f ⋯≥r 。 a 等径颗粒 b 多粒度颗粒 图2 聚团粘结模型 F i g ．2T h eB o n d i n gM o d e lo fW e tC o a lA g g l o m e r a t i o n 由于E D E M 中采用颗粒替换方式构建的B P M 聚团模型只能 实现等粒径单元颗粒组成不同形状大小的聚团，如图2 a 所示。 而实际湿煤聚团的组成粒度和形状大小纷纷不一，因此等粒径颗 粒组成的聚团不太符合实际情况，故通过对颗粒体积力和颗粒工 厂插件进行二次开发设计出多粒度内聚颗粒模型来改进现有等 径聚团模型的不足，如图2 b 所示。 2 ．2 筛板的近似柔性化 弛张筛筛面采用聚氨酯弹性材料，在双质体筛箱的不同步 振动下，相间分布的固定横梁与浮动横梁之间的距离产生周期性 变化，进而筛面产生一张一弛的大变形运动，使筛面加速度大，筛 孔发生周期性变形，有效改善物料堵孔现象。 考虑到E D E M 无法实现几何体的柔性化以及复杂的运动形 式，拟采用筛板近似柔性化方法通过E D E M 与R e c u r D y n 的联合 仿真实现物料与弛张运动的筛板之间的双向耦合计算。近似柔 性化方法，如图3 所示。 附陛筛板 筛条近似柔性化筛板 图3 近似柔性化示意图 F i g ．3 T h eA p p r o x i m a t eF l e x i b l eM e t h o d 在三维软件中将筛板沿长度方向离散化为若干筛条，将筛 条按某一挠曲形态装配得到近似的柔性筛板，导人R e c u r D y n 中 在筛条之间的接触部位加转动副及柔性连接可实现非线性变形 运动，其大变形挠曲形态可用悬链线理论模型来模拟“⋯。 3 筛面形貌设计 弛张筛筛板与颗粒作用会产生两种效果透筛和冲击碰撞。 一部分物料由于粒度小于筛孑L 完成透筛，其他物料与筛面接触碰 撞并吸能抛射，进而实现物料的松散与分层，有利于透筛。其中 一部分物料由液桥力粘结成粒度大于筛孔的聚团可通过与筛面 的冲击碰撞或抛射过程中物料间的摩擦碰撞解聚为单个煤颗粒， 有利于降低错配率，而湿煤聚团与筛面的冲击破碎和物料运动的 复杂程度均与筛面的材料和形貌有关，因此首先对筛面形貌进行 参数化建模，然后分析煤颗粒在不同形状参数的筛板上冲击碰撞 时的应力，得到优化后的形状参数。最后模拟湿煤聚团在不同间 隔参数下最优凸起形状筛板上的筛分过程，通过分析筛分效果及 聚团破碎程度得出最优间隔参数。 3 ．1 筛面形貌参数化建模 弛张筛筛面可设计成多种形貌，但形貌特征无法统一，为了 便于比较形貌的优劣，将所设计的筛面形貌进行参数化处理。筛 面形貌参数示意图，如图4 所示。图中矗一凸起高度；口一凸起底 边长；a 一凸起角度；卜凸起间隔 保证相同长度的筛板凸起个数 相同 。其中，阴影部分为原有筛面切割去除部分。 图4 筛面形貌示意图 F i g ．4T h eT o p o g r a p h yo ft h eS c r e e nS u r f a c e 设计的筛板厚为5 r a m ，考虑到筛面强度及形貌筛面弛张运 动时形貌对筛孔的影响，将形貌高度危设置为2 m m ，只对凸起底 边长a ，凸起角度o ／，凸起间隔r 进行优化设计。由于间隔丁决定 一R 甄，詹一 2 一，n 一．粤学 玉■A Ⅲ Ⅱ 一盯 一f 万方数据 N o ．1 2 D e c ．2 0 2 1机械设计与制造3 凸起的数量，故先令凸起间隔T 3 0 m m ，分别改变形状参数n 和o ／ 来对形貌进行初步设计及优化，再对间隔参数r 进行设计及优 化。不同形状参数下的筛面形貌，如图5 所示。 图5 不同参数下的筛面形貌 F i g ．5S c r e e nM o r p h o l o g yu n d e rD i f f e r e n tP a r a m e t e r s 3 ．2 形状参数设计 由于设计筛面形貌目的是为了增大湿煤团聚物料的破碎程 度，加大物料运动的复杂性，进而提高筛分效率，而物料的破碎取 决于聚团物受到的最大应力是否大于颗粒之间液桥的极限应力， 因此以物料与筛面碰撞的接触应力越大，湿煤聚团的破碎概率越 大为依据，对凸起底边长。和凸起角度“进行优化设计，得到有利 于物料解聚的最优形状参数。 3 ．2 ．1 有限元模型的建立 筛板尺寸为 9 0 x 9 0 x 5 m m ，颗粒直径为1 5 m m ，筛板和煤颗 粒的材料特性，如表1 所示。 表1 材料特性 T a b ．1M a t e r i a lP r o p e r t i e s 令凸起底边长分别为3 m m ，5 m m ，1 0 m m ，1 5 m m ，2 0 m m ， 2 5 m m ，3 0 m m ，凸起角度o L 分别为7 ．5 9 。，9 ．0 9 。，1 1 ．3 1 。，1 4 ．9 3 。， 2 1 ．8 。，3 0 。，3 8 ．6 6 。，5 0 。，6 0 。，7 0 。，8 0 。，9 0 。，共设计了6 7 块相同 尺寸不同形貌的筛板，由于每种形貌下颗粒在不同的接触位置受 到不同的接触应力，因此根据形貌特点选取多种接触位置，对于 三角形凸起的形貌取如图6 a 所示的三种接触位置，对于梯形凸 起形貌取图6 b 的四种接触位置，对于矩形凸起取图6 c 的四种 接触位置。 图6 援触位置 F i g ．6T h eC o n t a c tP o s i t i o n 利用W o r k b e n c h 显示动力学模块L S D Y N A 中的自动划分 网格对颗粒和筛板进行网格划分，筛板和颗粒均设置为柔性体， 设置一z 方向为重力方向，给颗粒沿z 方向初速度 一3 ．1 m ／s 来模 拟颗粒从0 ．5 m 的高度的自由落体。采用自动单面接触算法，以 考虑碰撞过程颗粒与筛板以及两者结构自身变形所可能产生的 接触，将静、动摩擦系数都取为0 ．5 ，最后利用L S D Y N A 求解器对 碰撞冲击下颗粒与筛面的响应进行求解。 3 ．2 ．2 筛面与颗粒碰撞仿真结果与分析 某一形貌及接触位置下碰撞过程的应力云图，如图7 所示。 受熏 蔫4 麓爹季 ■■■■- ■■■●- ■■■- 图7 碰搏过程应力五蚓 F i g ．7 S t r e s sC l o u dD i a g r a mo ft h eC o l l i s i o nP r o c e s s 从图中可看出，应力应变主要集中在碰撞接触面，并且在形 变最大时接触点的应力达到最大，随后随着颗粒的反弹由接触面 逐步向上扩散。 由于每种形貌分别做了多组不同接触位置下的冲击碰撞， 而颗粒与形貌的接触概率与形貌特点有关，故根据形貌在筛面法 向方向上的投影面积对不同接触位置所测得的最大等效应力取 相应的权值。不同形貌下颗粒受到最大等效应力的应力等值线 图，如图8 所示。从m a p 图中可以直观地看出在形貌参数底边长 o 5 m m ，角度a 4 5 。时，最大等效应力值最大，有利于物料的破碎， 因此初步优化后的筛面形貌参数为n 5 m m ，角度c z 4 5 。。 图8 不同形貌下最大等效应力m a p 图 F i g ．8M a x i m u mE q u i v a l e n tS t r e s sM a pu n d e rD i f f e r e n tM o r p h o l o g i e s 3 ．3 间隔参数设计 凸起间隔T 的选取不仅影响湿煤聚团解聚程度，也影响弛张 筛的筛分过程。共设置T 5 m m ，1 0 m m ，1 5 m m ，2 0 m m ，2 5 m m ， 3 0 m m 六种凸起间隔的筛板以及普通平面筛板 为了便于统一比 较，将平面筛板表示为T 0 m m ，通过E D E M R e c u r D y n 的联合仿 真实现湿煤聚团在弛张筛上的筛分过程模拟。分析对比仿真结 果进而优化凸起间隔r ，得出最优的形貌参数。 3 ．3 ．1 仿真模型的建立 筛板尺寸为3 4 0 m m X 6 5 3 m m X 5 m m ，共6 块。筛孔尺寸为 1 5 m m X 6 m m ，固定横梁与浮动横梁之间的间距为3 3 7 m m ，离散后 的筛条尺寸为2 0 m m X 6 5 3 m m X 5 m m ，根据筛板和筛条的尺寸，每 块筛板可离散化为1 7 块筛条，将这些筛条沿悬链线挠曲形态依 次按顺序装配成近似柔性化筛板，不同形貌间隔的筛条单元。如 图9 所示。令筛面倾角为1 5 。，设置浮动横梁沿筛面方向的驱动 为A s i n 2 r r f ．f 1 ，A 2 ．9 m m , f 1 8 H z 。 在E D E M 中设置颗粒生成方式为动态生成，聚团数量3 个， 颗粒总数为4 2 9 ，粘结键总数为1 5 7 2 ，湿煤聚团接触模型采用 H e r t z M i n d l i nw i t hb o n d i n g ，煤颗粒与几何体的接触模型采用 H e r t z M i n d l i n N o S l i p ，具体参数，如表1 、表2 所示。 ●■■■㈠U■■■■■_ 万方数据 4机械设计与制造 N o ．1 2 D e e ．2 0 2 1 T 3 0 _ _ _ - _ _ _ _ _ - ●- _ _ _ _ - - _ _ I 图9 不同形貌间隔的筛条单元 F i g ．9S c r e e nU n i t sw i t h D i f t l e r e n t S p a c i n gP a r a m e t e r s 表2 接触属性设置 T a b ．2C o n t a c tP r o p e r t yS e t t i n g s 3 ．3 ．2 数值模拟及分析 共模拟了湿煤聚团在7 种间隔参数筛板上的筛分过程，由于 篇幅所限，仅列出T - - 2 0 m m 的筛板在t 1 ．8 7 s 时聚团的筛分状态， 如图1 0 所示。为了分析不同间隔r 对筛分陛能的影响，对仿真结 果选取筛上物颗粒数量、粘结键剩余个数、筛分时间3 个指标进 行分析。由于聚团组成粒度在筛孔尺寸以下，理论应全部透筛， 但实际总有部分筛下物留在筛上形成错配物，影响筛分效率，故 此次数值模拟中筛上物颗粒数量在一定程度上与筛分效率呈负 相关，与错配率呈正相关。粘结键剩余个数可反映湿煤聚团冲击 破碎的解聚程度，粘结键数量越少表明聚团解聚程度越大，越有 利于提高筛分效率。 图1 0T 2 0 的湿煤聚团筛分过程模拟 F i g ．1 0S i m u l a t i o no fW e tC o a lA g g l o m e r a t i o n S c r e e n i n gP r o c e s sw i t hT 2 0 由图1 1 可知，不同凸起间隔的形貌筛面相比普通筛面对聚 团的筛分效果较好，筛上物数量均小于普通筛面的筛上物数量。 随着r 的增大，筛上物数量先减后增，在T 1 0 m m 时，筛上物数量 最少，筛分效果最佳，之后随着7 1 增大，凸起数量减少，形貌相似 程度越接近普通筛面，筛上物数量逐渐增大并趋近普通筛面对应 的值。形貌筛面的粘结键剩余个数均比普通筛面的少，说明形貌 筛面有助于湿煤聚团的破碎解聚，随着r 的增大粘结键剩余个数 呈现先减小后增大的趋势，在T - - 1 0 m m 时，破碎效果最好。形貌 筛面由于凸起加大颗粒的运动复杂性，筛分时间均比普通筛面 长，时间过少，物料与筛面接触时间短，筛分效率低，时间过长处 理量太少，因此筛分时间不宜过大或者过小，结合上述分析可确 定T 1 0 m m 为最优间隔参数。 分析可得形貌筛面有助于加大聚团解聚程度，提高筛分效 率，降低错配率。该结论为弛张筛的设计和优化提供理论参考。 通过对形貌的设计及优化，得出弛张筛筛面最优形貌参数为凸 起底边长a 5 1 T I I T I ，凸起角度a 4 5 。，凸起间距T 1 0 m m 。 同归／m m 图1 1 形貌间隔与筛上物数量、粘结键数量和筛分时间的关系 F i g ．11R e l a t i o n s h i pB e t w e e nT o p o g r a p h i c a lS p a c i n ga n dN u m b e ro f S i e v e s ，N u m b e ro fB o n d i n gB o n d sa n dS c r e e n i n gT i m e 4 结论 通过A n s yW o r k b e n c h 的L S D Y N A 模拟颗粒与筛面冲击碰 撞方法对弛张筛筛面形貌参数中形状参数进行优化，得出最优形 状参数凸起底边长a 5 m m ，凸起角度c z 4 5 。。在该参数下利用 E D E M R e c u r D y n 联合仿真模拟聚团在多种间隔参数筛板上的筛 分过程，对比分析仿真结果可得在T 1 0 m m 时筛上物颗粒数量最 少，粘结键数量最少，聚团破碎程度最大，筛分时间适中，更有利 于筛分。因此可得出改变筛面形貌有利于优化筛分过程，加大湿 煤聚团破碎程度，提高筛分效率，最优筛面形貌为凸起底边长。 5 m m ，凸起角度a 4 5 。，凸起间距T 1 0 m m 。该结论为进一步设 计优化高效筛分设备提供一定的参考依据。 参考文献 [ 1 ] 闻邦椿，刘树英．现代振动筛分技术及设备设计[ M ] ．北京冶金工业 出版社，2 0 1 3 7 9 8 3 ． W e nB a n g c h u n ，L i uS h u y i n g ．M o d e r nV i b r a t i n gS i e v i n gT e c h n o l o g y a n dE q u i p m e n tD e s i g n [ M ] ．B e r i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，2 0 1 3 7 9 8 3 ． [ 2 ] 盛玉祝，叶大银．基于虚拟样机弛张筛面的动态分析[ J ] 煤矿机械， 2 0 0 7 9 8 1 8 2 ． S h e n gY u z h u ，Y eD a y i n ．D y n a m i ca n a l y s i so f f l i p f l o ws c r e e nb a s i n g o na d a m s [ J J ．C o a lM i n eM a c h i n e r y ，2 0 0 7 9 8 1 8 2 ． [ 3 ] 李君，方代正，黄绍服．张紧量对弛张筛运动的影响[ J ] 煤矿机械， 2 0 0 7 ，2 8 7 5 4 - 5 6 ． L iJ u n ，F a n gD a i z h e n g ，H u a n gS h a o f u ．I n f l u e n c eo fe l a s t i cs t r e t c h i n g o nm o v eo f f l i p - f l o ws e r e e n [ J 1 ．C o a lM i n eM a c h i n e r y ，2 0 0 7 ，2 8 7 5 4 - 5 6 ． [ 4 ] 董海林，夏云飞，刘初升，等．张紧量对弛张筛筛面动力学参数的影响 [ J ] 选煤技术，2 0 1 2 3 2 3 2 7 ． D o n g H a i l i n ，X i a Y u n f e i ，L i uC h u s h e n g ，e ta 1 ．I n f l u e n c eo f t e n s i o n a la m o u n to nd y n a n f i cp a r a m e t e r so fs n r f a e eo ff l i p f l o ws c r e e n [ J ] ．C o a l P r e p a r a t i o nT e c h n o l o g y ，2 0 1 2 ，6 3 2 3 2 7 ． [ 5 ] 邹梦麒，刘初升，武继达，等．张紧量对单边驱动式弛张筛筛面动力学 参数的影响[ J ] ．煤炭学报，2 0 1 8 ，4 3 2 5 7 1 5 7 7 ． Z o uM e n g q i ，L i uC h u s h e n g ，W uJ i d a ，e ta 1 ．I n f l u e n c eo ft e n s i o n a l a m o u n to nd y n a m i cp a r a m e t e r so fu n i l a t e r a ld r i v e nf l i p - f l o ws c r e e ns u r f a e e [ J ] ．J o u r n a lo f C h i n aC o a lS o c i e t y ，2 0 1 8 ，4 3 2 5 7 1 - 5 7 7 ． 下转第8 页 万方数据 8机械设计与制造 N o ．1 2 D e c ．2 0 2 1 识别故障状态可能由以下二个原因造成； 1 采集刀具故障数据 过程中外界振动信号的干扰； 2 刀具故障数据训练样本不足和 振动信号特征值的提取不充分。 表1 优化S V M 对4 0 个测试样本的判别结果 T a b ．1D i s c r i m i n a n tR e s u l t so fO p t i m i z e d S V Mf o r4 0T e s tS a m p l e s 表2 传统S V M 对4 0 个测试样本的判别结果 T a b ．2D i s c r i m i n a n tR e s u l t so fT r a d i t i o n a l S V Mf o r4 0T e s tS a m p l e s 5 结论 针对利用传统的S V M 模型对刀具磨损阶段进行故障诊断 时，不能够白适应的寻求全局最优参数的现状，提出了B F A 优化 S V M 的刀具故障诊断方法。通过此方法找出了S V M 全局最优的 惩罚因子C 和核函数参数g 。将所提方法与未优化的S V M 模型 相比，验证了方法的有效性和可靠性，并得到以下结论 1 细菌觅食算法可以很好地实现对支持向量机参数的优 化，适合于利用支持向量机对刀具故障诊断过程中参数的选取。 2 与传统的支持向量机相比，B F A 优化S V M 的刀具故障诊 断方法的识别效果更好，准确率更高，是一种判别刀具磨损故障 的有效方法。 参考文献 [ 1 ] 刘宇．数控机床刀具状态监测与诊断系统的研究[ D ] ．南京南京理工 大学，2 0 1 6 ． L i uY u ．R e s e a r c hO Ht o o lc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e mo f C N Cm a c h i n et o o l s [ D ] ．N a n j i n g N a n j i n gU n i v e r s i t yo f S c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ，2 0 1 6 ． 1 2 JV a p n i kV ．T h eN a t u r eo fS t a t i s t i c a lL e a r n i n gT h e o r yl M J ．N e wY o r k S p r i n g e r V e r l a g ．1 9 9 5 1 5 3 8 ． [ 3 ] 王建国，杨柳，张文兴．核排列优化的支持向量机在齿轮故障诊断中的 应用[ J ] ．机械设计与制造，2 0 1 8 5 3 7 4 0 ． W a n gJ i a n g u o ，Y a n gL i u ，Z h a n gW e n x i n g ．F a u l td i a g n o s i sa p p l i c a t i o no fg e a rb a s e do us u p p o r tv e c t o rm a c h i n eo p t i m i z e db yk e r n e lt a r g e t a l i g n m e n t [ J ] ．M a c h i n e r yD e s i g n ＆M a n u f a c t u r e ．2 0 1 8 5 3 7 4 0 ． [ 4 ] 陈健飞，蒋刚，杨剑锋．改进A B C S V M 的参数优化及应用[ J ] 机械设 计与制造，2 0 1 6 1 2 4 2 8 ． C h e nJ i a n f e i ，J i a n gG a n g ，Y a n gJ i a n f e n g ．I m p r o v e dA B C S V Mp a r a m e t e ro p t i m i z a t i o na n da p p l i c a t i o n [ J ] ．M a c h i n e r yD e s i g n ＆M a n u f a c t u r e ，2 0 1 6 1 2 4 2 8 ． [ 5 ] P a s s i n oKM ．B i o m i m i c r yo fb a c t e r i a lf o r a g i n gf o rd i s t r i b u t e do p t i m i z a t i o na n dc o n t r o l [ J ] ．I E E EC o n t r o lS y s t e m sM a g a z i n e ，2 0 0 2 ，2 2 3 5 2 - 6 7 ． [ 6 ] 杨翠翠．细菌觅食优化算法及其应用研究[ D ] ．北京北京工业大学， 2 0 1 7 ． Y a n gC u i c u i ．B a c t e r i a lf o r a g i n go p t i m i z a t i o na l g o r i t h ma n di t sa p p l i c a t i o n s t u d y [ D ] ．B e i j i n g B e i j i n gU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ，2 0 1 7 ． 1 7 JY a n gDL ，L iXJ ，W a n gK ，e ta 1 ．S u p p o r tv e c t o rm a c h i n eo p t i m i z a t i o n b a s e do nb a c t e r i a lf o r a g i n ga l g o r i t h ma n da p p l i e di nf a u l td i a g n o s i sl J J ． A d v a n c e dM a t e r i a l sR e s e a r c h ，2 0 1 1 2 1 6 1 5 3 1 5 7 ． [ 8 ] 杨大炼，刘义论，李学军，等．基于细菌觅食优化决策的齿轮箱故障诊 断[ J ] _ 中南大学学报，2 0 1 4 ，4 6 4 1 2 2 4 1 2 3 0 ． Y a n gD a l i a n ，L i uY i l u n ，L iX u e - j u n ，e ta 1 ．G e a r b o xf a u l td i a g n o s i s b a s e do nb a c t e r i a lf o r a g i n ga l g o r i t h mo p t i m i z a t i o nd e c i s i o n s [ J ] ．J o u r n a l o f C e n t r a lS o u t h U n i v e r s i t y ，2 0 1 4 ，4 6 4 1 2 2 4 - 1 2 3 0 ． [ 9 ] 贺彬，刘泉．基于E M D 和S V M 的刀具故障诊断[ J ] 工具技术，2 0 1 7 ，5 1 1 9 5 9 7 ． H eB i n