陈兵等：基于DEM的高频振网筛多参数优化 855· 表2不同粒径尺寸的颗粒性质 Table 2 Characteristics of particles of different sizes Particle Generation Particle size/mm Property speed/(kg's) distribution/% 1.5 Easy-to-sieve 0.015 10 2.0 Easy-to-sieve 0.015 10 2.5 Easy-to-sieve 0.015 10 3.5 Difficult-to-sieve 0.025 10 图5高颜振网筛筛分实验系统照片 4.5 Difficult-to-sieve 0.025 10 Fig.5 Photograph of screening experiment system with high-frequency 5.0 Obstructed-to-sieve 0.01 10 mesh-vibrating screen 6.0 Obstructed-to-sieve 0.01 10 料进行染色处理（图中数值表示粒径大小），如图6 7.0 Obstructed-to-sieve 0.01 0 所示.四种颗粒占比与仿真模型一致，分别为30%、 8.0 Obstructed-to-sieve 0.015 10 30%、20%和20%，按照实际工业生产要求，将实 9.0 Obstructed-to-sieve 0.015 10 验颗粒充分混合，实验和仿真得到的筛分效率对 比与筛下物料对比如图7所示.其中实验与仿真 (b) (c) 的参数如下设置：振动频率为30~50Hz,振幅为 1.5mm,筛面倾角为30°.在实验中，尽可能保证实 验条件和仿真条件一致 图4不同类型的非球形颗粒.(a)长条形颗粒：(b)三角形颗粒：(c)正 方形颗粒 Fig4 Different types of nonspherical particles:(a)strip particle: (b)triangle particle;(c)square particle 1-3mm 3-5mm 5-8mm 8-10mm 度和变频器的输入频率，可以实现调节实验筛机 图6实验物料 Fig.6 Sieving experimental materials 振动频率和激振力的目的， 筛分效果的主要工艺指标为筛分效率和生产 图7(a)为实验和仿真的筛分效率对比，由图7(a) 率町.一般采用总体筛分效率来定义筛分质量的 可知，不论是球形颗粒还是非球形颗粒，实验与仿 优劣，并将筛分效率定义为筛下物料质量与入料 真模拟结果筛分效率总体变化趋势一致，但非球 中粒径小于筛孔尺寸的物料总质量的比值 形颗粒的仿真与实验结果更加接近.这是由于非 为了证明仿真结果的可信度，利用所搭建的 球形颗粒特别是长条形颗粒的尺寸一般分为长轴 样机测试系统展开验证实验，并将实验结果与仿 尺寸和短轴尺寸，而长轴尺寸是大于该非球形颗 真结果进行比较.对实验所用不同粒径的筛分物 粒对应的球形颗粒的粒径大小，沿着筛面的流动 80(a) (b) 75 30 35 40 45 50 Vibration frequency/Hz 7实验和仿真的筛分效率与箭下物料对比 Fig.7 Comparison of experimental and simulated materials度和变频器的输入频率，可以实现调节实验筛机 振动频率和激振力的目的. 筛分效果的主要工艺指标为筛分效率和生产 率[19] . 一般采用总体筛分效率来定义筛分质量的 优劣，并将筛分效率定义为筛下物料质量与入料 中粒径小于筛孔尺寸的物料总质量的比值. 为了证明仿真结果的可信度，利用所搭建的 样机测试系统展开验证实验，并将实验结果与仿 真结果进行比较. 对实验所用不同粒径的筛分物 料进行染色处理（图中数值表示粒径大小），如图 6 所示. 四种颗粒占比与仿真模型一致，分别为 30%、 30%、20% 和 20%，按照实际工业生产要求，将实 验颗粒充分混合，实验和仿真得到的筛分效率对 比与筛下物料对比如图 7 所示. 其中实验与仿真 的参数如下设置：振动频率为 30～50 Hz，振幅为 1.5 mm，筛面倾角为 30°. 在实验中，尽可能保证实 验条件和仿真条件一致. 图 7（a）为实验和仿真的筛分效率对比，由图 7（a） 可知，不论是球形颗粒还是非球形颗粒，实验与仿 真模拟结果筛分效率总体变化趋势一致，但非球 形颗粒的仿真与实验结果更加接近. 这是由于非 球形颗粒特别是长条形颗粒的尺寸一般分为长轴 尺寸和短轴尺寸，而长轴尺寸是大于该非球形颗 粒对应的球形颗粒的粒径大小，沿着筛面的流动 (a) (b) (c) 图 4    不同类型的非球形颗粒. （a）长条形颗粒；（b）三角形颗粒；（c）正 方形颗粒 Fig.4     Different  types  of  nonspherical  particles:  (a)  strip  particle; (b) triangle particle; (c) square particle 图 5    高频振网筛筛分实验系统照片 Fig.5    Photograph of screening experiment system with high-frequency mesh-vibrating screen 1−3 mm 3−5 mm 5−8 mm 8−10 mm 图 6    实验物料 Fig.6    Sieving experimental materials 30 35 40 45 50 65 70 75 80 Vibration frequency/Hz Simulation results (spherical) Simulation results (nonspherical) Test results (a) (b) Screening efficiency/ % 图 7    实验和仿真的筛分效率与筛下物料对比 Fig.7    Comparison of experimental and simulated materials 表 2    不同粒径尺寸的颗粒性质 Table 2    Characteristics of particles of different sizes Particle size/mm Property Generation speed/(kg·s−1) Particle distribution/% 1.5 Easy-to-sieve 0.015 10 2.0 Easy-to-sieve 0.015 10 2.5 Easy-to-sieve 0.015 10 3.5 Difficult-to-sieve 0.025 10 4.5 Difficult -to-sieve 0.025 10 5.0 Obstructed-to-sieve 0.01 10 6.0 Obstructed-to-sieve 0.01 10 7.0 Obstructed-to-sieve 0.01 10 8.0 Obstructed-to-sieve 0.015 10 9.0 Obstructed-to-sieve 0.015 10 陈    兵等： 基于 DEM 的高频振网筛多参数优化 · 855 ·