陈兵等：基于DEM的高频振网筛多参数优化 857 3.2.1振动频率对筛分效果的影响 大，物料过分活跃，颗粒运输速度继续增加，而颗 图8所示为不同振动频率下的颗粒分布曲线， 粒振动变得比较混乱，在仿真过程中可以看到在 揭示了在未透筛的物料中各种不同颗粒粒径的颗 70Hz仿真条件下大量颗粒过度飞扬，充满整个筛 粒质量占该种颗粒粒径原始总质量的比值.将颗 箱，这反而不利于物料的筛分，导致了筛分效率的 粒曲线占比50%所对应的颗粒尺寸定义为分离尺 下降 寸，其值越大，筛分效果越好.由1.5mm粒径界 0.90 限、仁5.0mm粒径界限与每条颗粒分布曲线和水 76 0.85 平坐标轴所围成的封闭区域A的大小代表不匹配 0.80 物料的含量，其区域越小，则筛分效果越好 12 0.75 100 68 0.70 0 --Screening efficiency 0.65 64 Average transport speed 0.60 60 30 40 50 60 70 Vibration frequency/Hz 0 30 0 060 Vibration frequency/ =5mm- 30 Hz 图9振动频率对筛分效率和物料平均运输速度的影响 0 =1.5 mm 35 Hz 40 Hz Fig.9 Influence of vibration frequency on screening efficiency and 50 Hz average transport speed of materials ◆=70日Z 0 4 6 Particle size/mm 3.2.2振幅对筛分效果的影响 图8不同振动频率下颗粒分布曲线 图10所示为在不同振幅下的颗粒分布曲线， Fig.8 Particle distribution curves at different vibration frequencies 可以发现，1.5mm颗粒的含量几乎不随振幅的变 化而变化，而难筛颗粒的含量随振幅变化较明显， 由图8可以看出.易透颗粒（粒径为1.5、2.0和 表明较小的振幅对难筛颗粒有较好的筛分效果. 2.5mm)相比于难透颗粒（粒径为3.5mm和4.5mm) 随着振幅的增加，分布曲线左移，区域A逐渐增加 更容易透筛，难透颗粒的含量相比易透颗粒的含 且分离尺寸变小，当振幅为2.5mm时筛分效果最 量高得多.而易透颗粒含量随振动频率的变化相 差，此时分离尺寸仅为3.03mm. 比于难透颗粒随振动频率的变化更加明显，当颗 粒粒径达到4.5mm时，颗粒含量几乎不随振动频 100 率的变化而变化，因此可以通过改变振动频率降 80 低易透颗粒含量，但对于近筛网尺寸的颗粒含量 几乎不起作用.当振动频率在30~50Hz时，分布 60 透3.0 曲线右移，分离尺寸变大且区域A逐渐减小，当振 0.51.015202 40 Amplitde/mmn 动频率为50Hz时，区域A最小，分离尺寸最大为 d=1.5 mm 5m四 -0.5mm 3.18mm,因此在该振动频率下筛分效果较好.而 20 1.0mm 5 mm 2.0mm 当振动频率为70Hz时，区域A最大，分离尺寸最小 ◆-2.5mm 为3.45mm,证明在该振动频率下筛分效果较差 4 6 Particle size/mm 图9所示为振动频率对筛分效率和物料平均 图10不同振幅下颗粒分布曲线 运输速度的影响，由该图可以看出，物料平均运输 Fig.10 Particle distribution curves at different amplitudes 速度随着振动频率的增加而增加；而筛分效率在 振动频率处于30~50Hz内，随着振动频率的增加 图11为振幅对筛分效率以及物料平均运输速 而增大，而在50~70Hz内，随着振动频率的增加 度的影响，由图中可知，物料的筛分效率随着振幅 而急剧降低.推测其可能的原因是振动频率在 的增加呈下降趋势，而物料平均运输速度随着振 30~50Hz时，振动频率的增大可以增加物料在筛 幅的增加而增大，其原因是由于随着振幅的增加， 面上的跳动次数，增加物料与筛面的接触机会，使 筛面对物料的作用力变大，物料的抛掷作用越来 得物料的透筛概率增加，并加快了物料的运输速 越明显，物料在筛面上跳动的剧烈程度增加并且 度.而振动频率继续增加，使得物料获得的能量过 跳动幅度增大，物料在空中的时间远大于筛面的3.2.1    振动频率对筛分效果的影响 图 8 所示为不同振动频率下的颗粒分布曲线， 揭示了在未透筛的物料中各种不同颗粒粒径的颗 粒质量占该种颗粒粒径原始总质量的比值. 将颗 粒曲线占比 50% 所对应的颗粒尺寸定义为分离尺 寸，其值越大，筛分效果越好. 由 d=1.5 mm 粒径界 限、d=5.0 mm 粒径界限与每条颗粒分布曲线和水 平坐标轴所围成的封闭区域 A 的大小代表不匹配 物料的含量，其区域越小，则筛分效果越好. 由图 8 可以看出，易透颗粒（粒径为 1.5、2.0 和 2.5 mm）相比于难透颗粒（粒径为 3.5 mm 和 4.5 mm） 更容易透筛，难透颗粒的含量相比易透颗粒的含 量高得多. 而易透颗粒含量随振动频率的变化相 比于难透颗粒随振动频率的变化更加明显，当颗 粒粒径达到 4.5 mm 时，颗粒含量几乎不随振动频 率的变化而变化，因此可以通过改变振动频率降 低易透颗粒含量，但对于近筛网尺寸的颗粒含量 几乎不起作用. 当振动频率在 30～50 Hz 时，分布 曲线右移，分离尺寸变大且区域 A 逐渐减小，当振 动频率为 50 Hz 时，区域 A 最小，分离尺寸最大为 3.18 mm，因此在该振动频率下筛分效果较好. 而 当振动频率为 70 Hz 时，区域 A 最大，分离尺寸最小 为 3.45 mm，证明在该振动频率下筛分效果较差. 图 9 所示为振动频率对筛分效率和物料平均 运输速度的影响，由该图可以看出，物料平均运输 速度随着振动频率的增加而增加；而筛分效率在 振动频率处于 30～50 Hz 内，随着振动频率的增加 而增大，而在 50～70 Hz 内，随着振动频率的增加 而急剧降低. 推测其可能的原因是振动频率在 30～50 Hz 时，振动频率的增大可以增加物料在筛 面上的跳动次数，增加物料与筛面的接触机会，使 得物料的透筛概率增加，并加快了物料的运输速 度. 而振动频率继续增加，使得物料获得的能量过 大，物料过分活跃，颗粒运输速度继续增加，而颗 粒振动变得比较混乱，在仿真过程中可以看到在 70 Hz 仿真条件下大量颗粒过度飞扬，充满整个筛 箱，这反而不利于物料的筛分，导致了筛分效率的 下降. 3.2.2    振幅对筛分效果的影响 图 10 所示为在不同振幅下的颗粒分布曲线， 可以发现，1.5 mm 颗粒的含量几乎不随振幅的变 化而变化，而难筛颗粒的含量随振幅变化较明显， 表明较小的振幅对难筛颗粒有较好的筛分效果. 随着振幅的增加，分布曲线左移，区域 A 逐渐增加 且分离尺寸变小，当振幅为 2.5 mm 时筛分效果最 差,此时分离尺寸仅为 3.03 mm. 图 11 为振幅对筛分效率以及物料平均运输速 度的影响，由图中可知，物料的筛分效率随着振幅 的增加呈下降趋势，而物料平均运输速度随着振 幅的增加而增大，其原因是由于随着振幅的增加， 筛面对物料的作用力变大，物料的抛掷作用越来 越明显，物料在筛面上跳动的剧烈程度增加并且 跳动幅度增大，物料在空中的时间远大于筛面的 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 100 d=1.5 mm Particle proportion/ % Particle size/mm 0.5 mm 1.0 mm 1.5 mm 2.0 mm 2.5 mm d=5 mm 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.2 3.4 Cut size/mm Amplitude/mm A 图 10    不同振幅下颗粒分布曲线 Fig.10    Particle distribution curves at different amplitudes 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 100 d=1.5 mm Particle proportion/ % Particle size/mm 30 Hz 35 Hz 40 Hz 50 Hz 70 Hz 30 40 50 60 70 3.2 3.3 3.4 3.5 Cut size/mm Vibration frequency/Hz A d=5 mm 图 8    不同振动频率下颗粒分布曲线 Fig.8    Particle distribution curves at different vibration frequencies 30 40 50 60 70 64 68 72 76 Screening efficiency/ Screening efficiency % Vibration frequency/Hz 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 Average transport speed Average transport speed/(m·s−1 ) 图 9    振动频率对筛分效率和物料平均运输速度的影响 Fig.9     Influence  of  vibration  frequency  on  screening  efficiency  and average transport speed of materials 陈    兵等： 基于 DEM 的高频振网筛多参数优化 · 857 ·