856 工程科学学报，第43卷，第6期 会使非球形颗粒的长轴方向倾向于与筛面平行， 可以使用的振动参数和工艺参数取值范围内.各 而只有当非球形颗粒的长轴方向指向筛孔的方向 个振动参数均有5个水平值，正交试验的振动参 才能被透筛，因此长条形颗粒被透筛的几率要比 数是通过三因素五水平的正交表来设计试验分析 其对应的球形颗粒的透筛几率小.并且由于实验 的，共产生25组数据.选择三因素对应的五水平 中这种长条形的颗粒占比相对较多，且多球模型 的值如表3所示 并不能完全模拟实际颗粒的真实特征，因此也导 致了实验筛分效率要低于球形和非球形颗粒的仿 表3水平与因素对应表 真结果.图7(b)为实验和球形颗粒仿真的筛下物 Table 3 Correspondence of levels and factors 料对比，对比物料筛分仿真和实验结果可发现，透 Level Vibration frequency/Hz Amplitude/mm Mesh inclination/() 筛物料均呈现梯度分布特点：在入料侧，易透筛颗 30 0.5 20 粒容易穿过筛网，迅速完成透筛作业，出料侧的易 2 35 1.0 25 透筛颗粒明显减少 3 % 1.5 吃 使用三维离散元法对筛分过程进行研究具 4 50 2.0 35 有较高的可信度且能够较准确地反映实际筛分 5 市 2.5 40 规律.在虚拟模型中准确覆盖所有的实际物理 因素十分困难，虽然实验结果与仿真结果的筛 对不同种工况进行仿真模拟后，在EDEM后 分效率略有差距，但是两者的筛分原理一致，充分 处理模块对已经处于稳定运输状态的物料的筛分 证明了使用数值模拟进行进一步筛选研究的可 效率以及平均运输速度进行统计，所得25组试验 行性20-2 结果如表4所示 3.2正交试验结果分析 3振动参数对筛分效果的影响 振动参数的不同组合直接影响了颗粒与颗粒 3.1 正交试验设计 以及颗粒和筛面之间的碰撞效果.在25组试验 物料筛分过程受到振动频率、振幅和筛面倾 中，对每个因素的每个水平值求平均值，得到每个 角多因素的影响，为了更好地研究各振动参数对 因素的每个水平值对应的筛分效率和物料平均运 高频振网筛筛分过程中物料的运动及透筛行为的 输速度，并对每种工况筛上物各种粒径大小的颗 影响，按照正交试验原理4来设计试验，所设计工 粒进行统计，可以得出在不同振动参数下的颗粒 况如表3所示，其中各参数的取值均在对象筛机 分布曲线 表4正交试验结果 Table 4 Results of orthogonal tests Vibration Amplitude/ Mesh Average Mesh Average Screening Vibration Amplitude/ Group inclination/ Screening frequency/Hz mm inclination/ efficiency/ transport Group () frequency/Hz mm transport speed/(m's) () efficiency/% speed/(m's) 30 0.5 20 78.13 0.412 g 40 2.0 20 77.55 0.621 2 30 1.0 25 74.56 0.483 0 2.5 35 74.95 0.801 3 1.5 30 72.94 0.623 6 50 0.5 35 76.23 0.822 4 30 2.0 35 70.31 0.809 分 1.0 40 72.81 0.927 5 30 2.5 40 67.19 0.843 乐 0 1.5 20 80.65 0.643 6 36 0.5 25 78.85 0.472 9 50 2.0 25 77.89 0.725 7 35 0 30 76.20 0.637 名 50 吃 72.33 0.869 8 35 1.5 35 74.37 0.819 21 70 0.5 40 62.79 0.915 9 2.0 40 68.50 0.872 22 70 1.0 20 70.62 0.639 10 35 2.5 20 75.21 0.603 23 70 1.5 25 67.78 0.755 11 40 0.5 响 80.32 0.631 24 0 2.0 30 63.93 0.859 12 1.0 35 76.29 0.759 25 70 2.5 35 57.99 1.082 13 % 1.5 40 70.20 0.872会使非球形颗粒的长轴方向倾向于与筛面平行， 而只有当非球形颗粒的长轴方向指向筛孔的方向 才能被透筛，因此长条形颗粒被透筛的几率要比 其对应的球形颗粒的透筛几率小. 并且由于实验 中这种长条形的颗粒占比相对较多，且多球模型 并不能完全模拟实际颗粒的真实特征，因此也导 致了实验筛分效率要低于球形和非球形颗粒的仿 真结果. 图 7（b）为实验和球形颗粒仿真的筛下物 料对比，对比物料筛分仿真和实验结果可发现，透 筛物料均呈现梯度分布特点：在入料侧，易透筛颗 粒容易穿过筛网，迅速完成透筛作业，出料侧的易 透筛颗粒明显减少. 使用三维离散元法对筛分过程进行研究具 有较高的可信度且能够较准确地反映实际筛分 规律. 在虚拟模型中准确覆盖所有的实际物理 因素十分困难，虽然实验结果与仿真结果的筛 分效率略有差距，但是两者的筛分原理一致，充分 证明了使用数值模拟进行进一步筛选研究的可 行性[20−23] . 3    振动参数对筛分效果的影响 3.1    正交试验设计 物料筛分过程受到振动频率、振幅和筛面倾 角多因素的影响，为了更好地研究各振动参数对 高频振网筛筛分过程中物料的运动及透筛行为的 影响，按照正交试验原理[24] 来设计试验，所设计工 况如表 3 所示，其中各参数的取值均在对象筛机 可以使用的振动参数和工艺参数取值范围内. 各 个振动参数均有 5 个水平值，正交试验的振动参 数是通过三因素五水平的正交表来设计试验分析 的，共产生 25 组数据. 选择三因素对应的五水平 的值如表 3 所示. 对不同种工况进行仿真模拟后，在 EDEM 后 处理模块对已经处于稳定运输状态的物料的筛分 效率以及平均运输速度进行统计，所得 25 组试验 结果如表 4 所示. 3.2    正交试验结果分析 振动参数的不同组合直接影响了颗粒与颗粒 以及颗粒和筛面之间的碰撞效果. 在 25 组试验 中，对每个因素的每个水平值求平均值，得到每个 因素的每个水平值对应的筛分效率和物料平均运 输速度，并对每种工况筛上物各种粒径大小的颗 粒进行统计，可以得出在不同振动参数下的颗粒 分布曲线. 表 3    水平与因素对应表 Table 3    Correspondence of levels and factors Level Vibration frequency/Hz Amplitude/mm Mesh inclination/(°) 1 30 0.5 20 2 35 1.0 25 3 40 1.5 30 4 50 2.0 35 5 70 2.5 40 表 4 正交试验结果 Table 4 Results of orthogonal tests Group Vibration frequency/Hz Amplitude/ mm Mesh inclination/ (°) Screening efficiency/% Average transport speed/(m·s−1) Group Vibration frequency/Hz Amplitude/ mm Mesh inclination/ (°) Screening efficiency/% Average transport speed/(m·s−1) 1 30 0.5 20 78.13 0.412 14 40 2.0 20 77.55 0.621 2 30 1.0 25 74.56 0.483 15 40 2.5 25 74.95 0.801 3 30 1.5 30 72.94 0.623 16 50 0.5 35 76.23 0.822 4 30 2.0 35 70.31 0.809 17 50 1.0 40 72.81 0.927 5 30 2.5 40 67.19 0.843 18 50 1.5 20 80.65 0.643 6 35 0.5 25 78.85 0.472 19 50 2.0 25 77.89 0.725 7 35 1.0 30 76.20 0.637 20 50 2.5 30 72.33 0.869 8 35 1.5 35 74.37 0.819 21 70 0.5 40 62.79 0.915 9 35 2.0 40 68.50 0.872 22 70 1.0 20 70.62 0.639 10 35 2.5 20 75.21 0.603 23 70 1.5 25 67.78 0.755 11 40 0.5 30 80.32 0.631 24 70 2.0 30 63.93 0.859 12 40 1.0 35 76.29 0.759 25 70 2.5 35 57.99 1.082 13 40 1.5 40 70.20 0.872 · 856 · 工程科学学报，第 43 卷，第 6 期