椭球形颗粒直线振动筛分机理研究

摘要

筛分是各领域中散体料进行粒度分级的主要技术手段；在各类筛分物料中，椭球形或类椭球形颗粒占较大比例，椭球形颗粒长直径远大于短直径的外形特性，导致其筛分特性相对球形颗粒更为复杂。目前，对椭球形颗粒精选筛分，缺乏针对性筛分机理及装置的研究，采用传统的筛分方法，并以球形颗粒筛分机理控制参数进行椭球形颗粒筛分，其筛分性能差。为此，本文结合直线振动筛分具有高筛分效率、高生产率，且对椭球形颗粒筛分适应性好的特点，提出椭球形颗粒直线振动筛分方法，以类椭球形颗粒枸杞为筛分对象，开展椭球形颗粒直线振动筛分机理研究。主要研究工作内容与结论如下：
　　（1）椭球形颗粒直线振动筛分理论研究
　　基于直线振动筛分理论，以筛分分离粒度和综合筛分效率为基础筛分性能指标，研究椭球形颗粒直线振动筛分过程的颗粒运动学特性、透筛特性及其影响因素；结果表明：筛分分离粒度是一个区间范围?d，颗粒沿筛面方向的相对速度越大，分离粒度越小；椭球形颗粒物料在筛面上做周期性相对下滑和相对上滑移动，同时，做周期性相对筛面向上、向下摇摆滚动，因此，若颗粒垂直筛面方向的跳动较大时，不该透筛的较大粒度的椭球形颗粒会竖直或倾斜穿过筛孔，造成误筛，使得分离粒度上限值增大，分离粒度区间?d增大，综合筛分效率降低。研究了厚层椭球形颗粒直线振动分层原理及其影响因素，并设计分层性能指标检测方法，结果表明：不同粒度颗粒的动能差异是形成颗粒分层的主要原因，细粒或粗粒体积浓度的变化率是检测颗粒分层速率的有效可行方法。
　　（2）椭球形颗粒直线振动筛分仿真分析
　　利用离散元软件EDEM，对单层椭球形颗粒在筛面上的运动特性进行仿真分析，结果表明：颗粒群在筛面x方向的相对速度和绝对速度具有与振动筛面相同的周期性；颗粒群相对速度是时间的类余弦曲线，平均相对速度、平均绝对速度随着筛分参数（筛面倾角、振幅、频率、振动方向角）的增大而增大；当筛分参数大于一定值之后，颗粒群出现垂直筛面方向的跳动，且筛分参数值越大，跳动量越大。对单层椭球形颗粒筛分分离粒度、综合筛分效率进行仿真分析，结果表明：筛分分离粒度为一个范围（dmin~dmax），筛分分离粒度（分离粒度上限dmax、下限dmin和中心dc）随着筛分参数的增大而减小，随筛孔直径增大而增大；验证了?d受颗粒跳动的影响，当颗粒群在垂直筛面方向上有跳动时，?d随着振幅、频率和方向角增大而增大，综合筛分效率降低，筛面倾角在取值范围内，因颗粒群垂直筛面方向无跳动，?d不变，故不影响综合筛分效率。
　　对厚层椭球形颗粒直线振动分层特性及颗粒运动动能仿真分析，结果表明：椭球形颗粒振动分层过程中，大颗粒与小颗粒垂直筛面方向的动能差随着振幅、频率、振动方向角的增大而增大，筛面倾角对其影响不大；颗粒分层速率随着振幅、频率和振动方向角的增大而增大，筛面倾角对颗粒分层速率影响较小，颗粒分层速率随时间的推移越来越小。
　　（3）椭球形颗粒直线振动筛分性能试验研究
　　设计直线振动筛分试验装置，对椭球形颗粒枸杞进行直线振动筛分性能试验及结果分析。试验结果验证了单层颗粒筛分中振幅、频率以及筛面倾角对筛分分离粒度以及综合筛分效率的影响规律；验证厚层筛分中振动幅度、振动频率以及筛面倾角对颗粒分层速率的影响规律。得到较佳筛分性能参数为振幅为4mm、频率为20HZ、筛面倾角为8°时，其筛分效率为93.6%，筛分生产率为1.54t/h。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景以及意义

1.2 振动筛分研究现状

1.3 离散元法仿真方法在筛分中的应用现状

1.4主要研究内容及章节安排

第二章 椭球形颗粒直线振动筛分理论研究

2.1 椭球形颗粒定义及粒度参数

2.2 椭球形颗粒直线振动筛分原理

2.3 椭球形颗粒基础筛分性能及影响因素分析

2.4 椭球形颗粒在筛分中的滑移运动分析

2.5 椭球形颗粒在直线振动筛中的滚动分析

2.6 椭球形颗在筛孔处的透筛运动分析

2.7 厚层椭球形颗粒直线振动颗粒分层分析

2.8 本章小结

第三章 单层椭球形颗粒直线振动筛分仿真分析

3.1 离散元法基本原理及其仿真软件介绍

3.2 仿真模型以及条件

3.3 仿真内容及方案设计

3.4 椭球形颗粒在筛面上运动速度的仿真及分析

3.5 椭球形颗粒垂直筛面方向跳动量的仿真及分析

3.6 椭球形颗粒筛分分离粒度的仿真及分析

3.7椭球形颗粒综合筛分效率的仿真及分析

3.8 本章小结

第四章 厚层椭球形颗粒直线振动筛分分层仿真分析

4.1 直线振动筛分分层仿真模型

4.2椭球形颗粒直线振动分层仿真方案设计

4.3 厚层椭球形颗粒直线振动分层过程仿真分析

4.4椭球形颗粒直线振动分层过程中的动能仿真及分析

4.5 椭球形颗粒直线振动颗粒分层速率仿真及分析

4.6 本章小结

第五章 椭球形颗粒直线振动筛分试验研究

5.1 试验设备以及试验物料

5.2 试验内容以及方案设计

5.3 单层枸杞颗粒综合筛分效率试验研究

5.4 厚层颗粒直线振动分层试验研究

5.5 厚层枸杞颗粒直线振动筛分综合性能试验及结果分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文与申请发明专利