基于离散元法双层直线振动筛的筛分性能研究

作     者：孟强强 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王宇

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：双层直线振动筛 塑料颗粒 离散单元法 筛分效率 BP神经网络 

摘      要：振动筛是散装颗粒物料进行筛分的关键设备,在化工、农业和冶金等领域中广泛应用。双层直线振动筛因其筛面层数的增多,更易于将颗粒进行分级和筛分,在大处理量的工业环境中更能充分发挥筛面性能。塑料颗粒在化工领域中应用广泛,但对塑料颗粒筛分过程及特性研究并不常见,本文基于某化工企业“大型挤压造粒机组配套振动筛国产化替代项目横向课题,对工业塑料颗粒筛分过程中的运动特性和透筛规律进行分析,为双层直线振动筛的理论分析、结构设计和国产化制造提供参考。本文以双层直线振动筛为对象,采用离散元法对塑料颗粒筛分过程和影响双层直线振动筛的筛分性能因素进行分析,通过仿真数据创建BP神经网络,并采用优化函数对筛分参数进行优化。论文主要完成以下四方面内容:(1)在概率学理论基础上,对双层直线振动筛的物料透筛理论进行分析,比较分析单层振动筛和双层振动筛上单颗粒与颗粒群透筛概率的差异性,获得影响颗粒透筛的因素。(2)基于离散元法,建立双层直线振动筛和塑料颗粒的仿真模型,利用EDEM进行仿真,比较分析塑料颗粒在双层直线振动筛上的运动状态、运动速度、运移规律和颗粒在筛面不同区域内的透筛行为,获得塑料颗粒完整筛分过程中的运动特性、颗粒群在筛面上的运动规律和颗粒间的碰撞与分布规律,同时对不同形状颗粒在筛面上的速度和透筛量进行分析,比较分析不同颗粒在筛分过程中的差异性。(3)在单因素控制变量法的基础上,以筛分效率作为筛分性能的衡量指标,研究振动参数、筛面结构参数、筛面安装间距、颗粒成分组成和进料速率与筛分效率之间的关系,同时借助正交试验法,分析振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角共同作用时对双层直线振动筛的筛分效率影响。(4)为了更好地映射振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角与两层筛面筛分效率之间的关系,通过BP神经网络创建了筛分参数与筛分效率之间的非线性关系,通过目标达成法在Matlab中对筛分参数进行优化,得到最优筛分参数组合和相应筛分效率,并对优化前后的分析结果进行比较。