在工程作業中振動篩作為一種對物料粒徑進行分級的專用設備。篩分效果的好壞，不僅影響著下一步作業的效率，而且還直接或間接地影響產品的價值。

基于EDEM離散元仿真軟件能夠綜合考慮不同物料特性，還原篩分過程的物料流動狀態，分析篩面物料流動異常、料層過厚、篩孔堵塞等問題，并計算對比不同篩面結構、不同運動特性下的篩分效率和過篩質量，進而提高振動篩的設計水平，增效降耗。

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| EDEM仿真方案及分析工況

本案例物料為已標定過的花崗巖，物料粒度為1.2cm、1.8cm、2.4cm、3cm、6cm均勻分布，運量720t/h，入料速度2m/s。

·研究內容：

1、選取單層圓振動平篩，研究不同振幅頻率對振動篩篩分效率的影響；

2、研究香蕉篩不同振幅頻率組合下對篩分效率的影響。其中香蕉篩篩面共5段，每段1220x1800mm，篩面傾角分別為20°、16°、12°、8°、4°；

3、采用與平篩相同的篩箱外形，使多段篩面有不同的振幅頻率，對比多段面復頻篩與普通平篩的篩分效率；

4、分析振動篩不同橫梁模型在料流作用下的沖擊磨損情況；

5、結合有限元軟件研究由于物料引起的設備結構載荷，并對篩箱進行模態分析。

·EDEM仿真篩分工況如下：

EDEM仿真篩分工況

| 普通平篩：不同振幅與頻率組合下的篩分效率

根據EDEM仿真結果可知：普通平篩在物料進入后約5s鋪滿篩面，進入到穩定篩分階段，篩分效率隨時間在58%~65%之間波動。

1、振幅過大或過小都不利于物料分層，如圖所示，振幅在8mm時篩分效率較優；

2、頻率大于8hz后，物料在篩面上流動較快，容易形成溜槽，篩分效率差；

3、在該案例中，振幅8mm、頻率5hz時篩分效率最佳。

EDEM仿真對比普通平篩不同振幅與頻率組合下的篩分效率

| 香蕉篩：不同振幅與頻率組合下的篩分效率

根據EDEM仿真結果可知：香蕉篩物料約3s鋪滿篩面達到穩定篩分，在所選取的振幅頻率范圍內篩分效率均80%~90%，篩分效率較普通平篩更高。

1、當入料過快時，普通平篩入口處容易出現物料堆積，需要通過提高振幅來增加顆粒跳動，而香蕉篩的特殊結構使大顆粒物料運動較快，更容易達到物料分層，因此振幅對香蕉篩篩分效率影響較小；

2、頻率在14hz時篩分效率最高在94%，頻率大于14hz后物料運動速度過快，篩分效率降低；

3、需要進一步研究各段面篩面傾角和篩面長度對香蕉篩篩分效率的影響。

EDEM仿真對比香蕉篩不同振幅與頻率組合下的篩分效率

| 復頻篩：對比普通平篩的篩分效率

該復頻篩與普通平篩的篩面尺寸相同，篩分物料參數也相同，根據EDEM仿真結果對比篩分效率可得：

1、復頻篩在入口處頻率振幅較大，物料運動較快，不易形成堆積，有利于物料分層；后續篩板的振幅頻率減小，對比圖中，復頻篩在7s后才達到穩定篩分，比普通平篩5s較慢，有利于物料與篩面接觸，增加透篩概率；

2、該案例復頻篩的篩分效率在85%~92%，對比單一振幅頻率的篩分機，采用多種頻率振幅組合的復頻篩篩分效率更好；

3、可進一步研究復頻篩針對粘性物料的篩分情況。

EDEM仿真對比復頻篩與普通平篩的篩分效率

| 振動篩不同橫梁模型對比

改變篩面下方的橫梁結構，主要仿真對比橫梁部分的沖擊及磨損數據。根據EDEM仿真物料透過篩面下落的料流速度情況及橫梁的法向累積接觸能可知：

1、橫梁模型一為傾斜平滑面板，料流對面板的沖擊角度為44°（料流與篩面夾角為136°），沖擊作用明顯；右圖中橫梁模型二面板呈垂直狀態，料流對面板的沖擊角度為20°，對篩面沖擊作用小于模型一；

2、橫梁模型二較橫梁模型一能夠減輕橫梁的法向磨損量值在1/3，有效地將法向磨損轉化為切向磨損，改善了橫梁的沖擊磨損情況。

梁桿的改變對過篩率并無影響，兩處方案的過篩率基本呈一致狀態。其中篩面有明顯的積料情況，顆粒透篩困難，可能出現卡篩，可調整振幅、振頻或篩面長度，增加物料的流動時間，提升透篩率。

EDEM分析橫梁的沖擊磨損情況

| 物料引起的設備結構載荷

在工程實際應用中，篩機受激振器激振力與物料沖擊載荷的影響，因此基于EDEM散裝物料數據能夠對篩機進行更真實的結構分析。

利用EDEM-SimSolid軟件聯合仿真分析篩體關鍵部位工作過程的結構受力，如圖所示為篩箱應力云圖：篩箱底部橫梁與底座處所受應力最大，需要加固優化，并進一步進行疲勞壽命分析。

物料引起的篩箱應力云圖

| 篩箱的模態分析

采用SimSolid軟件，對平篩篩箱進行模態分析，底座采用彈簧約束，其他零部件采用常規連接。模態分析結果：

1、篩分機在1~3階模態的運動均為剛體平動，不用考慮。在4~9階模態時，篩分機的側板會發生不同方向扭動，可以考慮對側板進行加固加厚。

2、前6階的模態頻率較小，后3階模態頻率較大。這是因為前五階主要由振動篩篩箱的質量與結構所決定，后3階為振動篩真實的振動模態，且工作頻率需要避免在第七階模態16.92hz左右，減少共振破壞。

3、基于模態分析結果可進一步進行諧響應分析。

模態分析結果

| 總結

1、EDEM離散元仿真能夠考慮被篩物料的粒度及性質，研究振動篩的篩分過程及篩分效率的影響因素，以實現最優的篩分性能；

2、香蕉篩的特殊結構使大顆粒物料運動更快，更容易達到物料分層，需要進一步研究篩面傾角和篩網長度對其篩分效率的影響；

3、復頻篩采用多種振幅頻率組合，對比單一振幅頻率的篩分機篩分效率更好，可進一步研究針對粘性物料的篩分情況；

4、通過優化橫梁結構能夠將物料對橫梁的法向磨損轉化為切向磨損，有效改善物料對橫梁的沖擊，并減少揚塵的產生；

5、篩機受激振器激振力與物料沖擊載荷的影響，基于EDEM散裝物料數據能夠對篩箱及關鍵零部件進行更真實的結構分析；

6、利用EDEM軟件能夠建立針對不同物料特性的篩機研發數據庫，加快推動產品和流程的創新。