振动筛综合筛分效率的优化

1、振动筛综合筛分效率的优化KXW來*人们-ft酷在J找能筋允分我达晞分过fi：的毅誉模型“通常悄况从艦!j理论方曲入F，卅刘筛仆经验模卑理论模幷匚血筛分理论模型又包描擀率模型与劫力学模电.權率模型乂包括单个颗粒透篩概率模战与粒廉透筛襯率模出（如图3）.单颗粒透筛襯率理伦由于没有考廊冲山、物料特性和賦料之间相E作川等因素的彫响，闪此在公式的宝师应用时翌乘以焙1E系数。后来.任臥颗粒透陆槪率网论的韭础f.WSchultz和BTippin推导出了整个筛面长度下肺分产品的分配方程国h主亭杰则进一步分折了单一粒簸粒群的透難概舉理论跑创蹄分数学宾Th理论模螯单个麵粒活怖瑚率困群透筛楼率I动力学模犁共它模世E

2、Z5筛分戳学模型分炎f;!£.3MnthciTialKamodeofscrocnmy这些辩分模型的建立主耍力处如卜、缺点筛分数学模型更着重于筛分结果而非筛分过程的砒究n筛分过理和歸rtriI-物料的込动足i个做其复朵的过稈.现仃的透筛概率理论大都忽视了颗粒特性和颗粒”颗粒之间、颗粒J8I面之间的作用力丫已经很难使问題得到深入研究，尚处于假说和宦鲨科学阶段*还不能对轴分过程做山闘講解牌。仍然落后于生产实1®和弼分机械系址动力学的硏究.建工且试验为军础履计禅机技术为依托的绿合考逞物料性厳及其柿垃影响的物料运动模型和师分过程数学模型，将是必然的发展越势综匕所述，寻找到能够全両描述

3、帰分的函歎摸型对于筛分研究有着相当重要的意义本章在前人工作的基础上.试图寻找筛分效率侏合蟆为筛分效率综合模型的建芒提供种忠瓠11多级优化技术的基本概念优化设计申I是幄据RBtl的实珏情况（如筛分过程）和规范的各种妁束条件（例抑站构裁数、振动参数使用範围提出忧化的数学模型（标阴数、旳束条件籾设计变城h进行优化.最斤找到齐亍够数的绘优们或范此提岛效率。优化的比缎：建二数学穂住目标函数、约束条件和设计变勒，把一个工程问題变成一个数学问题：选择合理，1效的优化计弊方法：编制通用优化让算机程序.多级优化技术就是将设计变屋数冃比较多、设计变就形态复杂的优化何邇分解成若干个朴;对简单的結构优化了问題來型仃求

4、种，J找得到原奴杂优化问题的近似解。分解得到的优化子问題一般具仃设讣变凰数日少、设计变屋形态比较单一等特点，因此.整个复杂的问劲也变得更加容易处理，并I1M以使问逆并行处理.缩短循坏时间，尤具适用于人空的工程问题"多级优化技术和可能成为解决人盘复杂L程优化问题的冇效I.H"多级优化模型包含rr.:I个r优化模电，它皑貝仃定层次的模住，称为绘次巾幺级优化模住.熬休結构对应耆系统层优化模型，由整体分解得到的子模空分别对应着一级子模型1、一级子模型2等级f模空：再山级孑模型分解出的（模型分别对应着二级了模型1、级/模型2竽二级产模型"在层次空结构篡级优化模空中，子优化模

5、甩也包含了设计变壘、目标函数等优化要素，在某种程度上，它也是H冇定独工性的优化何趣，而一般子优化模型中设计变戢数目比较少,设计变量性态相对比较单一。与优化单-模型相比,多级模蟹中各子模型与整体2间存在右各种相M制约、相兀影响的耦合关系，在模型的建之过程中必须肖虑这些关系的彩响。般说来，子模熨Z间的縄合禅度越小，优化的难度也越小，因此,要尽可能地采用适当的分解方法,以降低子模型之间的箱合桎度.如图312所示.B93.1-2结构分解示意ISFig3.1-2Conventionaldiagramofstnicturaianahsis3.2设计变量优化的常用算法忆也的研究是优化屮的蛍嬰课题，恰当的算法

6、不仅可以诚少迭代次数，而且减少鉛构匣分析次数，这对保证迭代过用的稳定性及町推性取豐的总义-以卜主變仆可行方向法、惩罚两数法、模拟退火隊法、遗传算法等几种常用的优化算法。优化设计T.作包括以下两部分内容：（1）将设计问题的实际模型转变为数学模型.建立效学模型时要合理选取设计变量，列出目标函数,给出约東条件。目标函数是设计问题所要求的优化目标与设计变呈之间的诙数关系式"该部分匚作相对來讲不足很闲难，只要能合理地建'丫模型即可。（2）采用适当优化条件方法，求解数学模里。可01结为在给定条件（例如约柬条件）卜求冃标两数的极值问題.这一部分T作相对而言咚复杂得毛，对于不同层次的优化问题

7、斋要选用不同的数值方法，否则，不仅不介聊倍功半.ifullt；?W选用方法不、亍（致优化失败.3.3筛分效率的优化模型以筛分效率嚴奇为目标对筛分参数进行优化.从筛分效率的曲数可以看出，耍使得帀最大，则要使几&都収晟大值（取负的最小值来优化）.一般来讲，对于已经制适完成的筛机，箱体的长度足固定的，在设计筛机时，根抵拟定筛机筛分效率的堆小值來确立疋应的端机虽小长度A.Wifu通过调整撫动多数与更换彌山I是迫求筛分效率的匸耍办仏，因此这里主要优化P与&的值.兀卅sm(l35j0(cos舛)+(c+cos.耳)mtn；V)-_(f("T)*+gI如込斗RCOSX；r=-012

8、*00723/)*0(W71D2-0.001D1+00001"OIMU(I*tonx;Umxt)iSl0<0<<0.6师面假角炉三齐W6O°谛孔尺寸"Q和mnSr.SIOwn箔丝fifiiOntniix.3.<iwim按(VMIXwr£x4SlO.Omm按频rl0/zi.t,S40/z掘动方向角，4(r<xt<io(r(3-D优化的过程冇两种思路：种是以P作为优化的目标旳数，心作为个非线性约柬.屈于约束的非线件址优化问題；另一种思路是以几&同时作为优化R标函数，作为多冃标非线性优化问题來处理。仔细分析发现，由丁

9、化山含有共同的参数，并FL参冃标优化问题数学方法还不太成熟其结果只有IF劣解，无眾优解。因此采用单H标函数优化来处理，将&作为1F线性约束加以考偲。恨据各参数实际IR值范围得到如下筛分效率综合优化模型3.4筛分效率综合模型优化多级优化技术就是将设计变呈数LI比较多、设计变虽形态复杂的优化问題分解成若干个相对简单的结构优化了问題來进行求解.寻找得到原貝杂优化问题的近似解-根拡匕式口标曲数形式可将其它分为二级(式:nunf(.r)3(a+bco3.q)°4(c+(/co$.q)0.04£Ar=2;r'gcgqH：£(l+Unr,tanx)S1OS-M0

10、.6希rtiM角“s斗S6O°篩孔P寸vnmVv:Mi)mm篇丝点fOQ1"测V勺M3Onim(3-2)niin/<(r)=-xtrS!n(1.35x6)sio丄”竺辿±4XCOSTj0.04SZ=2*(x4cosxjj*(11-tanjqlanx;)S1(3-3)东幅：l0"”SxfSlO.Ow/fWl：10/z<r<<40/z娠动方向角:W°irl(X)°则目标函数转化为$min/"(x)=min/(x)+min/<(x)<»对于人(x)>匚(x)可进一步化为如卜形式:

11、(3-4)minP(-V)XwDuWh,.(%)=0(v=l,2,p<n)转变为简单的约束优化问题。转化为如下的无约束形式：(X,秽扌)"(X)+屮吭Gg")+£哎砒(X)(3-5)曰运用MATLAB软件编程，并合理的训用优化曲数得如衷32-1所乐优化结果。以优化得到的参数值设定了几组模拟，与各模拟条件下展高筛分效半柜対比(见3.2-1)可以看出筛分效率提高了约10%.表3.2|优化的多数值及计算分效率与实验环分效率的对比Tab32lCompansonbetweenOptimalparameterandscreeningcfllacncyofsimulati

12、onandexperiment<1孔边长按幅摭烦方向角效果冬救XIx2x3x4x5X6DAxP1)计貝0.9251.50.351820502.450.0060278753%68.2%0.8301.0031.730945426()(»(»678762%698%0.5300.7032.320693980.0290.377262%65.3%3.5筛面长度的对数与筛分效率取负对数的关系对丁筛分效率的研究，筛面K度是一个很好的嵌入点。参照之询优化经验，分析发现,无论对丁那组参数实验，/(x/0.5/)与仞(-/(1-)都H有近似直线关系，其中"农示筛面氏度,为筛分效率

13、，/等J：筛面全氏160”：实验数据用回归方程j=.t(l)+r(2)x进行拟合，如图3.51和图3.5-2所示，其中x(l),x(2)为系数"她0.50003.54振动方向角下爺面长度取对数与篩分效率取负对数的关系Fig3.5-1ThelogarilhinofcfTicicnc>changeswithinxcrsclogarithmoflaigthunderibrationangleOS06aOl7r044OB»10te-«ooeoo05go”42O24S1O24OOOW-O-0-0-1-1.1fa图3,2振动频率下筛面长度取对数与筛分效率取负对数的关系Fig3.5-2ThelogontlimofcfTicicncxchangeswi