本文综述了筛分的研究现状及存在的问题,研制出了基于DEM振动筛二维设计分析软件,采用该软件通过改变振动筛的CAD模型、种子模型和仿真参数等,来分析振动筛的筛分性能,并将仿真分析结果与试验结果进行对比,以期为振动筛的研究和优化设计建立一种新方法。本文的主要内容如下:(1)振动筛的二维分析模型建模方法研究:主要是运用机构学和运动学的原理和平面几何学的方法,来建立和求算振动筛模型,可以得到以挡板和筛面作为边界的任意点的位移和速度;编写了振动筛的程序并集成到课题组已有的离散元软件。(2)振动筛台架试验的主要内容及结论:设计试验台架ZDS-1,测量了大豆的三轴尺寸和单粒重。当变频器频率显示的频率变化时,总体上对透筛率的影响不大,在97%~98%之间浮动。当变频器频率显示的频率变化时,筛分效率的变化较大,在70%和95%之间波动,在13.0Hz时,平均筛分效率最高,12.5Hz时筛分效率最低,可以近似认为是抛物线。当筛面面积不同时,大豆的透筛率总体变化不大,只是在300mm×400mm出现了突然的下降。筛面面积较小时,筛分效率较大,面积较大时筛分效率比较低。当筛面倾角不同时,大豆的透筛率总体变化不大,总体分布在97%~98%之间。当筛面倾角不同时,筛分效率总体效果为中间高,两边低,也就是说只有当筛面倾角在一定的范围内时筛分效率比较高,才能达到比较好的筛分效果。随着后吊杆长度的变化,透筛率整体呈现上升趋势,变化幅度不大,维持在97%~98%之间。筛分效率随后吊杆长度的增加而降低,但是在250mm和280mm时相差不大,在280mm处的筛分效率要略大于250mm处的筛分效率。(3)筛分过程的二维离散元法仿真分析,其具体内容有:从宏观和微观角度对大豆的筛分过程进行了分析。结论如下所示:当变频器显示的频率不同时,试验得到的透筛率和仿真得到的透筛率曲线基本吻合,在13.0Hz时透筛率最低,在12.0Hz~12.5Hz范围内透筛率较高。试验得到的筛分效率和仿真得到的筛分效率曲线较为吻合。筛面倾角变化时,绝大多数透筛率维持在97%左右,只是倾角为20°时的试验值较低,不到80%。当筛面倾角变化时筛分效率为中间高两边低,当倾角为10°和15°时,筛分效率差别较大。当后吊杆长度变化时筛分效果图是比较吻合的。透筛率随后吊杆长度的增加先增加后减小在长度为280mm时透筛率达到最大值,但是透筛率的值还是保持在97%到98%的区间范围内。筛分效率随后吊杆的长度的增加而逐渐减小,变化范围较大,在93%到77%之间。随着筛面面积的增大,透筛率逐渐减小,从98.6%左右下降到96.6%左右。筛分效率在面积为300mm×400mm时筛分效率最高。试验时可以看到面积越大时堵孔现象越严重,当面积比较小时,有些大豆还未来得及透筛就被堵孔的大豆拦截在筛面上,从而导致面积为2000mm×200mm时的筛分效率比300mm×400mm时小。