球磨机内钢球的运动状态和受力情况分析

河南红星机械制造有限公司对球磨机内钢球的运动状态和受力分析如下。

当磨矿机按规定的转速旋转时，磨矿介质与矿石一起，在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由于重力作用而脱离筒壁沿抛物线轨迹下降。然后，它们又被提升一定高度，再又沿抛物线轨迹下落，台此周而复始，使处于磨矿介质之间的矿石受压力与磨剥作用而被磨碎。

磨矿机的转速大小直接决定着筒体内磨矿介质的运动状态和磨矿作业的效果。当转速较小时，全部球荷被提升的高度较小，只向上偏转一定角度，其中每个钢球都绕自已的轴线转动。当球荷的倾斜角超过钢球在球荷表面上的自然休止角时，钢球即沿此斜坡滚下。钢球的这种动动状态，叫做泻落。在泻浇式状态工作的磨机中，矿料在钢球间主要受到磨剥作用，冲击作用很小，故磨矿效率不高。如果磨机的转速足够高，钢球边自转边种植筒体内壁作圆曲线运动上升至一定的高度，然后纷纷作抛物线下落。这种运动状态中抛落式。在抛落式状态工作的磨机中，矿料在圆曲线运动区受到钢球的磨剥作用，在钢球落下的地方，矿料受到落下钢球的冲击和强烈翻滚着的钢球的磨剥。此种运动状态，磨矿效率最高。当磨矿机的转速超过某一限度时，钢球就贴在筒壁上而不再下落，这种状态叫离心运转。发生离心运转时，矿料也随筒体一起运转，既无钢球的冲击作用，磨剥作用也很弱，磨矿作用几乎停止。

钢球作泻浇式运动的力学尚缺乏研究，下面就以研究抛落式运动状态的戴维斯理论讨论钢球的受力情况。由于该理论沿用时间较长，而且生产中绝大多数磨机的工作状态与戴维斯理论相符合，因此它仍然是有关磨机计算和开展的理论研究的基础。

在球荷中任意取一钢球A1，它除受本身的重力G外，还有离心力C。重力G的切向分力T（T=Gsina）使钢球A1沿切线方向运动，G的法向分力N（N=Gcosx）在第III和第IV象限与离心力C的方向相同，而在第II象限与离心力C方向相反。摩擦力F的方向与T相反，阻止钢球受T力沿切线方向运动。当钢球与筒壁没有相对运动的情况，T和F力是相等的。钢球在力C和N的作用下紧贴筒壁，随磨机以同样的线速度V作圆曲线运动上升至A3点，在此处，力C和N大小相等方向相反，F=0，切线分力T为后面钢球上升时的推力所抵消。于是，钢球脱离筒壁，在自身质量的作用下作抛物线下落。

当球磨机转速过高时，球上升到顶点Z，因离心力C大于钢球的质量G，钢球就不会下落而发生离心运转；当球磨机转速较低时，钢球上升达不到A3点，N力和C力就已经相等，钢球作泻落滑下。钢球能够上升到的高度决定于球荷质量及磨机转速的大小。钢球在磨机内运动时，球荷中和每一个球，都受到大小相等方向相反的T力T和F力所形成的力偶的作用，因此，都是围绕着自身的轴转动的。

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