钢球在磨机中的运动与能态变化

在球磨机中，除了不需要的钢球作离心运转这种特殊状态外， 不论钢球作抛落运动还是作泻落运动，或是磨机内的球荷介于前二者的混合状态下，运动着的钢球其能态是变化的。下面分析钢球一个运动周期中的能态变化。

处于磨机筒体底部的钢球对筒底的位能为零，机械能为零，此 时钢球尚未开始运动。当磨机靠筒壁对球荷的摩擦力而带着钢球上升时，钢球的位能在逐步增大，且钢球开始运动，具有动能。此过程中•电网的电能转变为磨机筒体运动的机械能，而这个机減能又通过运动传给钢球变为钢球的机械能。当磨机筒体把钢球带到最高位置时，钢球具有最大的位能，同时,运动到最高位置时的钢球还具有下落的初始动能。此时，钢球的机械能包括位能和动能。当钢球从最高位置往下抛落或滑落时，位能开始减小，动能则开始增大。在此过程中钢球的机械能转变为动能，在钢球落下打击矿块的前一瞬间，钢球的机械能完全转变为动能。当钢球打击矿块时，钢球的动能释放出来通过打击力而对矿块做功。这个功使矿块变形、开裂乃至破坏。此过程中，钢球做的功转变为矿块的变形能、裂纹形成和扩展的能以及形成新生的表面能。至此，钢球的一个运动周期结束，钢球又处于磨机筒体的最低位置，位能为零，在开始下一周期运动前一瞬间机械能为零。接着又被筒体带着往上运动，开始第二周期运动，周而复始。

通过上述钢球一个运动周期中的能态变化分析可以看出•.从物理现象上看，钢球在磨矿机中是破碎作用的实施体，对矿石实 施打击和磨剥作用，完成磨碎矿石的任务；从钢球的能态的变化 上看，钢球是个能量传递的媒介体，它将磨机筒体传来的机械能 转变为自身的机械能，而通过打击做功而传给矿石，因此，称钢 球为磨矿介质，主要指它是能址传递的媒介体，是磨矿作用的传递体。

由于钢球肩负能量的传递，因此，破碎能量传递的多少也就由钢球自身来决定。从物理学常识知道，钢球达到最高位置时的机械能为：

E机=E位+ E0动

式中 E机——钢球机械能；

E位——钢球具有的位能；

E0动——钢球达最高上升位置时的初始动能。 或者也可表示为：

式中 m——钢球质量；

g——重力加速度；

H——钢球在磨机中下落的绝对高度；

υ——钢球在脱离点时的运动初始速度，即磨机运转时的线速度。

这个机械能也即是钢球能够传递的能量，当磨机规格大小和运动速度也确定时，H及υ均是定数，而g是常数，故钢球能传递的机械能完全由钢球的质童m来决定，即质量大的钢球能传递的机械能大，质量小的钢球能传递的机械能小。

又因钢球质量所为：

式中 D——钢球直径；

δ——钢球密度。

对一定材质的钢球，其密度δ为一常数，锻钢球的δ为7. 8g/cm3, 因此，钢球质量完全由其直径来决定了。也就是说，大直径的钢球传递的能量大，小直径的钢球传递的能量小。

当钢球下落时，在落到筒体底层而打击矿石前一瞬间，位能为零，机械能全部变为动能，即

式中υp——钢球下落终了的末速。