新型摆动式粉磨机的运动机理

行星式球磨机(Planetary ball mill, PBM)具有结构简单、运行稳定等优点，己得到广泛应用口。行星式球磨机也存在着一些不足，主要表现为:受限于其罐体的简单运动方式及临界转速，导致球磨介质能获得的撞击能量有限，合金化难以完全满足实际需要。为克服其不足，本文提出了一种新型摆动式球磨机(Swing-type ball mill,SBM)，以提高球磨效率。SBM的主要特征及优势在于:采用摆动式运动结构，增加球磨罐的运动维度，有效减少撞击盲点，不受临界转速限制，可显著提高球磨效率。

球磨机运行过程中，悬臂在重力作用下重心始终处于偏转轴端部轴线的下方，悬臂随着偏转轴端部轴线空间位置的变化而做以摆动为主的运动。此外，偏转轴在转动过程中由于偏心质量的影响会沿弹簧伸缩方向振动，悬臂在垂直于偏转轴一端轴线的动态平而内做类似于单摆的运动。

摆动式球磨机是将磨球和物料按一定比例装入球磨罐，在调速电机的驱动下，以一定的转速运动，使得磨球和物料做不规则运动，磨球对物料产生冲击及研磨作用使物料破碎。占为两磨球之间或磨球与罐壁之间的重叠位移。为磨球质量。一川越大，说明碰撞强度越大，磨球对物料的冲击和研磨作用越强。

看出空间“8”字形轨迹及其变形型式共同组成球磨罐的空间运动轨迹。图5(b)中数值仿真曲线与模拟仿真曲线并不吻合，其主要原因是数值模型忽略了球磨机在竖直方向的振动、球磨罐在运行过程中的进动现象，且并未建立球磨罐运动的位姿与偏转轴转动相位的准确关系。

通过增加球磨罐的运动维数可减少撞击盲点，在一定程度上提高球磨效率叫。摆动式球磨机的球磨罐做六维运动，包括三个方向的平动和三个方向的转动;行星式球磨机的球磨罐做三维运动，包括两个方向的平动和一个方向的转动。摆动式球磨机在运动形式上比行星式球磨机更有优势。

高速运行时，摆动式球磨机球磨罐摆动频率高，磨球具有较大能量，碰撞频率高，球磨效率高。行星式球磨机在运动过程中存在临界转速，当球磨机运行速度大于临界转速时，磨球将紧贴球磨罐内壁做圆周运动，磨球间碰撞减弱，球磨效率降低。因此，摆动式球磨机可通过提高转速而提高球磨效率，而行星式球磨机的球磨效率受临界转速限制。

图7所示是行星式球磨机球磨罐的一个典型运动周期，对比图4与图7可知，摆动式球磨机，磨球在罐体径向上均匀分布，磨球运动呈抛落状态，磨球与罐壁接触时间短，冲击作用强，球磨效率高;而行星式球磨机磨球在罐体轴向上分布均匀，在一个典型运动周期中磨球有约一半时间贴着罐壁运动，磨球冲击作用较弱，球磨效率较低。

由式(10)可知磨球的冲击能量功率大小与磨球速度变化程度和单位时间内磨球速度变化次数成正比例关系。通过对仿真模型中磨球的速度进行分析可做以下近似:①磨球的转动速度远远小于平动速度，分析时可忽略磨球转动;②球磨罐中任取两个磨球，其速度曲线变化程度相近，因此一个磨球的速度变化程度可反映整体磨球。

图8所示为从仿真模型中提取球磨机运行稳定后一个磨球的速度曲线，从图8中可以看出，虽然行星式球磨机的磨球平均速度高于摆动式球磨机，但摆动式球磨机的磨球速度变化幅度和次数高于行星式球磨机，摆动式球磨机磨球单位时间内受到的碰撞强度和次数要高于行星式球磨机，结合式(10)可得出摆动式球磨机磨球传递给被磨物料更高的冲击能量，球磨效率要高于行星式球磨机。