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1.3研究现状
1.3.1原理简介
行星式球磨机的研发源自国内东南大学，一经面世便得到高度的关注[2]。行星研磨机的主要工作部件由主轴、转臂及行星滚筒等组成。由特定机构驱使行星滚筒一面自转, 一面绕主轴公转, 从而使滚筒作“ 行星” 运动[3]。目前，行星式球磨机分为卧式磨球机和立式球磨机两个大类，在卧式行星球磨机中，磨球由于球磨罐的转动被带到临界点后从球磨罐壁脱离并在重力作用下向下抛落，在磨球下落过程中，磨球所具有的势能减小，动能增大，而后撞击罐内的物料从而使物料达到粉碎效果。显然，球磨罐的转速存在着临界值，当转速大于临界值时，磨球由于受到过大的离心力作用，将无法脱离球磨罐，从而失去研磨作用，若转速过慢，磨球脱离球磨罐壁后所具有的动能过小导致对物料的冲击变小而不利于研磨粉料。而立式行星球磨机的原理则略有不同。如图1所示的为一种立式带传动式行星式球磨机的基本结构图。调速电机1与小皮带轮2固联，小皮带轮2与大皮带轮4之间以皮带3形成皮带传动机构，与皮带轮4联接的并且同轴运转的大转盘5上对称布置有4个球磨罐7，每个球磨罐的中心转轴6都与转盘5构成回转运动副，且6的下部固定联接有行星皮带轮9,9又通过皮带与中心带轮8构成皮带传动。电机启动后，大转盘5将会转动，同时球磨罐7便会在公转的同时进行自转，即进行行星运动。在球磨罐内装入待磨物料（本文中为陶瓷材料）、研磨介质（本文设计拟用小钢球）及其它研磨剂, 物料在行星式运动中被研磨。球磨机在工作时, 公转产生的惯性力( 离心力) , 使物料、介质和筒壁之间产生强大的挤压力, 自转使物料和介质的混合体产生“环流”运动[4]。
图1皮带传动式行星球磨机
1.3.2主要研究现状
孙怀涛、方莹、万永敏[5]以德国FRITSCH公司的pulverisette4行星球磨机（如图2）为研究对象，对磨球及物料的运动规律进行了分析。该研究运用图像法分析了磨球及物料在转动过程中所受惯性力的情况。
图2四行星磨机工作简图
从图片中可以看出，磨球在球磨罐内做着自转和公转的双重运动，即行星运动，因此，当公转速率恒定时，球磨罐内的磨球将受到三个惯性力的作用，分别是绕圆心O1公转产生的离心惯性力F1，以O2为圆心自转产生的离心惯性力F2，以及公转与自转相互作用产生的科式惯性力Fk，如图3
图3磨球所受惯性力示意图
除此之外，磨球还会受到球磨罐的支持力及其他力的作用，磨球所受合力如图4
图4磨球所受合力示意图
将圆O2按5°进行角平分后计算出圆上各点磨球所受惯性力的大小并按比例绘制出受力图（图5）
图5磨球所受合力在球磨罐上各点的分布
根据受力图画出磨球在球磨罐中的运动轨迹（图6）
图6磨球运动轨迹
从图中可以看出，磨球在B点开始脱离球磨罐壁，到达C点后以较大的速度撞击球磨罐壁和物料。
由此，可以得出以下结论：
（1）当球磨罐中的磨球受到的合力的分量在径向上背离圆心指向罐外时，磨球将会因受到罐体内壁提供的支持力而不从罐壁上脱离；当磨球受到的合力的分量径向上沿着圆心方向指向圆心O2时，磨球将会从罐壁上脱离后向着对侧的罐壁撞击从而撞击罐内的物料。而这种冲击力的大小与转速有关，与转速的平方呈正比例关系[6]。
（2）提高电机转速（公转转速与自转转速将成比例增大）或扩大磨球直径（即影响合力中公转或自转圆周运动的距离l和r）能够增大磨球受到的惯性合力，继而磨球在脱离后的动能增大，研磨精度粒度效果得到提升；若只是单纯改变球磨罐的内径，对研磨效果无明显的提高。
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