为了确定球磨机筒体的转速和其它主要技术参数，必须对球磨机简体内的研磨体（球石）的运动规律作出详细的分析。为了简化设计计算，可提出以下假设：

1、假设球石与球磨机筒体内衬之间的相对滑动极小，并可忽略不计；
2、假设球解机筒体内物料对球石运动状态的影响也极小，也可忽略不计；
3、当磨机正常运转时，假设球石在球磨机筒体内，按其所在位置一层一层地进行连续循环运动，并且各层球石在球磨机筒体内循环运动中又互不干扰；
4、假设球石在球磨机筒体内循环运动的轨迹是由两种曲线封闭组成，一种是以筒体断面中心为圆心向上运动的同心圆弧；另一种是向下运动的抛物线。

在上述假设的基础上，可以求得球磨机的临界转速，此时颗粒料（球石和待磨物料等颗粒）紧贴于球磨机筒体内村旋转，颗粒料（球石和待磨物料等颗粒）通过上升曲线（圆弧轨迹）的最高点继续旋转而不跌落下来，这是由于其离心力与重力平衡的缘故。因此，球磨机的临界转速（r/min）为：

式中：D—球磨机筒体（安装内村后）的净空直径，m。

理论分析及实践生产经验表明：球磨机最高转速的选择是非常重要的。考虑到球磨机筒体的旋转运动迫使研磨体（球石）沿两段曲线组成的封闭轨迹运动，首先是沿圆弧轨迹的上升运动，然后是沿抛物线轨迹的降落运动，球石降落后又转入圆弧轨迹。球磨机筒体内球石的研磨运动状态如图1所示：

                   图1   球磨机筒体内球石的研磨运动状态示意图

依球磨机筒体的转速大小，球石有两种最基本的研磨运动状态，即“瀑落”研磨运动状态，而介于两者之间的研磨运动状态称为混合研磨运动状态，此时“泻落”和“瀑落”研磨运动同时产生作用。