圖1中表示拋落運動狀態下鋼球的運動軌跡。鋼球從落回點B隨筒體一起作圓運動上升到脫離點A，然后從A點作拋落運動落回到點B，完成一個運動周期。

圖 1

鋼球落到落回點B時，其速度v_p可分解為從磨機中心到落回點B方向的法向分速度v_n及與筒體圓周相切的切向速度v₁。法向速度v_n用于沖擊礦塊，切向速度v₁沿筒壁切線方向對礦塊或礦粒產生磨剝作用。這里主要考慮鋼球對礦塊的沖擊作用，故未考慮v₁。根據戴維斯及列文松等人的理論，v_n為：

式中 R₁———磨機的內半徑。

于是，具有有效質量m_e，及法向速度v_n的鋼球落到落回點時具有的法向動能E_n為：

又因D=2R₁，故上式為：

前面考慮的是處于R₁位置的外層球上的鋼球。但外層球工作有利并不意味整個球荷工作都有利。現假設全部球荷質量集中在某一層球上，這層球稱“中間縮聚層”，此層球的球層直徑為D₀。根據扇形對O點的極轉動慣量半徑的求法可得：

式中 R1、R2—外層和內層球的球層半徑。k=R2/R1，k與轉速率和裝球率有關，k可直接由表3-5-3中查取。又D₀=2R₀，則“中間縮聚層”上的一個球落到落回點襯板上的法向沖擊動能E_n為：