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圆管螺旋输送机在完全充填状态下，物料的受力非常复杂，其运动形式与普通螺旋输送机完全不同。运用散体力学的相关理论分析机内物料的受力情况，将复杂的受力进行合理的简化并建立力学模型，用微积分方法计算来自于螺旋叶片的作用力及方向角。结果表明：圆管螺旋输送机在完全充填状态下，物料的运动方向可根据螺旋叶片的尺寸、表面摩擦系数、机筒尺寸等计算获得。在此基础上进一步导出了物料的轴向移动速度和流量计算公式，最后通过流量的计算值和实测值对比，确定了最终的计算公式。
GL型管式螺旋输送机是螺旋输送机的一种特殊型式，也叫管式螺旋输送机或管状螺旋输送机。由于采用了圆管(筒)形的封闭机壳，这种螺旋输送机工作时允许物料完全充满机筒。在保证充足和稳定进料的条件下，机内物料具有稳定的充填系数，因此通过控制物料在机筒内的推进速度即可控制物料的通过量。所以这种设备常常被当作流量控制器，用于粉状、粒状物料的定量出仓。
当物料完全充满机筒时，物料在机筒内的运动方式与非充满状态是完全不同的。普通螺旋输送机的物料充填系数仅为0.2～0.4，物料受重力的作用始终沉积在机槽底部，在螺旋叶片的推动下沿机槽做直线运动。而物料在圆形的机筒内完全充满时，受旋转螺旋叶片的作用，物料除了沿机筒轴线方向运动，同时还会绕机筒轴线转动。物料的转动使得螺旋叶片的推进效率改变了，这给物料运动速度的计算带来了很大的麻烦。由于散粒物料复杂的力学特性，迄今为止对圆管螺旋输送机在全充填状态下物料的运动规律一直缺乏系统的理论研究，工艺设计和生产应用数据依然停留在使用经验的基础上。作者尝试利用散体结构力学的理论，将复杂的散粒结构用简单的力学模型代替，通过受力分析找出机内物料的运动规律并计算其推进速度，为圆管螺旋输送机满管输送的设计与计算提供理论依据。
1.机筒内的物料状态及运动形式
当不锈钢螺旋输送机的进料口全开且物料无限量进入时，物料就会完全充满机筒，并将螺旋体(叶片和螺旋轴)完全包围。
在充满状态下，物料由于受螺旋叶片、轴的摩擦力作用，会随着螺旋体一起旋转。但物料在旋转的同时又受机筒内壁的摩擦阻力，使得旋转速度降低，从而使物料与螺旋叶片发生相对旋转，最终产生轴向运动。所以，充满状态下的物料在机筒内是一边旋转一边向前推进，做螺旋状的运动，这与非充满的水平螺旋输送机工作情况完全不同。
2.物料受力分析
2.1整体物料的受力状态
散粒物料由于内摩擦力的作用，在一定限度内能够保持稳定的形状。因此，可以将机筒内物料视为不变形的整体，取一个螺距内的一段物料分析其受力情况。
螺旋叶片(以下简称叶片)按图示V叶的指向旋转，处在2个叶片之间的物料受到以下5个力的作用：后叶片的压力N及摩擦力、前叶片的压力N1及摩擦力、机筒的摩擦力W、螺旋轴的摩擦力E、物料的重力。下面对各个力进行分析。
(1)后叶片的压力N和摩擦力。后叶片的运动方向是推压物料，使物料产生向斜前方的运动。后叶片的推力要克服物料运动所有的阻力，所以后叶片对物料的压力N和摩擦力要比前叶片大得多。
(2)前叶片的压力N1和摩擦力。由图1可看出，前叶片的运动趋势是离开物料。根据散体结构力学的理论，此时物料对叶片的侧压系数为λ=tan2(45°-φ2)，大大小于静止状态下的压力。同时机筒和螺旋轴对物料的摩擦力W、E均指向斜后方，进一步减小了物料对叶片的压力。Owen等[6]利用DEM离散元方法模拟了螺旋输送机的工作过程，分析了不同充满系数、不同倾斜角度螺旋输送机机筒内散料颗粒的分布特性，适当螺距的螺旋输送机水平布置时物料倾斜分布，物料向后叶片方向集中。因此，前叶片的压力N1和摩擦力非常小。
(3)机筒的摩擦力W。机筒的摩擦力发生在圆柱形物料的表面，是物料运动的最主要阻力，其方向取决于物料沿筒壁的滑动方向。正是由于W力的作用，才使得物料与叶片发生相对旋转，产生了轴向运动速度。
(4)螺旋轴的摩擦力E。螺旋轴与物料的接触面积很小，而且基本上只有轴的上半部与物料摩擦。所以与机筒摩擦力W相比，螺旋轴的摩擦力E要小得多。(5)物料的重力。由于物料是一个旋转的圆柱体，其重心位于圆柱的中心，且重力的方向垂直向下，所以重力对于物料的旋转和水平方向的推进皆无直接的影响，可以不予考虑。根据以上分析，除物料重力不予考虑外，前叶片压力和摩擦力、螺旋轴的摩擦力对物料的作用很小，在后面的研究中也可以将其暂时忽略。这样剩下的只有后叶片的作用力和机筒的摩擦力，计算过程将大大简化。由于忽略这些力而带来的误差，最后通过实验手段进行修正。
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