Исходные данные. Исходными данными для расчета служат производительность конвейера, транспортируемый груз, длина перемещения и угол наклона конвейера.

Проектный расчет. Сводится к определению геометрических параметров винта, частоты его вращения и потребной мощности.

Диаметр и шаг винта определяют по заданной производительности (т/ч):

Площадь поперечного сечения груза (м²) в желобе с учетом коэффициента заполнения ? желоба

где D_B — диаметр винта, м; ? — коэффициент заполнения (табл. 5.51).

Скорость перемещения груза v (м/с) вдоль оси винта будет зави-сеть от шага винта s и частоты его вращения п, т. е.

Подставив в формулу производительности значения А и v, получим

Для определения производительности наклонных винтовых конвейеров вводят поправочный коэффициент кн, учитывающий снижение производительности при наклонном транспортировании:

Значения коэффициента kн выбирают в зависимости от угла наклона конвейера а:

В формулу производительности входят три параметра шнека, которые необходимо определить. Чтобы найти диаметр шнека, надо уравнение (5.86) решить относительно D_B , задавшись двумя другими величинами s и n.

Обычно шаг винта определяют в зависимости от диаметра винта, т. е.

где к_в — коэффициент соотношения между шагом и диаметром; для сыпучих, мелкокусковых, зернистых, гранулированных и пылевидных грузов к_в = 1,0; для труднотранспор-тируемых и абразивных грузов к_в= 0,8.

Частота вращения винта зависит от перемещаемого груза; максимальную частоту вращения для горизонтального шнека можно определить по эмпирической формуле

где Ав — коэффициент, который выбирают в зависимости от транспортируемого груза (см. табл. 5.51).

Задачу определения необходимых геометрических и кинематических параметров винта решают по следующей схеме: подставив в уравнение 1 значения s и n, решают его относительно D. Полученное значение D округляют в большую сторону согласно ГОСТ 2037 и ряду 100, 125, 150, 200, 250, 320, 400, 500 и 630 мм. Далее по формуле 1 рассчитывают шаг винта, а затем по формуле 3 определяют частоту вращения винта.
Потребная мощность (кВт) на валу винта для горизонтальных и наклонных конвейеров

где Q — массовая производительность конвейера, т/ч; L — длина транспортирования по горизонтали, м; w — коэффициент сопротивления перемещению груза, учитывающий трение груза о винт и желоб, потери на трение в подшипниках; при транспортировании зерна, муки w = 1,2…1,5; мела, соли w = 1,4…1,6.

Блок-схема расчета винтового конвейера приведена ниже.

Для прочностных расчетов элементов винтового конвейера необходимо знать величину крутящего момента Т на валу винта и осевой силы Foc, действующей на него.
Величина крутящего момента (Н• м)

а осевая сила (Н)

где r — приведенный радиус, т. е. радиус, на котором действует сила Foc, ориентировочно r = (0,7…0,8)D_B /2 м; ? — угол подъема винтовой линии; р — угол трения груза о поверхность винта.

Значения Т и Foc, используют при расчете вала винта, который при наличии промежуточных подшипников считают разрезным многоопорным валом. Расчет выполняют на сложное сопротивление: кручение от момента Т, изгибающего, распределенного по длине l ( l — расстояние между подшипниками), на продольное сжатие или растяжение от силы Foc и на изгиб от собственной силы тяжести.
В расчете вертикального конвейера по сравнению с расчетом горизонтального имеются некоторые различия, которые сводятся к следующему. Производительность (т/ч) вертикального винтового конвейера

Коэффициент производительности при использовании шнеков в качестве винтовых питателей

где ? — коэффициент, зависящий от параметров винта и вида перемещаемого груза; при подъеме зерна шнеком с DB = s величина ? = 0,55…0,65; ? = 0,50…0,75.
Приближенно коэффициент производительности вертикальных винтовых конвейеров с гравитационной загрузкой (из бункеров)

где Ап и Вп — эмпирические коэффициенты, которые для винтов с D_B = s = 120…160 мм при перемещении легкосыпучих зернистых грузов принимают: при высоте загрузочного отверстия h =s Ап = 1.2…1.4, Вп = 8; при h = 3 s Ап = 1,2…1,4, Вп = 5.
Частота вращения вертикального винтового конвейера должна быть больше критической частоты вращения

где fж — коэффициент трения груза о желоб; ? — угол подъема винтовой линии винта; р = arctg f_B, здесь f_в — коэффициент трения груза о винтовую поверхность.

Используя эти выражения, можно рассчитать все необходимые параметры винта. Для этого из ряда рекомендуемых значений диаметров выбирают необходимый, и для него принимают требуемую частоту вращения винта, причем большие числа соответствуют гравитационной загрузке:

Принятую частоту вращения проверяют по величине критической частоты вращения, и если неравенство nверт >nкр удовлетворяется, то выбранные значения DB и п подставляют в формулу. Тогда неизвестной величиной в формуле остается только шаг винта, который и получают в результате расчетов. При рассчитанной величине s проверяют правильность выбранных числовых коэффициентов. Если они не соответствуют выбранному значению шага, то их необходимо уточнить, а после этого пересчитать шаг винта.
Потребная мощность (кВт) на валу винта

где Q — расчетная производительность, т/ч; H — высота подъема груза, м; к₁ — коэффициент запаса, учитывающий сопротивления в подшипниках; к₁ = 1,15…1,20; w_B — коэффициент сопротивления перемещению груза, принимают равным: для пшеницы 4,5…6,9; для овса 3,6.„4,9; для соли 5,5…7,3.