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Team Traction Mechanisms and Tribology
Review GKT ′13

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Conveyor chains made of plastics have been in use for many years in conveyor systems for the food and beverage industry. Due to their lubrication-free operation, low weight and efficient production they are also increasingly used in the automotive industry and its suppliers, as well as in mechanical engineering

The request for increasing performance and for energy-efficient conveyor systems requires permanent upgraded mechanical and tribological properties of the chains and the complete system.

On 24.04.2013 more than 60 professionals from 5 countries responded to an invitation of the professorship Material Handling and Conveying Engineering of the Chemnitz University of Technology to participate in the first Colloquium “Plastic-Slide-Chains and Tribology in Conveyor Systems".

Guests from renowned companies in the plastics and chain industry, conveyor system manufacturers as well as designated research institutions discussed issues on the development and application of conveyor chains, slides and other plastic components and the corresponding conveyor systems. The colloquium focused on the need for application-oriented fundamental research and interdisciplinary cooperation among the companies and research institutions. The technical topics were covered by 7 lectures on the current state of science and technology.

V01Plastic Conveyor Chains and Tribology - Importance and Possibilities for an application-oriented Research
Dr. Jens Sumpf, Chemnitz University of Technology, Institute for Material Handling, Conveying and Plastics Engineering (ifk)
The increasing importance of plastic conveyor chains and slide rails results from their efficient production and their clean and maintenance free (without additional lubrication) operation. Nevertheless, plastic is less strong and stiff and has a high sensitivity to heat, in comparison to steel.
A six step development and testing approach shows a possibility how companies could be supported by research organizations of conveyor chains and systems:
  1. Basic research and material development
  2. Design and computation of chains
  3. Tool manufacturing and production processes
  4. Component testing
  5. Assembly testing under real conditions
  6. Computation and design basics
Mechanical and tribological baseline research is central for the creation of comparable test methods operating in realistic conditions. Furthermore, the development of computation rules enables extensive analyses of complex conveying system.
V02Plastics for Tribological Applications in Capital Goods Industry
Jens Korte, Röchling Engineering Plastics KG, Haren
One of the main fields of application for plastics in conveyor systems are sliding elements which come in contact with plastic or steel chains as well as transported goods. These elements include e.g. slide rails (guiding both the plastic/steel chains and the transported goods), conveyor screws and conveyor star wheels (for transportation of bottles and cans/tins in the beverage industry) and support rollers. Hence polyethylene and polyamide are preferred. Their properties should be matched to their slide counterpart, load and environmental conditions.
The use of plastics is not restricted to conveyor engineering only. There are further applications in mechanical and plant engineering. Interesting examples for the usage of different materials were presented, e.g. in wind power plants, agricultural and textile machines as well as in the food industry and medical technology.
V03POM - an Impressive, Multi-Purpose Material
Peter Raab, Gabriel Hernandez, Qamer Zia, Ticona Engineering Polymers, Frankfurt
POM, also known as polyacetal distinguishes itself due to its high strength, low water absorption, high dimension stability, good media resistance as well as good slide and wear behavior. This thermoplastic material can be processed by injection molding and is the most important material for conveyor chains.
Due to a modification by means of several additives, it is possible to specifically change the behavior of POM, e.g. friction and wear as well as strength and impact strength can be adapted to operating conditions. Special types of POM for very slow and very fast sliding movement were presented. In these cases, the tendency to stick-slip and wear behavior could be influenced in a positive way. Alongside conveyor chains, POM is also used for parts in the sanitary and medical technology as well as for the production of electric devices, vehicle parts and toys.
V04Use of Plastic in Transmission- and Conveyor Chains
Dr. Frank Mitzschke, iwis antriebssysteme GmbH, Wilnsdorf
Not only conveyor chains mainly made of plastic, but also the conventional steel chains include polymer components. Among the examples, the carrier rolls and finger guards of accumulation chains as well as bearing bush, inner links or carrier plates of roller chains can be given. These parts are primarily used for lubrication- and maintenance-free running, with high flexibility through the integration of extended functions as well as the weight reduction. As a consequence for the use of plastic rather than steel, it is necessary to know the application limitations of the chains due to their different mechanical and thermal properties. The article also introduces the special development using the example of plastic flat top chains. Through the upgrade of the slide surface with special surface structures and the use of new material modifications, the friction and wear behavior can be significantly improved. The use of these chains in conveyor systems leads to an energy efficient and gentle operation with an increased transportation capacity.
V05Ermittlung von Gleitreibwerten und Optimierung von Messwertaufnehmern an Stetigförderern
Dr. Gernot Keil, KHS GmbH, Bad Kreuznach
Die tribologischen Eigenschaften sind insbesondere bei Kunststoffbeteiligung sehr stark von den Belastungs- und Umgebungseinflüssen abhängig. Deshalb erfolgt die zuverlässige Messung der zur Dimensionierung benötigten Reibwerte zwischen den Transportketten und der Gleitschiene bzw. dem Fördergut direkt im Fördersystem unter möglichst praxisnahen Bedingungen. Bei der Messung in Kettenfördersystemen treten jedoch systembedingte Schwingungen auf, die die Qualität der Messwerte negativ beeinflussen. Dies können u. a. material- und lastbedingte Stick-Slip-Effekte, Polygoneffekte am Antrieb, Systemschwingungen oder auch Stöße sein, wie sie z. B. beim Anlaufen der Kettenglieder an den Gegenkörper auftreten.
Bei der digitalen Messwertaufnahme kann die Signalqualität nur durch eine sehr hohe Messfrequenz mit nachfolgender Filterung verbessert werden. Es wird deshalb die Entwicklung eines analogen Reibwertsensors mit integriertem Filter angestrebt. Mithilfe eines Simulationsmodells, welches in umfangreichen Messreihen validiert wurde, konnten die Systemverhältnisse gut abgebildet werden. Es wurde eine geeignete Filtercharakteristik gefunden, die in der Neuentwicklung aktuell umgesetzt wird.
V06Optimale Kombination von Kunststofftechnik und Rollreibung in der Fördertechnik durch Easychain
Walter Wolfer, Denipro AG, Weinfelden, Schweiz
Trotz der Entwicklung neuer, innovativer Werkstoffsysteme sind den Reibungs- und Verschleißkennwerten trockenlaufender Kunststoffgleitpaarungen Grenzen gesetzt. Die tribologischen Eigenschaften können jedoch durch die Ablösung der Gleit- durch Rollreibung signifikant verbessert werden. Dass derartige Systeme auch industrietauglich sind, zeigt die Produktreihe der "Rollenden Fördertechnik", die bereits in zahllosen industriellen Anwendungen sehr erfolgreich zur Abstützung von Förderketten in Kurven oder zur Aufnahme der Gutlast eingesetzt wird.
Eine neue Entwicklung stellt die Förderkette "Easychain" dar. An der komplett aus Kunststoff gefertigten Kette sind Rollen befestigt, die in einem speziellen Schienensystem geführt werden und einen sehr geringen Bewegungswiderstand garantieren. Antriebsstationen können an beliebigen Stellen der Transportstrecke integriert werden. Neben der hohen Transportleistung liegt der größte Vorteil darin, dass dadurch sehr lange und äußerst komplexe Förderstrecken realisiert werden können.
V07Messung und Überwachung der Kettenzugkraft in komplexen Fördersystemen
Jens Strobel, Tino Puggel, Dr. Jens Sumpf, Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe (ifk)
Die Ermittlung der Kettenzugkraft in Förderanlagen erfolgt derzeit durch die Messung des Antriebsmomentes, wobei dies für eine umfassende Systemanalyse insbesondere bei wechselnder Transportlast nicht ausreicht. Vorgestellt wurde die Entwicklung eines Messkettengliedes, mit dem die Zugbelastung, die Beschleunigungen sowie die Temperatur in der Anlage direkt am Kettenglied ermittelt und aufgezeichnet werden kann. Die Datenübertragung erfolgt berührungslos und die erforderliche Sensorik und Elektronik wurde so in das Kettenglied integriert, dass dadurch keine Beeinflussung des Transportvorganges erfolgt.
Das Messkettenglied kann zur Analyse komplexer Fördersysteme und zur Validierung von Berechnungsmodellen verwendet werden. Beispiele dafür sind verfügbare Modelle zur theoretischen Berechnung der Kettenzugkraft sowie eine in Entwicklung befindliche Mehrkörpersimulation, mit der u. a. das Bewegungsverhalten der Ketten im System dargestellt werden kann. Perspektivisch sind jedoch auch die ständige Überwachung von industriellen Anlagen sowie zuverlässige Vorhersagen zur Kettenlebensdauer möglich.