conveyor equipment manufacturers association...of this document includes descriptions and...

16
THE VOICE OF THE CONVEYOR INDUSTRY OF THE AMERICAS Conveyor Chain and Sprocket Section Meeting 7:30 a.m., Monday, March 12, 2018 Naples Grande Beach Resort, Naples, FL AGENDA 1. Call to Order and Roll Call 2. Approval of the Minutes of September 20, 2017, Meeting 3. Discussion of Issues a. Conveyor Chain, Installation, Maintenance & Best Practices- 001 & CEMA TR 2017-01, Chain Types & Definitions b. Sprocket Types and Definitions - 1st Draft (attached) c. Future projects, Technical Papers/Guides i.e. Types of corrosion chain; Unit Handling Maintenance Guide: Selection/Performance; How to / Definition of Replacing Chain 4. Conveyor Chain and Sprocket Section Membership 5. Election of Officers 6. Other Business 7. Adjournment Glenn Spungen, Chair Dean Bogner, Vice Chair/Secretary 5672 Strand Ct., Suite 2 Naples, Florida 34110 Tel: (239) - 514-3441 Fax: (239) - 514-3470 www.cemanet.org Conveyor Equipment Manufacturers Association

Upload: others

Post on 02-Apr-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

THE VOICE OF THE CONVEYOR INDUSTRY OF THE AMERICAS

Conveyor Chain and Sprocket Section Meeting 7:30 a.m., Monday, March 12, 2018 Naples Grande Beach Resort, Naples, FL AGENDA 1. Call to Order and Roll Call 2. Approval of the Minutes of September 20, 2017, Meeting 3. Discussion of Issues

a. Conveyor Chain, Installation, Maintenance & Best Practices-001 & CEMA TR 2017-01, Chain Types & Definitions

b. Sprocket Types and Definitions - 1st Draft (attached) c. Future projects, Technical Papers/Guides i.e. Types of

corrosion chain; Unit Handling Maintenance Guide: Selection/Performance; How to / Definition of Replacing Chain

4. Conveyor Chain and Sprocket Section Membership 5. Election of Officers 6. Other Business 7. Adjournment Glenn Spungen, Chair Dean Bogner, Vice Chair/Secretary

5672 Strand Ct., Suite 2 • Naples, Florida 34110 Tel: (239) - 514-3441 • Fax: (239) - 514-3470

www.cemanet.org

Conveyor Equipment Manufacturers Association

Page 2: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

 

 

 

CEMA FM 2017 – MINUTES – CONVEYOR CHAIN AND SPROCKET SECTION MEETING 

O'Hare Hilton Hotel, Chicago, Illinois 

Tuesday, September 20, 2017, 7:00 A.M. 

    

Attendees: George Basel  ‐ U.S. Tsubaki Dan Fannin – Regal Beloit Jeremy Fogo – Peer Chain Phil Hannigan – CEMA 

Corey Langner ‐  Timken  Mike Nisenbaum – Timken   Joe Pahlow‐ Arrowhead Conveyor Glenn Spungen – Peer Chain 

 1.  Meeting minutes approved from the March 13, 2017 Meeting 2. Installation Maintenance & Best Practices Final Edits were approved 3. Conveyor Chain & Types Definitions Final Edits were approved 4. Sprocket Types and Definitions  ‐ 1st draft needs to be sent to Tom Perdue in January 2018 5. Prioritized future projects for engineering group 

a. Types of corrosion chain i. Define types of corrosion resistant chains (stainless, nickel plated, zinc plated, 

coated, etc.) ii. When to use coated vs. stainless steel chain? iii. When to use plastic chain in applications? 

b. Enhance Unit Handling Section i. Maintenance Guide on selection and performance ii. Provide definition and detail on how (and when)  to replace chain 

6. Interchange Charts a. CEMA participants who attend the meetings and “do the work” must get the 

recognition.  There must be some type of incentive for the participants!  7. The CEMA members need to understand the concept of “Internet of Things” and how it will 

impact their business. 8. Membership Committee 

a. Always trying to recruit, but maybe there should be an incentive program for companies that recruit new members.  

9. Adjournment at 7:50 A.M.    

Conveyor Equipment Manufacturers Association

Page 3: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

 

Conveyor Chain 

Sprocket Types 

and Definitions Compilation‐DRAFT 1 

Chair: Tom Perdue / Vice‐Chair: Roger Bruere 

The  CEMA  Conveyor  Chain  &  Sprocket  Working  Group  has  prepared  this  document  for  the 

purpose of providing a common level of understanding and terminology of the various types of 

sprockets used for conveying chains and belts found throughout the industry today.  The scope 

of  this document  includes descriptions and definitions of  several  sprocket  types used  for  the 

following  types  of  chains:  roller  chains,  forged  chains,  cast  chains,  welded  steel  chains, 

agricultural  chains,  steel  bushed  chains,  chain  drive  belts,  and  plastic  chains.    Overall,  this 

compilation is not intended to be exhaustive, but it does cover most of the types of sprockets 

one would find when working with conveyor chains and belts used in the most typical industry 

applications. 

Standard Roller Chain Sprockets 

Standard  roller  chain  sprockets  are  a  series  of  toothed wheels  that  are  designed  to  engage 

with  its  conjoining  roller  chain  counterpart  in  effort  to  transmit  power  from  the  driver 

sprocket  to the driven sprocket.   They can be made with many different  types of hub styles 

and sizes.  A few of the most common hub styles are A ‐ Hub (sprocket plate only),  

Page 4: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

 

B‐Hub (hub projected on one side of sprocket plate), 

 

 and C‐Hub (hub projected on both sides of sprocket plate). 

 

Standard roller chain sprockets can also consist of plain bore styles and finished bore styles.  

Plain bore  styles  can be  found with  a minimum bore diameter  in A‐Hub, B‐Hub,  and C‐Hub 

sprockets  with  the  capability  to  machine  the  bore  size  to  the  maximum  bore  diameter 

allowed. Finished bore styles can be found in B‐ Hub and C‐Hub sprockets with various fixed 

bore  sizes  with  keyways  and  2  set  screws  that  are  per  ANSI  regulated  standards.  The  set 

screws are  commonly placed with one  right on  the keyway and  the  second  set  screw at 90 

degrees from the keyway. 

Page 5: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

These sprockets are generally made of steel to ensure strength requirements for transmitting 

power.   Most  finished bore  sprocket  sizes,  typically used as  the drive  sprocket are made of 

induction hardened teeth that provide wear resistance, while having anywhere between 2– 3 

times  the  service  life  as  compared  to non‐hardened  sprockets made of  a mild  carbon  steel.  

Standard roller chain sprockets are also available for extended chain pitch sizes. For corrosive 

environments, carbon steel sprockets can be black oxidized, plated, or stainless steel. 

Common  sizes  of  sprockets  are  readily  available  which  can  be  used  with  their  chain 

counterpart such as: 25, 35, 40, 41, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180 standard roller chains in 

A‐, B‐, or C‐Hub styles, or double pitch (extended pitch chains)  in A‐ or C‐Hub styles typically 

2040/2042, 2050/2052, 2060/2062, and 2080/2082. 

Agricultural Chain Sprockets 

Sprockets used with agricultural, pintle, or detachable  chains  are  typically made  from cast or 

wrought  ferrous  materials.   Wear  resistance  is  frequently  designed  into  the  material  of  the 

tooth faces.  Sprocket bodies are of many configurations.  When hubs containing the sprocket 

mounting  bore  are  employed,  they  may  project  from  either  side  or  from  both  sides  of  the 

sprocket body (B‐ and C‐Hub styles).  Since these sprockets are often used in areas where debris 

is  likely  to engage  it,  root diameters should be decreased and pitch  line clearances  increased 

accordingly.   Mud  reliefs  may  be  incorporated  to  prevent  root  diameter  build  up.   ASME 

B29.300 contains specifications relating to these sprockets. 

 

Forged Chain Sprockets 

Forged  chain  sprockets  are  typically  of  segmental  construction  consisting  of  four  segments 

bolted  onto  a  solid  or  split  B‐  or  C‐Hub  types.  The  segmental  construction  facilitates  the 

replacement of worn tooth segments by allowing the hub to remain mounted to the shaft.  

Sprocket segments are generally made  from carbon steel, case hardened to 450‐550 BHN, or 

AR400‐500 steel. They are also available in grade 420 stainless steel for corrosive applications. 

Sprocket hubs are typically made from mild steel or 304 stainless steel. 

The engagement method with drop forged chain is quite different from traditional chains. The 

spine of the chain links engage between sprocket segments as shown in Figure 1. As such, it is 

critical  that  the  channel  between  segments  remain  clear  for  the  chain  to  engage.  For  this 

reason,  sprocket  cleaners  are  normally  incorporated  onto  the  return  rail  to  strip  away  any 

product build up within this area. 

Page 6: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

Sprockets  are  fabricated  and  hardened  at  a 

slightly  lower hardness  compared  to  the chain  to 

minimize  wear.  Sprocket  replacement  is 

recommended when the teeth are worn ¼” below 

original  surface  engagement  with  the  chain,  as 

illustrated in Figure 2.  

Operating the chain on worn sprockets creates an 

improper  pitch  diameter,  which  can  result  in 

damage  to  the  chain,  circlips,  and  lead  to  chain 

separation. This condition will also shock load the 

chain  and  cause  “hooking”,  resulting  in  higher 

stress  loads  on  the  chain  due  to 

improper sprocket engagement. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Although sprockets are critical to proper conveyor operation, they often get overlooked during routine  maintenance.  Typically,  sprocket  tooth  segments  should  be  replaced  1  or  2  times throughout the lifecycle of the chain.  

Always install new chain with new sprocket segments. 

Figure 1 

Figure 2 

Page 7: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

 

 

Engineered Class Chain Sprockets 

Cast Chain Sprockets 

Cast sprockets are generally used with cast chains.   They are used  in applications that handle 

abrasive materials such as sand, gravel, ash or cement. 

Cast  iron  chilled  rim  (C.I.C.R.)  sprockets  differentiate  themselves  because  of  their  hardened 

teeth. The hardened teeth are achieved by adding a steel ring or rim in the sprocket pocket of 

the mold. The steel  then quenches the  iron creating a hard surface. The resulting hardness  is 

approximately 350 BHN at 3/16” depth.  

The  three  types  of  construction  that  are  available  for  cast  sprockets  are  solid,  split  and 

segmental. The solid and split construction are furnished with either a solid center plate or a 

spoked  arm  center.  Lightening  holes  are  occasionally  used  in  solid  center  plates  to  reduce 

weight and ease the handling process. The spoked arm sprockets are used on larger sprockets 

Page 8: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

to  reduce weight as well. Split and segmental  sprockets are used when ease of  installation  is 

required without disturbing the shaft, bearings or other sprockets. 

An additional  feature of cast  sprockets  is  the opportunity of chain saver  rims. They are often 

used  in  sewage  treatment  applications.  The  rims  are  located  under  the  sidebars,  and  as  the 

chain wraps the sprocket, they allow for the sidebars to rest on them. The chain saver rims help 

the chain to run at the pitch diameter of the sprocket. 

Lastly, hunting tooth designs are available on cast sprockets. Hunting tooth sprockets have an 

odd number of  teeth, with  the pitch of  the  teeth one half  that of  the chain.   This makes  the 

chain barrel advance one half pitch for each sprocket rotation. This action allows the teeth to 

alternate which teeth come in contact with the chain, thereby doubling the sprocket life. 

 

                                 Cast Iron Sprocket with Spoked Arm Center and Chain Saver Rims 

 

 

Welded Steel Chain Sprockets 

Welded  Steel  Chain  is  generally  categorized  as mill  or  drag  chain.  These  two  chains  contain 

diverse design characteristics and features. Mill chains are typically narrower than drag chains. 

Therefore, the sprocket requirements for the two are different. 

Mill Chain Sprockets 

Flame cut  flame hardened (F.C.F.H.) sprockets are normally operated  in conjunction with mill 

chains. These sprockets are generally manufactured from medium carbon steel. The teeth on 

carbon  steel  sprockets  are  flame  hardened.  The  flame  hardening  of  medium  carbon  steel 

Page 9: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

results  in a hardness of 40 Rc minimum, with an approximate depth of 1/8”. Flame cut flame 

hardened sprockets can also be manufactured from alloy steels, as well as stainless. 

The two types of construction that are available for mill chain sprockets are solid and split. The 

split  sprockets  are  used  when  ease  of  installation  is  required  without  disturbing  the  shaft, 

bearings  or  other  sprockets.  Four  basic  hub  types  are  available  in  both  solid  and  split 

construction. 

Type “A” is a flat plate with no hub extensions on either side. 

Type “B” is a flat plate with a hub extension on one side of the plate.  

Type “C” is a flat plate with hub extensions that project the same amount on both sides 

of the plate.  

Type “C Offset” is a flat plate with hub extensions that have different length projections 

on both sides of the plate. 

            Type “A”                     Type “B”                        Type “C”                        Type “C Offset” 

 

An additional feature available on mill chain sprockets are mud reliefs. Mud reliefs are used to 

help  keep  material  from  building  up  in  the  pocket  of  the  sprocket.  The  relief  is  normally 

machined, burnt or ground in the sprocket plate. 

Page 10: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

 

                                                             Flame Cut Sprocket with Mud Reliefs 

 

Drag Chain Sprockets 

Drag  chain  sprockets  are  found  in  applications  where  wide  drag  chains  are  used.  These 

sprockets are manufactured with full width teeth or a double plate design. The benefit of a full 

width tooth sprocket design is that they allow for a greater contact area. Larger contact area is 

a benefit because it allows for better wear on a sprocket. In the case where material build up is 

an issue, double plate sprockets are preferred. The double plate allows the extra clearance for 

material  to  pass  over  the  drum  in  the  conveyor.  Lastly, many  drag  chains  are manufactured 

with a non‐round barrel. The barrel could be a formed, have a two piece welded design or an 

elliptical  shape  found  in  cast  chains.  These  deviations  from  a  round  barrel  along with  chain 

direction need to be accounted for in the sprocket design. 

The two types of construction that are available for drag chain sprockets are solid or split. The 

teeth  are  normally  flame  hardened  and  in  some  instances  the  drum  is  also.  The  teeth  are 

welded to a drum, which is typically either a pipe or a piece of rolled steel. The center part of 

the drum would consist of one center plate or for wider sprockets they could have end plates 

with hubs.  

Page 11: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

 

                                                             Drag Sprocket with Full Tooth 

 

                                                            Drag Sprocket with Double Plate 

An  additional  feature  of  drag  chain  sprockets  is  the  option  of  flanges.  Flanges  are  side 

extensions  added  to  the  drum  that  keep material  from  falling  onto  the  shaft.  This  sprocket 

feature  is  usually  used  in  conjunction  with  drag  chains  that  contain  wing  attachments.  It  is 

imperative that the location of the flange does not interfere with the chain articulation. 

 

Page 12: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

                                                  Drag Sprocket with Full Tooth and Flanged Rim 

 

Elevator Chain Sprockets 

Elevator chain can operate on sprockets or traction wheels. Sprockets and Traction wheels can 

be found at the head shaft or the tail shaft.  

Traction wheels do not have  teeth  to engage  the chain, consequently  they  rely on  friction  to 

drive the chain. Traction wheels are normally made from medium carbon steel, but can also be 

made  from  alloy  steels  as  well  as  stainless.  As  a  general  rule  of  thumb,  the  weight  of  the 

buckets, material and chain on the carrying side vs. the return side must not exceed a ratio of 

1.5:1. Due to the nature of traction wheels, they should not be used when materials are oily or 

have  high  lubricity.  Additionally,  they  should  not  be  used  in  conjunction  with  chains  that 

contain  rollers.  Traction wheels  are  designed  so  that  the  outside  diameter  plus  the  bushing 

diameter of  the chain do not equal  the pitch diameter of a  toothed sprocket. This allows the 

chain to engage in a different spot of the traction wheel increasing the wear life of the traction 

wheel and the chain bushings.  Another advantage of a traction wheel is that the chain will slip 

in the event of an obstruction or an overload. 

 

  

Traction Wheel 

Flame cut flame hardened (F.C.F.H.) sprockets are generally used in conjunction with elevator 

chains.  These  sprockets  are  normally made  from medium  carbon  steel.  The  teeth  on  carbon 

steel  sprockets  or  the  outside  diameter  on  traction  wheels  are  flame  hardened.  The  flame 

hardening  of  medium  carbon  steel  results  in  a  hardness  of  40  Rc  minimum,  with  an 

Page 13: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

approximate depth of 1/8”. To achieve higher hardness and deeper case depths, sprocket and 

traction  wheel  could  be  carburized  and  induction  hardened.  Flame  cut  flame  hardened 

sprockets can also be made from alloy steels, as well as stainless.  

The  three  types  of  construction  that  are  available  for  elevator  sprockets  are  solid,  split  and 

segmental.    The  solid  and  split  construction  is  furnished with  either  a  solid  center plate or  a 

spoked arm center.  Spoked arm sprockets are used on larger sprockets to reduce weight.  Split 

and segmental sprockets are used when ease of installation is required without disturbing the 

shaft, bearings or other sprockets.  Lightening holes are sometimes used in solid center plates 

for reduced weight as well as for handling. 

 

 

                          Solid Construction          Split Construction 

 

 

Page 14: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

                                                                 Segmental 

Rim Construction 

 

In  double  strand  elevator  chain,  sprocket 

configurations  are  important  for  the  head 

and  tail  shafts.    The  head  sprockets  must 

have teeth that are in line with each other.  

This  is  achieved  by  having  the  sprockets 

matched. 

 

 

Plastic Chain and Belt Sprockets 

Section to be added. 

   

 

Matched Sprockets 

Page 15: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

Technical Note:  Chordal Action 

Chain drives experience a vibration known as chordal action or polygonal effect which occurs as 

the effective radius of action in the chain and sprocket system changes during each revolution. 

Chordal  action  can  cause  increased  wear  on  the  chain  and  sprocket.  The  effect  can  be 

minimized by using a sprocket with more teeth and virtually eliminated with a sufficiently large 

sprocket.  

As the sprocket rotates, the engagement position of the chain is restricted by the pitch points 

of  the  links.  These  pitch  points  create  a  polygon,  with  the  number  of  vertices  equal  to  the 

number of sprocket teeth. The resulting polygon defines the maximum and minimum effective 

radii illustrated in Figure 3. The radii can be calculated using Error! Reference source not found. 

and 2. During  rotation,  the  instantaneous  speed of  the  chain  changes,  however,  the percent 

variation will always be constant for a sprocket with a number of teeth N. Figure 4  illustrates 

the percentage speed variation versus the number of teeth.  

 

Figure 3: Defining Effective Radii

 

Equations 1 and 2 Minimum and maximum effective radii

Figure 4: Percentage speed gap for common sprockets

Chordal action can be minimized by reducing th 

 

 

 

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

14.0%

16.0%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Percent Chordal Spee

d Variation

Number of Sprocket Teeth

Speed Differential by Sprocket Size

Page 16: Conveyor Equipment Manufacturers Association...of this document includes descriptions and definitions of several sprocket types used for the following types of chains: roller chains,

Conveyor Chain and Sprocket Section DRAFT 1‐Conveyor Chain Sprocket Types/Def's‐Committee USE ONLY, No distribution w/out CEMA permission. February 5, 2018 

 

Chordal action can be minimized by reducing the speed of the chain or by using a sprocket with 

more teeth. As the percentage chordal speed variation  is solely dependent on the number of 

teeth, the percentage can be found using Equation 3. 

Δ 1 cos180°

 

Equation 3: Speed Differential