Con decine di varianti di giunti Oldham disponibili, che spaziano da diametri interni di 3 mm a oltre 100 mm, materiali del disco che vanno dall'acetale al PEEK all'acciaio, e tipologie di mozzo che vanno da quello con vite di fermo a quello con morsetto o con chiavetta, la scelta di quello giusto per una specifica applicazione non è così semplice come potrebbe sembrare. Un giunto sottodimensionato si guasta prematuramente. Uno sovradimensionato spreca spazio e aggiunge inerzia non necessaria alla trasmissione. Il materiale del disco sbagliato può degradarsi nell'ambiente operativo. La tipologia di mozzo errata può causare slittamenti dell'albero sotto carico dinamico.
Questa guida illustra passo passo il processo di selezione del giunto, prendendo in considerazione ogni parametro importante per un'installazione affidabile e di lunga durata.
Fase 1: Determinare la coppia nominale richiesta
Il primo e più fondamentale parametro è la coppia. Per la tua applicazione è necessario stabilire due valori di coppia:
Coppia continua (nominale) è la coppia a regime che il giunto deve trasmettere durante il normale funzionamento. Per un sistema azionato da un motore elettrico, questa corrisponde in genere alla coppia nominale del motore alla velocità di esercizio, moltiplicata per l'eventuale rapporto di trasmissione tra il motore e il giunto.
Coppia massima (dinamica) rappresenta la coppia massima che l'accoppiamento può sopportare durante l'avviamento, gli arresti di emergenza, le variazioni di carico o i blocchi della macchina. Nei sistemi servoassistiti, questa corrisponde spesso alla coppia di picco del motore, che può essere da 2 a 5 volte la coppia nominale continua, applicata durante cicli di accelerazione o decelerazione rapidi.
La coppia nominale del giunto deve superare la coppia dinamica di picco, non solo la coppia continua. Un giunto che funziona alla sua coppia continua nominale ha un margine di sicurezza; un giunto sottoposto a picchi ripetuti alla sua coppia continua nominale si guasterà per fatica molto prima del previsto.
Fattori di servizio consigliati in base alla tipologia di applicazione:
| Tipo di applicazione | Fattore di servizio |
|---|---|
| Feedback dell'encoder/resolver | 1.5 |
| Servomotore, carico regolare | 2.0 |
| Motore passo-passo, inversioni moderate | 2,0–2,5 |
| Servomotore ad alto numero di cicli con inversione frequente | 2,5–3,0 |
| Macchinari industriali soggetti a carichi d'urto | 3.0–4.0 |
La coppia di progetto per la selezione dell'accoppiamento è: Coppia di progetto = Coppia nominale × Fattore di servizioSelezionare un giunto la cui coppia nominale sia uguale o superiore a questo valore di coppia di progetto.
Passaggio 2: abbinare le dimensioni del foro agli alberi
I giunti Oldham sono realizzati con diametri interni specifici e i due mozzi possono avere diametri interni diversi per adattarsi a un albero motore con diametro differente da quello dell'albero condotto, ad esempio un albero motore da 10 mm collegato a un albero a vite a ricircolo di sfere da 14 mm.
Verificate che i diametri interni richiesti siano disponibili per la dimensione del giunto selezionata in base alla capacità di coppia. In alcuni casi, i diametri interni richiesti sono disponibili solo in un giunto di dimensioni superiori a quelle suggerite dal requisito di coppia minima; in questa situazione, il diametro interno determina la scelta e la coppia nominale del giunto più grande fornisce un margine aggiuntivo.
Per i mozzi a morsetto, la tolleranza del foro è quella standard h7. Per i mozzi con vite di fermo, l'albero deve rientrare nell'intervallo di tolleranza raccomandato per il foro del mozzo e deve avere una superficie piana su cui la vite di fermo possa fare presa: non serrare mai una vite di fermo direttamente contro la superficie rotonda dell'albero, poiché ciò deforma l'albero e crea una presa eccentrica.
Fase 3: Quantificare il disallineamento dell'albero
Misurare o stimare lo spostamento laterale (parallelo) tra i due assi degli alberi. Questa operazione deve essere eseguita in condizioni operative, non solo a temperatura ambiente durante l'assemblaggio iniziale, poiché la dilatazione termica del telaio della macchina, del motore e dei cuscinetti può causare variazioni significative dello spostamento una volta che il sistema raggiunge la temperatura di esercizio.
Come regola generale, dimensionare l'accoppiamento in modo che il disallineamento operativo non sia superiore a Dal 50 al 70 percento dello spostamento laterale massimo nominale del giuntoIl funzionamento continuo al valore massimo di offset nominale rientra tecnicamente nelle specifiche, ma sottopone il disco a uno stress massimo e ne massimizza l'usura. Il funzionamento al 50% dell'offset nominale lascia un margine per l'incertezza di misurazione, la deriva termica e l'usura dei cuscinetti durante la vita utile della macchina.
Valutare anche il disallineamento angolare. Se i due alberi non sono paralleli, ovvero se convergono o divergono lungo la loro lunghezza, questo disallineamento angolare deve rientrare nella tolleranza angolare del giunto (in genere inferiore a 1 grado). Se il disallineamento angolare supera questo limite, correggerlo meccanicamente prima di installare il giunto; non fare affidamento sul giunto stesso per compensarlo.
Passaggio 4: Verificare la valutazione della velocità
La velocità operativa massima del giunto dipende sia dalle sue dimensioni che dal disallineamento operativo. I giunti più grandi hanno velocità nominali inferiori perché il raggio orbitale del disco, che determina la velocità di scorrimento all'interfaccia mozzo-disco, è proporzionale alle dimensioni fisiche del giunto. Con un maggiore disallineamento, la velocità di scorrimento è maggiore a parità di velocità di rotazione.
Consultare sempre la tabella combinata velocità-disallineamento del produttore per la specifica dimensione del giunto che si sta considerando. Se la tabella indica che la combinazione di velocità di esercizio e disallineamento si trova al di fuori dell'intervallo consentito, si hanno due opzioni: ridurre il disallineamento migliorando l'allineamento dell'albero oppure selezionare un giunto più piccolo (che ha una velocità nominale maggiore per un dato disallineamento fisico) e verificare che soddisfi comunque il requisito di coppia.
Passaggio 5: Selezionare il materiale del disco centrale
Per la maggior parte delle applicazioni di movimento di precisione, acetale (POM) è la scelta predefinita corretta. Garantisce gioco zero, funziona a secco senza lubrificazione, offre una buona resistenza all'usura a carichi moderati e fornisce isolamento elettrico tra i due alberi.
Nei seguenti casi, si consiglia di valutare materiali alternativi per il disco:
- Temperatura di esercizio superiore a 100 °C: Passare al nylon rinforzato con fibra di vetro (resistente fino a circa 120 °C) o al PEEK (resistente fino a circa 250 °C).
- Esposizione a sostanze chimiche: L'acetale è resistente alla maggior parte dei lubrificanti e agli acidi deboli, ma viene attaccato da acidi ossidanti forti e da alcuni solventi clorurati. Il PEEK offre una maggiore resistenza chimica.
- Coppia elevatissima in un ingombro ridotto: Un disco centrale in metallo (alluminio o acciaio temprato) con scanalature lubrificate nel mozzo offre una capacità di coppia da 3 a 5 volte superiore rispetto a un disco in polimero delle stesse dimensioni.
- Servizi per il settore alimentare, farmaceutico o per camere bianche: Specificare dischi in acetale o UHMW-PE conformi alle normative FDA e verificare che anche il materiale del mozzo sia idoneo al contatto con gli alimenti.
Passaggio 6: Scegliere lo stile dell'hub
Il tipo di mozzo influisce sulla sicurezza e sulla precisione con cui il giunto si aggancia all'albero, con un impatto diretto sulle prestazioni di assenza di gioco e sulla durata dell'installazione.
Mozzi con vite di fissaggio Sono l'opzione più semplice ed economica. Una vite radiale preme contro la superficie dell'albero (o una superficie piana rettificata su di essa), garantendo il serraggio tramite un contatto puntiforme localizzato. Vantaggi: facile installazione, profilo ribassato, compatibile con alberi pieni o a gradini. Limitazioni: coppia di slittamento inferiore rispetto ai mozzi di serraggio, rischio di danni all'albero nel punto di contatto della vite ed eccentricità introdotta dalla forza di serraggio decentrata. Ideale per: azionamenti encoder, connessioni servo leggere, applicazioni a basso ciclo.
Mozzi a morsetto (mozzi divisi) Presentano una fessura diametrale nel corpo del mozzo che consente di chiudere uniformemente il foro attorno all'albero serrando una o più viti di bloccaggio. Ciò garantisce un contatto a 360 gradi con l'albero, offrendo una coppia di slittamento notevolmente superiore, una migliore concentricità e nessun rischio di danneggiamento dell'albero. Ideale per: sistemi servoassistiti di precisione, applicazioni ad alta inversione, qualsiasi installazione in cui è necessario mantenere un gioco nullo per una lunga durata.
Mozzi con chiave Include una scanalatura per chiavetta nel foro per alloggiare una chiavetta standard per albero. La chiavetta fornisce un posizionamento angolare preciso, completamente immune allo slittamento a qualsiasi livello di coppia entro il limite di resistenza dell'albero. Ideale per: applicazioni industriali ad alta coppia, giunti Oldham a disco metallico e qualsiasi applicazione in cui l'entità dell'inversione di coppia sia sufficientemente elevata da comportare il rischio di slittamento nel mozzo di serraggio.
Passaggio 7: Verifica dell'inerzia rotazionale
Nei sistemi servoassistiti, l'inerzia dell'accoppiamento influenza la risposta dinamica dell'anello di controllo. Un accoppiamento con un'inerzia elevata rispetto all'inerzia del carico rende il sistema di azionamento lento e può causare difficoltà nella regolazione del servo, in particolare ad ampie larghezze di banda.
Come linea guida pratica, l'inerzia del giunto non dovrebbe superare il 10% dell'inerzia totale del carico riflesso sull'albero motore. Se il giunto disponibile che soddisfa i requisiti di coppia e diametro ha un'inerzia superiore a quella suggerita da questa linea guida, si consiglia di valutare un giunto con mozzo in alluminio anziché in acciaio, oppure di verificare se il sistema può tollerare una larghezza di banda del servo leggermente maggiore per compensare l'inerzia più elevata.
Fase 8: Considerare i fattori ambientali
Prima di finalizzare la selezione, valutare l'ambiente operativo per individuare eventuali fattori che possano compromettere le prestazioni dell'accoppiamento:
- Temperature estreme: Le alte temperature ambientali riducono la resistenza del disco e ne aumentano l'usura. Le basse temperature ne aumentano la fragilità. Entrambi i fattori influiscono sulla durata utile.
- Esposizione a lubrificanti o solventi: Alcuni fluidi da taglio, oli idraulici e detergenti attaccano l'acetale o il nylon. Se il giunto si trova nella zona di spruzzo del lubrificante della macchina, verificare la compatibilità chimica o specificare un materiale del disco appropriato.
- Umidità e lavaggio: I mozzi in alluminio standard si corrodono in ambienti con elevata umidità o soggetti a lavaggi frequenti. Per queste applicazioni, si consiglia di utilizzare mozzi in acciaio inossidabile.
- Contaminazione da particolato: La polvere abrasiva o i trucioli che penetrano nell'interfaccia mozzo-disco accelerano drasticamente l'usura. In ambienti di rettifica, taglio o fonderia, è consigliabile valutare l'installazione di una protezione leggera o di una protezione per l'accoppiamento.
Elenco di controllo riassuntivo della selezione
| Parametro | Cosa specificare |
|---|---|
| Coppia di progetto | Coppia nominale × fattore di servizio ≤ coppia nominale del giunto |
| Dimensioni del foro | Foro motore e foro condotto (possono differire) |
| Offset laterale | Offset operativo ≤ 50–70% del massimo di accoppiamento |
| Offset angolare | Deve essere <1° — correggere meccanicamente se superato |
| velocità operativa | All'interno della zona di valutazione combinata velocità/disallineamento |
| Materiale del disco | Acetale (impostazione predefinita); PEEK/nylon/metallo per condizioni speciali |
| Stile hub | Morsetto (preferibile), vite di fermo (per impieghi leggeri), chiavetta (coppia elevata) |
| Inerzia di accoppiamento | <10% di inerzia di carico riflessa per sistemi servoassistiti |
| Materiale del mozzo | Alluminio (standard), acciaio inossidabile (corrosivo/lavabile) |
Conclusione
Selezionare il giusto Accoppiamento di Diham Si tratta di un processo sistematico, non di una semplice ricerca in un catalogo. Analizzare ogni parametro – coppia, foro, disallineamento, velocità, materiale del disco, tipo di mozzo, inerzia e ambiente – richiede forse una ventina di minuti, ma produce una specifica che garantirà un funzionamento affidabile e senza gioco per migliaia di ore. Saltare anche un solo passaggio comporta il rischio di un giunto sovraccarico, montato in modo errato o degradato dall'ambiente operativo, con conseguenti guasti prematuri e fermi macchina imprevisti.
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