Os catálogos de acoplamentos Oldham apresentam uma matriz complexa de números — diâmetros externos, furos, classificações de torque, capacidades de desalinhamento, valores de inércia e limites de velocidade — que podem ser difíceis de interpretar sem uma compreensão clara do significado de cada parâmetro e de como os números se relacionam entre si. Um acoplamento muito pequeno para a sua aplicação falha prematuramente; um acoplamento muito grande adiciona inércia e custo desnecessários. Ler corretamente a tabela de dimensões é a base de todo o processo de seleção.
Este artigo explica cada dimensão e parâmetro encontrado em uma tabela de tamanhos padrão de acoplamentos Oldham, descreve como eles se inter-relacionam e apresenta um exemplo prático de seleção do início ao fim.
Dimensões principais em um desenho de acoplamento Oldham
OD — Diâmetro externo: O diâmetro externo máximo do conjunto de acoplamento, medido através do corpo do cubo. Essa dimensão determina se o acoplamento cabe no espaço radial disponível ao redor do eixo. Em instalações com espaço limitado — dentro de carcaças de máquinas, entre componentes adjacentes ou próximo aos ressaltos do eixo — verifique se o diâmetro externo, mais uma folga, cabe dentro do espaço disponível antes de prosseguir com a seleção.
L — Comprimento total: O comprimento axial total do acoplamento montado, de face a face do cubo, com o disco posicionado em seu eixo nominal. Essa dimensão determina o espaço axial necessário entre o motor e a máquina acionada. Certifique-se de que haja folga suficiente para o comprimento do acoplamento, além de qualquer folga axial que ocorra quando o eixo do motor se expande devido à dilatação térmica.
LH — Comprimento do cubo: O comprimento axial de cada cubo determina a distância de engate do cubo no eixo. Cubos mais longos proporcionam maior área de fixação e, tipicamente, maior torque de deslizamento para o mesmo diâmetro externo do cubo. O comprimento axial (LH) também determina o comprimento mínimo de engate do eixo — o eixo deve se projetar o suficiente para dentro do cubo para que o parafuso de fixação do cubo consiga se prender dentro da zona de aperto projetada.
D — Diâmetro do furo: O diâmetro interno do furo do cubo deve corresponder ao diâmetro do eixo. A maioria das tabelas de dimensões lista a faixa de diâmetros disponíveis para cada tamanho de acoplamento — o diâmetro mínimo e máximo que pode ser usinado no corpo do cubo padrão sem comprometer a espessura da parede do cubo ou a capacidade de aperto. Se ambos os eixos tiverem o mesmo diâmetro, um único tamanho de furo se aplica a ambos os cubos. Se os eixos tiverem diâmetros diferentes (comum em conexões motor-fuso de esferas), especifique o furo de acionamento e o furo acionado separadamente.
Diâmetro externo do disco / Espessura do disco: Algumas fichas técnicas incluem as dimensões do disco central separadamente. O diâmetro externo do disco determina o comprimento máximo da ranhura no cubo e, portanto, o deslocamento lateral máximo que o acoplamento pode acomodar. A espessura do disco determina a folga axial disponível entre as faces do cubo.
Parâmetros de desempenho na tabela de tamanhos
Torque nominal (T_N): O torque contínuo que o acoplamento pode transmitir nas condições de desalinhamento e velocidade de referência. Este é o principal parâmetro de desempenho e o ponto de partida para a seleção do tamanho com base no torque. Importante: esta é a classificação contínua, não a classificação de pico. A capacidade de torque de pico é tipicamente de 2 a 3 vezes a classificação contínua para cargas de curta duração.
Deslocamento lateral máximo (ΔKr): O deslocamento lateral máximo permitido entre os dois eixos. Conforme discutido ao longo deste site, este é o valor máximo possível — para uma longa vida útil, opere com 50% ou menos desse valor. O símbolo ΔKr aparece em catálogos europeus e alinhados à ISO; catálogos norte-americanos podem usar termos como “desalinhamento paralelo” ou simplesmente “deslocamento lateral”.
Desalinhamento angular máximo (ΔKw): O desvio angular máximo entre as linhas centrais dos eixos, em graus. Para acoplamentos Oldham, esse valor é tipicamente de 0,5 a 1,0 grau para todos os tamanhos — ele não aumenta significativamente com o tamanho do acoplamento da mesma forma que a capacidade de deslocamento lateral.
Deslocamento axial máximo (ΔKa): O deslocamento axial máximo que um eixo pode realizar em relação ao outro sem que o disco entre em contato com a face do cubo. Normalmente, varia de 0,5 a 2,0 mm, dependendo do tamanho do acoplamento.
Velocidade máxima (n_max): A velocidade máxima de rotação na condição de desalinhamento de referência e temperatura ambiente. Conforme discutido no artigo sobre velocidade, esse valor diminui à medida que o desalinhamento operacional aumenta — consulte a tabela combinada de velocidade e desalinhamento ao operar acima de 50% das classificações de velocidade e desalinhamento simultaneamente.
Momento de inércia de massa (J): A inércia rotacional do conjunto de acoplamento completo (cubos e disco), em g·cm² ou kg·m². Este valor deve ser incluído no cálculo da inércia refletida total para o dimensionamento do servomotor. O valor no catálogo refere-se ao material padrão do cubo e do disco no diâmetro nominal — a inércia real varia ligeiramente com o diâmetro (a remoção de material do cubo reduz a inércia) e com o material do cubo (alumínio versus aço inoxidável).
Rigidez torsional (C_T): A rigidez angular do acoplamento sob carga torsional, em N·m/grau ou N·m/rad. Uma maior rigidez torsional significa menor deflexão angular por unidade de torque. Para aplicações servo, a rigidez torsional afeta a frequência de ressonância do sistema de acionamento — uma maior rigidez eleva a ressonância, permitindo uma maior largura de banda do servo.
Tabela de Tamanhos Representativa
| DE (mm) | Comprimento L (mm) | Faixa de diâmetro (mm) | Torque nominal (N·m) | Deslocamento máximo (mm) | Velocidade máxima (RPM) | Inércia (g·cm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3–6 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4–8 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5–12 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6–16 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8–20 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10–25 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14–32 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18–40 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
Os valores apresentados são representativos para acoplamentos Oldham padrão com cubo de alumínio e disco de acetal, com deslocamento lateral de 0,2 mm e temperatura ambiente de 25 °C. Sempre verifique as especificações do fabricante do acoplamento selecionado.
Exemplo de seleção trabalhada
Aplicativo: Servomotor acionando um fuso de esferas em um eixo de fresadora CNC. Torque nominal do motor: 4,0 N·m, torque máximo: 12,0 N·m. Eixo do motor: 10 mm, eixo do fuso de esferas: 12 mm. Velocidade de operação: 2.500 RPM. Deslocamento lateral medido: 0,25 mm. Desalinhamento angular corrigido para menos de 0,3 graus. Ambiente interno padrão, temperatura ambiente de 25 °C.
Etapa 1 — Torque de projeto: Torque máximo de 12,0 N·m × fator de serviço 2,0 (servo com inversões) = torque de projeto de 24,0 N·m.
Etapa 2 — Diâmetros dos furos: É necessário um furo de acionamento de 10 mm e um furo de acoplamento de 12 mm. Consulte a tabela de tamanhos para encontrar acoplamentos que ofereçam essa faixa de furos.
Etapa 3 — Verificação do torque: O diâmetro externo de 40 mm suporta torque contínuo de 15,0 N·m. O torque de projeto é de 24,0 N·m — o que excede a capacidade do diâmetro externo de 40 mm. Portanto, considere o diâmetro externo de 50 mm, com capacidade de torque contínuo de 30,0 N·m. O torque de projeto de 24,0 N·m está dentro dessa capacidade. O diâmetro externo de 50 mm suporta furos de até 25 mm — tanto 10 mm quanto 12 mm estão dentro da faixa de capacidade. Continue com o diâmetro externo de 50 mm.
Etapa 4 — Verificação de velocidade: Rotor de 50 mm com classificação de 3.500 RPM e deslocamento de 0,2 mm. Operando a 2.500 RPM com deslocamento de 0,25 mm. O deslocamento está ligeiramente acima da condição de referência, portanto o limite de velocidade efetivo é um pouco menor — aproximadamente 3.200 RPM a 0,25 mm. A velocidade de operação de 2.500 RPM está bem dentro desse limite. Aceitável.
Etapa 5 — Verificação de desalinhamento: Disco de 50 mm com offset máximo de 0,90 mm. Operando a 0,25 mm, obtemos 28% do máximo. Isso é excelente — bem abaixo do limite operacional recomendado de 50%. Espera-se uma longa vida útil do disco.
Etapa 6 — Verificação de inércia: A inércia do acoplamento de 50 mm é de 22,0 g·cm². A inércia do rotor do motor (típica para um servomotor de 4 N·m) é de aproximadamente 180 g·cm². A inércia do acoplamento corresponde a 12,2% da inércia do rotor — ligeiramente acima do limite de 10%, mas aceitável para um eixo CNC de largura de banda padrão. Caso o ajuste do servo se mostre difícil, considere o acoplamento de 40 mm com um disco de material de maior resistência para reduzir a inércia.
Resultado: Acoplamento Oldham de 50 mm de diâmetro externo, cubos de fixação, furo de acionamento de 10 mm, furo de acoplamento de 12 mm, disco de acetal padrão, cubos de alumínio. Todos os parâmetros dentro das especificações com margens confortáveis.
Conclusão
Interpretar corretamente uma tabela de dimensionamento de acoplamentos Oldham significa considerar todos os parâmetros, não apenas o diâmetro interno e a classificação de torque. O diâmetro externo e o comprimento determinam o encaixe físico. A faixa de diâmetro interno determina a compatibilidade com o eixo. O torque nominal, combinado com o fator de serviço, determina o tamanho mínimo aceitável. A classificação de velocidade, a capacidade de desalinhamento e a inércia verificam se o tamanho selecionado atende aos requisitos operacionais da aplicação. Analisar cada parâmetro sistematicamente — como demonstrado no exemplo de seleção — resulta em uma especificação que oferece desempenho confiável e longa vida útil. Ignorar qualquer parâmetro implica o risco de selecionar um acoplamento fisicamente correto, mas operacionalmente inadequado.
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