Łożysko stożkowe: serie 302, 303, 320, 322, 323 i dobór

Czym jest łożysko stożkowe

Łożysko stożkowe to łożysko toczne z rolkami w kształcie ściętych stożków, które toczą się między dwiema bieżniami nachylonymi do osi. Dzięki temu jedno łożysko przenosi jednocześnie siłę promieniową i osiową, ale osiową tylko w jednym kierunku. Dlatego w typowym węźle łożyskowania stosuje się dwa łożyska pracujące przeciw sobie.

Łożyska stożkowe spotkasz w piastach kół samochodowych i przyczep, w skrzyniach biegów, przekładniach, mostach napędowych, maszynach rolniczych i wrzecionach. Wszędzie tam, gdzie obciążenie jest duże i działa pod kątem, są prostszym wyborem niż łożyska kulkowe. Jak łożysko stożkowe wypada na tle pozostałych typów, opisujemy w poradniku o rodzajach łożysk. W tym tekście skupiamy się na symbolach, doborze i montażu.

Stożek i miseczka: z czego składa się łożysko

Łożysko stożkowe składa się z dwóch zespołów, które można rozdzielić:

• stożek (pierścień wewnętrzny) razem z rolkami i koszykiem, czyli tzw. zespół stożka,
• miseczka (pierścień zewnętrzny), osobny element z bieżnią.

Rozdzielność ma praktyczne skutki. Stożek i miseczkę montuje się oddzielnie, ale łączy się je w komplet dopiero w obudowie. Z tego samego powodu miseczki i stożki z różnych sztuk nie mieszaj bez potrzeby: producenci dobierają je w zestawy, a zużyte łożysko wymienia się w całości, razem z pierścieniem zewnętrznym.

Jak czytać symbol: 30205, 32208 i inne

Symbol łożyska stożkowego w metrycznej serii ISO 355 składa się z trzech części. Pierwsza cyfra 3 oznacza łożysko stożkowe. Następne dwie cyfry (02, 03, 20, 22, 23) opisują serię wymiarową, czyli kombinację szerokości i średnicy zewnętrznej. Ostatnie dwie cyfry to kod otworu: dla otworów od 20 mm w górę mnoży się go przez 5, więc 05 daje 25 mm, 08 daje 40 mm, a 10 daje 50 mm.

Szerszy opis budowy oznaczeń znajdziesz w poradniku Jak czytać oznaczenia łożysk.

Przykłady:

• 30205: seria 302, otwór 25 mm, wymiary 25 × 52 × 15 mm (szerokość stożka B), całkowita szerokość T = 16,25 mm,
• 32205: seria 322, ten sam otwór i średnica zewnętrzna, ale szersze, bo B = 18 mm, T = 19,25 mm,
• 32208: seria 322, otwór 40 mm, wymiary 40 × 80 × 23 mm, T = 24,75 mm.

Zwróć uwagę na dwie szerokości. Szerokość B odnosi się do stożka, a T do całego łożyska. W symbolach katalogowych i na stronach sklepów podaje się zwykle T, ale wymiar do porównania z innymi typami to B. Zanim więc zamówisz zamiennik, zmierz całą szerokość (jak mierzyć, opisuje poradnik Jak zmierzyć łożysko).

Serie 302, 303, 320, 322 i 323: czym się różnią

Serie różnią się grubością ścianek i szerokością przy tym samym otworze. Poniżej przykłady dla otworu 25 mm i dla 40 mm z danych lozysko (norma ISO 355, katalogi SKF i NTN). Wymiary w mm.

Z tabeli wynikają zasady, które pomagają w doborze:

• seria 302 to wariant lekki do średnich obciążeń, najpopularniejszy w piastach i małych przekładniach,
• seria 322 ma ten sam otwór i średnicę zewnętrzną co 302, ale jest szersza, więc ma większą nośność w tej samej obudowie,
• seria 303 i 323 mają większą średnicę zewnętrzną (dla otworu 25 mm to 62 mm zamiast 52 mm), a 323 jest dodatkowo szersza; służą do ciężkich obciążeń,
• seria 320 to łożyska o mniejszej średnicy zewnętrznej, stosowane tam, gdzie brakuje miejsca w obudowie; wymiary tej serii z sufiksem X wg SKF i FAG odpowiadają normie ISO.

Kąt styku i współczynnik Y

Rolki są pochylone względem osi o kąt styku, który zależy od serii i wielkości. Im większy kąt, tym większą siłę osiową łożysko przeniesie względem promieniowej. Katalogi podają go przez współczynnik e i współczynnik Y: na ich podstawie oblicza się obciążenie równoważne i siłę osiową, którą wywołuje obciążenie promieniowe.

Ta druga sprawa jest charakterystyczna dla łożysk stożkowych. Gdy łożysko jest obciążone siłą promieniową, rolki próbują się wysunąć wzdłuż osi, więc powstaje wewnętrzna siła osiowa. Producenci wskazują ją jako około 0,5 obciążenia promieniowego podzielonego przez Y.

Dlatego jedno łożysko stożkowe nigdy nie pracuje samo: siłę tę musi przejąć drugie łożysko lub inny element ustalający. Dokładne wartości e i Y odczytaj z katalogu producenta dla konkretnego symbolu.

Montaż parami: układ O i układ X

Para łożysk stożkowych może być ustawiona na dwa sposoby, przy czym zasadnicza różnica dotyczy położenia linii nacisku.

Układ O (plecami do siebie)

W układzie O (ang. back-to-back) szerokie strony łożysk zwrócone są do siebie, a linie nacisku rozchodzą się w kierunku osi. Punkty podparcia leżą dalej od siebie, więc układ jest sztywniejszy na momenty gnące. Stosuje się go tam, gdzie ważna jest sztywność, np. w kołach pojazdów i wrzecionach. Regulację luzu prowadzi się zwykle nakrętką na wale, która dociska stożki.

Układ X (czołami do siebie)

W układzie X (ang. face-to-face) łożyska zwrócone są wąskimi stronami do siebie, a linie nacisku zbiegają się. Punkty podparcia są bliżej siebie, więc układ jest mniej sztywny, ale łatwiejszy w regulacji: luz ustawia się zwykle przez podkładki lub pokrywę w obudowie. Dobrze znosi niewielkie niewspółosiowości. Jest często spotykany w przekładniach.

Który układ zastosować, decyduje konstruktor maszyny. Przy wymianie zawsze odtwórz układ, który był fabrycznie, i zapisz lub sfotografuj ułożenie łożysk przed demontażem.

Regulacja luzu łożysk stożkowych

W odróżnieniu od łożysk kulkowych, w których luz ma wartość katalogową (opisaną w poradniku Luz promieniowy łożyska), w łożyskach stożkowych luz ustawia się przy montażu. Robi się to, przesuwając jeden pierścień względem drugiego wzdłuż osi, aż uzyska się wymagany luz osiowy lub wstępny wcisk.

Ogólne zasady są takie:

1. Przeczytaj wartość w dokumentacji maszyny albo katalogu producenta. Zbyt mały luz (wcisk) powoduje grzanie i skrócenie trwałości, zbyt duży grozi bijaniem i szumem.
2. Ustaw luz w stanie zimnym, a po pierwszym uruchomieniu sprawdź temperaturę: rozgrzanie zmienia luz, bo wał i obudowa rozszerzają się różnie.
3. Obracaj wałem podczas dokręcania nakrętki, aby rolki ułożyły się na bieżni i nie zafałszować pomiaru.
4. Zabezpiecz nakrętkę, np. zawiniętą podkładką lub zawleczką, i sprawdź ostateczny luz.

W piastach pojazdów to właśnie niewłaściwa regulacja jest jedną z częstszych przyczyn przedwczesnego zużycia. Pełną procedurę montażu i demontażu opisujemy w poradniku Montaż i demontaż łożysk.

Jak dobrać łożysko stożkowe

Przy wyborze lub wymianie sprawdź po kolei:

1. Symbol z pierścienia (np. 32208) i markę. Zapisz też sufiksy, jeśli są.
2. Wymiary d, D, T (oraz B i C), zmierzone suwmiarką, jeśli symbol jest nieczytelny.
3. Serię (302, 303, 320, 322, 323): ten sam otwór nie znaczy tej samej serii.
4. Układ w węźle (O lub X) i sposób regulacji.
5. Komplet czy osobno: stożek z rolkami i miseczkę kupuj jako parę z tego samego zestawu.
6. Oznaczenia calowe: łożyska stożkowe występują też w serii calowej (np. numery typu 25580/25520), które nie pasują do metrycznych, mimo podobnych wymiarów.

Najczęstsze pytania

Czy łożysko stożkowe może pracować pojedynczo?

Tylko wtedy, gdy siłę osiową wywołaną przez obciążenie promieniowe przejmie inny element. W praktyce stosuje się dwa łożyska w układzie O lub X, bo jedno przenosi obciążenie osiowe tylko w jednym kierunku.

Czym różni się 30205 od 32205?

Mają ten sam otwór 25 mm i średnicę zewnętrzną 52 mm, ale 32205 jest szersze (B = 18 mm zamiast 15 mm) i ma większą nośność. Nie wolno ich stosować zamiennie bez sprawdzenia miejsca w obudowie.

Czy można wymienić tylko stożek albo tylko miseczkę?

Zwykle nie. Pierścienie w parze dociera się wspólnie w pracy, więc wymienia się komplet: stożek razem z miseczką.

Jak rozpoznać układ O lub X na wymontowanym węźle?

Patrz na ułożenie węższych końców rolek. Jeśli zwrócone są do siebie, układ to X, a jeśli na zewnątrz, to O. Najpewniej odtwórz układ z dokumentacji lub zdjęcia przed demontażem.

Podsumowanie

• Łożysko stożkowe ma rozdzielne pierścienie (stożek i miseczka) i przenosi obciążenia promieniowe oraz osiowe w jednym kierunku.
• Symbol czytasz tak: 3 to typ, kolejne dwie cyfry to seria (302, 303, 320, 322, 323), ostatnie dwie to otwór razy 5 mm (30205 to 25 mm).
• Serie 322 i 323 są szersze od 302 i 303 przy tym samym otworze, więc mają większą nośność, ale nie są wymienne bez sprawdzenia wymiarów.
• Łożyska pracują parami: układ O daje sztywność na momenty gnące, układ X łatwiejszą regulację.
• Luz ustawia się przy montażu zgodnie z dokumentacją producenta, a po uruchomieniu sprawdza się temperaturę.
• Przy demontażu zapisz układ łożysk i nie mieszaj pierścieni z różnych zestawów.

Zapytaj o łożysko stożkowe

Nie wiesz, które łożysko stożkowe masz w maszynie? Napisz na qarybiznes@gmail.com lub zadzwoń: 533 886 972. Podaj symbol z pierścienia, wymiary i zastosowanie. Podobne tematy znajdziesz w poradniku Luz promieniowy łożyska.

Źródła

• ISO 355, „Rolling bearings, Tapered roller bearings, Boundary dimensions and series designations”: iso.org
• SKF, strona produktowa „Tapered roller bearings” (budowa, układy, współczynniki e i Y, regulacja): skf.com
• NTN, katalog łożysk tocznych (łożyska stożkowe, wymiary serii 302, 303, 320, 322, 323): ntnglobal.com
• Schaeffler, „Technical principles” (MH 1): obciążenie osiowe łożysk stożkowych, układy O i X, bezpieczeństwo montażu: schaeffler.com