Czym jest luz promieniowy łożyska
Luz promieniowy łożyska to wartość, o jaką można przesunąć pierścień wewnętrzny względem zewnętrznego w kierunku promienia, od jednego skrajnego położenia do drugiego. Producenci podają go w mikrometrach (µm) i mierzą na łożysku niezamontowanym, więc jest to cecha samego łożyska, a nie sposobu jego montażu.
Dwa łożyska o identycznych wymiarach, na przykład 25 × 52 × 15 mm, mogą mieć różny luz. Dlatego sam symbol typu (6205) nie wystarcza do zamówienia, a informację o luzie niesie sufiks, np. w zapisie 6205-2RS/C3. O budowie całego oznaczenia piszemy w poradniku Jak czytać oznaczenia łożysk.
Luz promieniowy a luz osiowy
Łożysko ma też luz osiowy, czyli przesunięcie pierścieni wzdłuż osi. NTN przedstawia go w przybliżeniu jako sumę przesunięć w obu kierunkach osi. Dla łożysk kulkowych zwykłych dobiera się jednak grupę luzu promieniowego i to ją opisuje sufiks C2, CN, C3, C4 lub C5 (grupy z normy ISO 5753-1).
Luz początkowy a luz roboczy
Luz początkowy to luz nowego łożyska: ten z katalogu i z oznaczenia. Luz roboczy to luz łożyska zamontowanego i rozgrzanego w pracy. Jest zwykle mniejszy od początkowego, bo zmniejszają go wcisk na wale lub w oprawie oraz różnica temperatur między pierścieniami.
Luz roboczy wpływa na trwałość, nagrzewanie się łożyska, drgania i hałas, więc to on, a nie luz katalogowy, decyduje o tym, jak łożysko się zachowa. Dobór grupy luzu polega na takim wyborze luzu początkowego, by po montażu i nagrzaniu wyszedł właściwy luz roboczy.
Oznaczenia luzu: C2, CN, C3, C4, C5 i CM
Grupy luzu definiuje norma ISO 5753-1, a w DIN 620-4 oznacza się je literą C i cyfrą. Skala rośnie od luzu mniejszego niż normalny (C2) do największego (C5). Przy zamawianiu podawaj pełny zapis, bo ten sam symbol bazowy występuje w kilku wersjach luzu.
| Oznaczenie | Znaczenie | Gdzie stosują je producenci |
|---|---|---|
| C2 | luz mniejszy niż normalny | ciężkie obciążenia zmienne z ruchem wahliwym (Schaeffler); małe silniki elektryczne, gdy liczy się cicha praca (NTN) |
| CN (grupa N) | luz normalny, zwykle bez wpisu w oznaczeniu | normalne warunki pracy przy zalecanych tolerancjach wału i oprawy (Schaeffler) |
| C3 | luz większy niż normalny | pierścienie z pasowaniem wciskowym i duża różnica temperatur między pierścieniami (Schaeffler) |
| C4 | luz większy niż C3 | oba pierścienie z ciasnym pasowaniem, np. silniki trakcyjne pojazdów szynowych i ciągniki; nagrzewany wał, np. maszyny papiernicze i suszarki (NTN) |
| C5 | luz większy niż C4 | wartości w tabeli poniżej; zastosowanie ustal z producentem łożyska lub maszyny |
| CM | luz do silników elektrycznych, węższy zakres niż CN | małe silniki elektryczne; zapis np. 6205 ZZ CM (NSK, NTN) |
W łożyskach kulkowych zwykłych brak oznaczenia luzu oznacza CN: Schaeffler zaznacza, że grupa N nie jest wpisywana w oznaczenie łożyska, a NSK w swoich tabelach oznaczeń zapisuje to jako „pominięte”. W ofertach spotkasz też zapis C0; w wyszukiwarce Łożyskowni traktujemy go tak samo jak CN. Zapis 6205-2RS/C3 to łożysko 6205 z uszczelnieniami stykowymi (więcej w poradniku o uszczelnieniach 2RS, 2Z, 2RZ i 2RSL) i luzem C3.
Ile to mikrometrów: tabela luzów
Wartości luzu zależą od średnicy otworu d. Poniższa tabela dotyczy łożysk kulkowych zwykłych z otworem walcowym, a zakresy przedziałów są „powyżej – włącznie”, więc łożyska z otworem 25 i 30 mm (np. 6205 i 6206) mają te same wartości.
| Otwór d, mm | Przykładowe łożyska | C2, µm | CN, µm | C3, µm | C4, µm | C5, µm | CM, µm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10–18 | 6201, 6202, 6203 | 0–9 | 3–18 | 11–25 | 18–33 | 25–45 | 4–11 |
| 18–24 | 6004, 6204, 6304 | 0–10 | 5–20 | 13–28 | 20–36 | 28–48 | 5–12 |
| 24–30 | 6005, 6205, 6305, 6206 | 1–11 | 5–20 | 13–28 | 23–41 | 30–53 | 5–12 |
| 30–40 | 6007, 6207, 6208 | 1–11 | 6–20 | 15–33 | 28–46 | 40–64 | 9–17 |
Zwróć uwagę, że zakresy sąsiednich grup nakładają się. Łożysko CN z górnej części tolerancji (20 µm) ma więcej luzu niż łożysko C3 z dolnej (13 µm), dlatego sama nazwa grupy nie określa konkretnej wartości luzu. Wartości C2–C5 podajemy za tabelą 8.8 w katalogu NTN, a te same liczby są w tabeli NSK; wartości CM pochodzą z tabeli 8.11 NTN i z katalogu NSK.
Jak wcisk i temperatura zmniejszają luz
Pasowanie wciskowe
Pierścień wewnętrzny wciśnięty na wał rozszerza się, a pierścień zewnętrzny wciśnięty w oprawę kurczy się. Bieżnie zbliżają się wtedy do kulek i luz maleje. Według NTN spadek luzu to około 70–90% skutecznego wcisku.
Przykład: przy skutecznym wcisku 8 µm luz zmniejsza się o około 6–7 µm. Dla łożyska CN o luzie początkowym 5–20 µm to tyle, że w dolnej części tolerancji luz znika całkowicie. Dlatego Schaeffler wskazuje grupę C3 dla pierścieni z pasowaniem wciskowym.
Różnica temperatur pierścieni
W pracy pierścień zewnętrzny jest zwykle o 5–10 °C chłodniejszy od wewnętrznego (NTN, Schaeffler). Gdy wał jest połączony ze źródłem ciepła albo oprawa bardzo silnie odprowadza ciepło, różnica rośnie (NTN). Cieplejszy pierścień wewnętrzny rozszerza się bardziej, więc luz maleje dodatkowo.
Skalę zjawiska pokazuje wzór NTN: zmniejszenie luzu to iloczyn współczynnika rozszerzalności stali, różnicy temperatur i średnicy bieżni pierścienia zewnętrznego. Dla łożyska 6205 przy różnicy 10 °C wychodzi około 6 µm (wg wzoru Schaeffler około 4 µm). Schaeffler zaleca ponadto większy luz tam, gdzie wał szybko się rozpędza i temperatury nie zdążą się wyrównać.
Przy założeniach z wykresu łożysko CN w skrajnym przypadku traci cały luz i przechodzi w luz ujemny, czyli wstępny docisk, a zakres roboczy łożyska C3 zaczyna się od zera.
NTN zaznacza, że teoretycznie trwałość łożyska jest największa przy luzie roboczym lekko ujemnym. W praktyce trudno jednak go utrzymać, a gdy luz ujemny rośnie wskutek zmiennych warunków pracy, łożysko się grzeje i trwałość gwałtownie spada. Dlatego zwykle dąży się do luzu roboczego nieco większego od zera.
Luz w silnikach elektrycznych: CM, C3 i C4
Dla silników elektrycznych NSK i NTN przewidują osobny luz, oznaczany CM (NTN podaje przykład zapisu 6205 ZZ CM). Łożysko pracuje w silniku zwykle z wciskiem na wale i nagrzewa się, a w małych silnikach liczy się też cicha praca, więc dobór luzu ma tu duże znaczenie.
CM ma węższy zakres niż CN. Dla otworu 18–30 mm to 5–12 µm przy CN 5–20 µm, a dla otworu 30–40 mm 9–17 µm przy CN 6–20 µm. NSK zaznacza w katalogu silnikowym, że luz CM można stosować zamiast CN, ale nie odwrotnie.
NTN w tabeli przykładów wskazuje dla małych silników elektrycznych, w których liczy się cicha praca, luz C2 lub CM, a dla silników trakcyjnych pojazdów szynowych, w których oba pierścienie mają ciasne pasowanie, luz C4. Różne silniki wymagają więc różnych grup luzu. Właściwy luz wynika z konstrukcji silnika, więc najpewniej odczytasz go ze starego łożyska lub z dokumentacji silnika.
W bazie Łożyskowni CM jest osobnym luzem: nie ma odpowiednika 1:1 u SKF i FAG i nie łączymy go z C3. Przy zamiennikach silnikowych pokazujemy to jako niższą pewność dopasowania.
Czy C3 zastąpi CN?
Krótko: nie zawsze i nie „na zapas”. Łożyska CN i C3 mają te same wymiary, więc fizycznie pasują do tego samego miejsca. Różni je luz: C3 jest przewidziany tam, gdzie po montażu z wciskiem i po nagrzaniu luz roboczy byłby zbyt mały, a nie jako „mocniejsza” wersja zwykłego łożyska.
Schaeffler zauważa, że normalny luz roboczy uzyskuje się z grupą N lub, dla większych łożysk, częściej z grupą 3, o ile zachowane są zalecane tolerancje wału i oprawy. Praktyczne reguły wyboru zamiennika:
| Co miało oryginalne łożysko | Co kupić | Dlaczego |
|---|---|---|
| C3 | C3 | CN może po montażu i nagrzaniu dać zbyt mały luz roboczy, co grozi nagrzewaniem i krótszą trwałością |
| Brak oznaczenia (CN) | CN | C3 daje większy luz początkowy, a luz wpływa na drgania i hałas (NTN); zmianę rozważ wyłącznie z konstruktorem lub producentem maszyny |
| CM (silnik) | CM | CN ma szerszy zakres, a C3 leży wyżej (np. 13–28 µm wobec 5–12 µm); NSK zaznacza, że CN nie zastępuje CM |
| C4 lub C2 | ten sam luz | przejście na inną grupę to zmiana warunków pracy, którą ocenia konstruktor |
| Nie wiadomo | najpierw ustal oryginał | odczytaj symbol z pierścienia, opakowania lub dokumentacji maszyny |
Zasada praktyczna: kupuj ten sam luz, który miało oryginalne łożysko. Jeśli łożysko w Twojej maszynie się grzeje, a w oryginale było CN, najpierw sprawdź pasowania i montaż. Zmiana na C3 to decyzja konstrukcyjna, a nie naprawa.
Jak ustalić, jaki luz ma łożysko
Szukaj oznaczenia luzu na pierścieniu lub opakowaniu: /C3, C3, -C3, C4 albo CM. Do wyszukiwarki w sklepie wpisz pełny zapis: 6205 2RSH/C3, 6205 2RS1/C3 i 6205LLUC3 rozpoznajemy jako to samo łożysko 6205-2RS z luzem C3. Strona grupy 6205-2RS pokazuje warianty tego łożyska, a pozostałe wersje znajdziesz na stronie łożysk 6205.
Luzu nie da się wiarygodnie ocenić ręką: chodzi o dziesiątki mikrometrów, np. 13–28 µm dla C3 przy otworze 25 mm. Producenci mierzą go na stanowisku z określonym obciążeniem pomiarowym i wprowadzają poprawkę, bo wynik jest nieco większy od rzeczywistego (NTN, tab. 8.1). Wymiary d, D i B łożyska zmierzysz suwmiarką, o czym piszemy w poradniku Jak zmierzyć łożysko.
Montaż łożysk z pasowaniem wciskowym: bezpieczeństwo
Montaż łożysk wiąże się zwykle z dużymi siłami, naciskami i temperaturami, dlatego Schaeffler zaleca, by wykonywała go osoba z odpowiednią wiedzą, w rękawicach ochronnych i przy zatrzymanej maszynie. Dotyczy to zwłaszcza łożysk, które wciska się lub nagrzewa przed montażem.
Najczęstsze pytania
Czy łożysko C3 jest lepsze od CN?
Nie. Żaden luz nie jest „lepszy” sam w sobie: CN jest przewidziany do normalnych warunków, a C3 do pasowań wciskowych i dużej różnicy temperatur pierścieni. Zbyt mały luz roboczy grozi nagrzewaniem i krótszą trwałością, a sam luz wpływa też na drgania i hałas (NTN).
Czy łożysko C3 jest głośniejsze?
Luz wpływa na drgania i hałas (NTN), a w małych silnikach, w których liczy się cicha praca, NTN wskazuje C2 lub CM. To, czy C3 będzie głośniejsze od CN, zależy od luzu roboczego, jaki zostaje po montażu i nagrzaniu. Nie ma uniwersalnej odpowiedzi: wynik zależy od zastosowania.
Czy brak oznaczenia luzu to CN?
Tak, w łożyskach kulkowych zwykłych. Grupa N (CN) nie jest wpisywana w oznaczenie łożyska (Schaeffler, NSK), więc 6205-2RS bez dopisku to łożysko z luzem normalnym.
Czy CM to to samo co C3?
Nie. Dla otworu 25 mm CM wynosi 5–12 µm, a C3 13–28 µm. NSK podaje CM jako luz do silników elektrycznych.
Jaki luz wybrać do silnika elektrycznego?
Taki, jaki zastosował producent silnika. W małych silnikach spotyka się CM lub C2 (NSK, NTN), a przy ciasnym pasowaniu lub nagrzanym wale C3 lub C4 (Schaeffler, NTN). Najpewniej odczytasz go ze starego łożyska lub z dokumentacji.
Podsumowanie
- Luz promieniowy mierzy się w mikrometrach na niezamontowanym łożysku; grupy C2, CN, C3, C4 i C5 rosną w tej kolejności (ISO 5753-1), a CM to osobny luz do silników elektrycznych (NSK, NTN).
- Luz roboczy jest mniejszy od początkowego: wcisk zmniejsza go o 70–90% skutecznego wcisku, a różnica temperatur pierścieni (zwykle 5–10 °C) dokłada kolejne mikrometry.
- C3 stosuje się przy pasowaniach wciskowych i dużej różnicy temperatur pierścieni, CM lub C2 w cichych małych silnikach, a C4 przy ciasnym pasowaniu obu pierścieni lub nagrzanym wale.
- C3 nie jest „lepszym CN”: kupuj ten sam luz co w oryginale, a łożyska CM nie zastępuj łożyskiem CN ani C3 bez zgody producenta silnika.
- Brak oznaczenia to CN; przy zamówieniu podawaj pełny zapis, np. 6205-2RS/C3.
- Przy montażu wciskowym pracuj przy zatrzymanej maszynie, w rękawicach, a łożysk uszczelnionych nie nagrzewaj w oleju ani powyżej 80 °C.
Sprawdź łożysko 6205-2RS w sklepie
Nie wiesz, jaki luz ma Twoje łożysko? Napisz na qarybiznes@gmail.com lub zadzwoń: 533 886 972. Podaj symbol z pierścienia i zastosowanie. Jeśli wahasz się między markami, zobacz poradnik Łożyska markowe czy budżetowe, a pozostałe łożyska tej rodziny znajdziesz w serii 62.
Źródła
- NTN, katalog 2203E, rozdz. 8 „Bearing internal clearance and preload”: wzory (8.2), (8.5), (8.6) oraz tabele 8.1, 8.2, 8.8 i 8.11: ntnglobal.com, 2203E_a08.pdf
- NSK, „Industrial Motor Bearings”: luz CM, tabela luzów łożysk kulkowych zwykłych i uwaga o zastępowaniu CN przez CM: nsk.com, e1289c.pdf
- Schaeffler, „Technical principles” (MH 1): grupy luzu, luz roboczy, wcisk i temperatura (s. 16, 19–20), bezpieczeństwo montażu (s. 25) i nagrzewanie łożysk uszczelnionych (s. 41): schaeffler.com, mh1_technical_principles
- ISO 5753-1:2009, „Rolling bearings — Internal clearance — Part 1: Radial internal clearance for radial bearings”: iso.org