Łożyska w silniku elektrycznym – typy, oznaczenia 2RS, ZZ, C3, objawy zużycia i wymiana

Łożyska w silniku elektrycznym to elementy, które najczęściej decydują o tym, kiedy silnik trafi do naprawy. Uzwojenie prawidłowo dobranego i zabezpieczonego silnika potrafi pracować bardzo długo, natomiast łożyska zużywają się w każdym silniku – szybciej lub wolniej, zależnie od obciążenia, smarowania, czystości i sposobu montażu. Umiejętność odczytania oznaczeń łożyska, rozpoznania pierwszych objawów zużycia i poprawnej wymiany pozwala uniknąć kosztownych awarii i przestojów.

W poradniku wyjaśniamy, jakie typy łożysk stosuje się w silnikach indukcyjnych, co oznaczają symbole takie jak 6205, 2RS, ZZ czy C3, po czym poznać zużyte łożysko i jak je wymienić bez uszkodzenia nowego. Tekst jest napisany z myślą o mechanikach, służbach utrzymania ruchu i majsterkowiczach, którzy samodzielnie serwisują silniki.

Jakie łożyska stosuje się w silnikach elektrycznych

W typowych silnikach indukcyjnych małej i średniej mocy po obu stronach wału pracują łożyska kulkowe zwykłe (jednorzędowe). Przenoszą obciążenie promieniowe i umiarkowane obciążenie osiowe, są ciche, mają małe opory ruchu i dobrze znoszą wysokie prędkości. Dlatego w zdecydowanej większości silników ogólnego przeznaczenia znajdziemy łożyska serii 62xx i 63xx.

W większych silnikach lub tam, gdzie na koniec wału działa duża siła promieniowa (np. od napędu pasowego), po stronie napędowej stosuje się czasem łożysko walcowe (oznaczenia NU), które przenosi większe obciążenia promieniowe, ale wymaga minimalnego obciążenia, żeby pracować poprawnie. Takie rozwiązanie zawsze wynika z dokumentacji producenta – nie zmienia się typu łożyska „na zapas”.

Łożysko ustalające i swobodne

Wał silnika rozszerza się podczas nagrzewania. Żeby łożyska nie zostały ściśnięte osiowo, jedno z nich pracuje jako ustalające (zablokowane osiowo w tarczy łożyskowej), a drugie jako swobodne, z możliwością niewielkiego przesuwu w gnieździe. W wielu silnikach po jednej stronie montuje się podkładkę falistą (sprężystą), która kasuje luz osiowy i lekko napina łożyska. Przy wymianie łożysk tę podkładkę trzeba zachować i założyć w tym samym miejscu – jej brak to częsta przyczyna hałasu po naprawie.

Strona napędowa i przeciwna

Łożysko po stronie napędowej (D, DE) zwykle jest większe lub z cięższej serii niż łożysko po stronie przewietrznika (N, NDE), bo przenosi siły od sprzęgła, koła pasowego czy reduktora. Dlatego przed zamówieniem trzeba sprawdzić oba łożyska osobno. Część producentów podaje typy łożysk na tabliczce znamionowej – jak ją odczytać, wyjaśniamy w artykule o parametrach na tabliczce znamionowej silnika.

Oznaczenia łożysk: 6205, 2RS, ZZ, C3

Oznaczenie łożyska kulkowego składa się z symbolu podstawowego i przyrostków. Symbol podstawowy określa typ, serię wymiarową i średnicę otworu, przyrostki – uszczelnienie, luz wewnętrzny i inne cechy.

Symbol podstawowy

• pierwsza cyfra 6 – łożysko kulkowe zwykłe;
• druga cyfra – seria: 2 to seria lekka, 3 to seria średnia (przy tym samym otworze łożysko 63xx jest większe i ma wyższą nośność niż 62xx);
• dwie ostatnie cyfry – kod średnicy otworu: 00 = 10 mm, 01 = 12 mm, 02 = 15 mm, 03 = 17 mm, a od 04 w górę kod mnoży się przez 5, czyli 04 = 20 mm, 05 = 25 mm, 06 = 30 mm.

Przykład: 6205 to łożysko kulkowe serii lekkiej z otworem 25 mm, a 6305 – serii średniej z tym samym otworem, ale większą średnicą zewnętrzną i szerokością. Tych łożysk nie można stosować zamiennie, bo nie pasują do gniazda w tarczy łożyskowej.

Przyrostki uszczelnień i luzu

Oznaczenia przyrostków nieco różnią się u poszczególnych producentów łożysk, ale sens jest ten sam. Najważniejsza zasada: nowe łożysko powinno mieć ten sam symbol podstawowy, ten sam rodzaj uszczelnienia i ten sam luz co oryginał, chyba że dokumentacja silnika przewiduje inne wykonanie.

Dlaczego C3 jest tak popularne w silnikach

Pierścień wewnętrzny jest osadzony na wale ciasno, co zmniejsza luz wewnętrzny łożyska. Podczas pracy wał i pierścień wewnętrzny nagrzewają się bardziej niż pierścień zewnętrzny osadzony w tarczy. Oba zjawiska dodatkowo „zjadają” luz. Zwiększony luz C3 zapewnia, że w temperaturze pracy łożysko nie będzie napięte. Zastosowanie łożyska z luzem normalnym tam, gdzie fabrycznie było C3, może skończyć się podwyższoną temperaturą i szybszym zużyciem.

Objawy zużycia łożysk w silniku

Zużycie łożyska narasta stopniowo. Wczesne wykrycie pozwala zaplanować wymianę zamiast reagować na awarię. Typowe sygnały to:

• zmiana dźwięku – szum, szuranie, „żwir” lub rytmiczne stukanie, które rośnie z czasem; przy uszkodzonej bieżni hałas często zmienia się z prędkością;
• podwyższona temperatura tarczy łożyskowej w porównaniu z drugą stroną silnika lub z wcześniejszymi pomiarami;
• wzrost drgań wyczuwalny ręką lub widoczny w pomiarach drgań;
• luz wału – wyczuwalny przy poruszaniu końcem wału na boki w odłączonym silniku;
• wyciek lub sczernienie smaru przy łożyskach otwartych, ślady przegrzania na tarczy;
• ocieranie wirnika o stojan w skrajnej fazie zużycia – silnik pobiera większy prąd, grzeje się i hałasuje.

Część tych objawów może pochodzić z innych źródeł: niewyważonego sprzęgła, luźnego przewietrznika czy niewspółosiowości. Zanim rozbierzesz silnik, zdejmij osłonę i obejrzyj wentylator – opisujemy to w poradniku przewietrznik i osłona przewietrznika. Pełne podejście do diagnostyki hałasu znajdziesz w artykule o hałasie i drganiach silnika elektrycznego.

Najczęstsze przyczyny przedwczesnego zużycia

1. Zbyt duże obciążenie promieniowe – przeciągnięte pasy, koło pasowe osadzone daleko od czoła łożyska, zbyt ciężkie elementy na czopie wału.
2. Niewspółosiowość silnika i maszyny napędzanej przy połączeniu sprzęgłem.
3. Zanieczyszczenia i wilgoć – pył przedostający się do łożysk ZZ, woda z mycia ciśnieniowego, kondensacja w silnikach pracujących okresowo.
4. Nieprawidłowe smarowanie – za mało, za dużo albo niewłaściwy smar w łożyskach dosmarowywanych.
5. Błędy montażowe – wbijanie łożyska przez pierścień zewnętrzny, uderzenia młotkiem w wał, brak podkładki falistej.
6. Drgania na postoju – silnik zamontowany na drgającej konstrukcji, który długo stoi; kulki odciskają ślady na bieżniach.
7. Prądy łożyskowe przy zasilaniu z falownika – wyładowania przez film smarny tworzą na bieżniach charakterystyczne prążkowanie.

Ostatni punkt dotyczy głównie większych silników i długich przewodów silnikowych. O zasilaniu z przemiennika częstotliwości piszemy szerzej w artykule czy każdy silnik nadaje się do falownika. Z kolei zbyt wysoka temperatura pracy całego silnika przyspiesza starzenie się smaru – przyczyny przegrzewania opisujemy w tekście dlaczego silnik elektryczny się grzeje.

Wymiana łożysk w silniku elektrycznym krok po kroku

Wymiana łożysk w małym silniku jest wykonalna w dobrze wyposażonym warsztacie. Potrzebne są: ściągacz do łożysk, tuleje montażowe, młotek z miękkim obuchem, szczypce do pierścieni osadczych, suwmiarka, a najlepiej podgrzewacz indukcyjny. Odłączenie przewodów zasilających i ponowne podłączenie silnika wykonuje osoba z uprawnieniami SEP.

1. Odłącz i zabezpiecz zasilanie, oznacz przewody na tabliczce zaciskowej, zdemontuj silnik z maszyny.
2. Zdejmij osłonę i przewietrznik, a z czopa roboczego – koło pasowe lub półsprzęgło.
3. Oznacz położenie tarcz łożyskowych względem kadłuba (np. rysikiem), odkręć śruby ściągające i ostrożnie zdejmij tarcze, uważając na uzwojenie.
4. Wysuń wirnik ze stojana, nie opierając go o uzwojenie. Przy cięższych wirnikach użyj podpory lub przedłużki na wał.
5. Ściągnij stare łożyska ściągaczem opartym o pierścień wewnętrzny. Nie uderzaj w wał i nie podgrzewaj go palnikiem.
6. Odczytaj oznaczenia ze starych łożysk i sprawdź stan gniazd w tarczach – wyrobione gniazdo, w którym łożysko obraca się pierścieniem zewnętrznym, wymaga regeneracji tarczy.
7. Oczyść czopy wału, sprawdź średnicę i brak rys.
8. Zamontuj nowe łożyska – siłę montażową przykładaj wyłącznie do pierścienia, który jest pasowany ciasno, czyli do wewnętrznego. Najlepszą metodą jest podgrzanie łożyska w podgrzewaczu indukcyjnym; dla łożysk uszczelnionych temperatura nagrzewania jest ograniczona (często podaje się ok. 80°C) – sprawdź zalecenia producenta łożyska.
9. Złóż silnik w odwrotnej kolejności, pamiętając o podkładce falistej, pierścieniach osadczych i uszczelnieniach wału. Tarcze dokręcaj równomiernie, na krzyż, cały czas obracając wałem.
10. Sprawdź lekkość obrotu ręką, a następnie wykonaj próbę bez obciążenia: dźwięk, temperatura tarcz, drgania.

Po złożeniu i przed uruchomieniem warto zmierzyć rezystancję izolacji uzwojeń – zwłaszcza jeśli silnik był długo rozebrany lub pracował w wilgotnym środowisku. Sposób wykonania pomiaru opisujemy w poradniku diagnostyka silnika elektrycznego miernikiem.

Kiedy wymiana łożysk przestaje się opłacać

W małych silnikach (do kilku kilowatów) koszt robocizny, łożysk i ewentualnej regeneracji tarcz może zbliżyć się do ceny nowego silnika, szczególnie gdy łożysko zdążyło już uszkodzić gniazdo lub wirnik ocierał o stojan. Wtedy rozsądniej jest wymienić cały napęd na jednostkę o tej samej wielkości mechanicznej i formie montażowej, np. silnik 1,1 kW 1400 obr/min w wielkości 90 B3 w miejsce starego silnika łapowego tej samej wielkości.

Jak przedłużyć żywotność łożysk – lista kontrolna

• naciąg pasów zgodny z zaleceniami producenta przekładni pasowej, koło pasowe możliwie blisko tarczy łożyskowej;
• osiowanie silnika i maszyny przy połączeniu sprzęgłem, ponowne sprawdzenie po pierwszych godzinach pracy;
• dosmarowywanie łożysk otwartych zgodnie z interwałem i ilością smaru podaną przez producenta silnika;
• ochrona przed wodą z mycia ciśnieniowego i przed zasysaniem pyłu przez uszczelnienia;
• okresowe obracanie wału w silnikach rezerwowych i magazynowanych;
• regularny pomiar temperatury tarcz łożyskowych i porównywanie wyników;
• przy pracy z falownikiem – prawidłowe uziemienie, ekranowany przewód silnikowy i krótkie połączenia.

Najczęstsze pytania

Czy łożysko 2RS można zastąpić łożyskiem ZZ?

Technicznie często pasuje wymiarowo, ale zmienia się ochrona przed zanieczyszczeniami i opory ruchu. W zapylonym lub wilgotnym środowisku lepiej zostać przy 2RS; przy bardzo wysokich prędkościach producent może celowo stosować ZZ. Najbezpieczniej trzymać się oryginalnego wykonania.

Czy trzeba wymieniać oba łożyska jednocześnie?

Tak, to dobra praktyka. Oba łożyska pracowały tyle samo godzin i w podobnych warunkach, a koszt drugiego łożyska jest niewielki w porównaniu z ponownym rozbieraniem silnika.

Ile wytrzymują łożyska w silniku elektrycznym?

Nie ma jednej wartości. Trwałość zależy od obciążenia, prędkości, temperatury i smarowania. Producenci łożysk podają trwałość nominalną L10, a producenci silników – interwały dosmarowania. W praktyce decydują warunki montażu i eksploatacji.

Czy mogę wbić łożysko młotkiem przez tuleję?

Tak, jeśli tuleja opiera się o pierścień wewnętrzny, a uderzenia są równomierne. Nigdy nie uderzaj w pierścień zewnętrzny ani bezpośrednio w łożysko. Podgrzewanie jest metodą łagodniejszą i pewniejszą.

Skąd wiem, jakie łożyska ma mój silnik?

Z tabliczki znamionowej, jeśli producent je tam podaje, z dokumentacji technicznej albo z oznaczeń na zdemontowanych łożyskach. Przy nieczytelnych oznaczeniach zmierz otwór, średnicę zewnętrzną i szerokość łożyska.

Silniki i części w ofercie

Jeśli łożyska uszkodziły tarczę, wał lub uzwojenie, rozważ wymianę całego napędu – w kategorii silniki trójfazowe znajdziesz silniki łapowe i kołnierzowe w różnych wielkościach mechanicznych. Elementy, które często wymienia się przy okazji naprawy, takie jak przewietrzniki, osłony czy tabliczki zaciskowe, są dostępne w kategorii części do silników elektrycznych.