Kullagret
- Teknologi: teknisk rapport i teknikhistoria ht 1997
Inledning
Utan att tänka på det omges vi nästan
hela tiden av olika sorters kullager. De finns överallt i vår
omgivning. I hemmet. På tunnelbanan. Bara i bilen finns mer än
25 rullningslager. Men de syns inte.
Faktum är att vårt högteknologiska samhälle
skulle braka ihop direkt om vi inte hade tillgång till kullager.
Anledningen till vårt beroende av kullagret är
enkelt uttryckt vår kamp mot friktionen. Fanns inte friktionen skulle
således kullagret vara direkt onödigt. Men att spekulera kring
hur världen skulle sett ut om våra fysiska lagar sett annorlunda
ut överlåter jag gärna åt någon filosof. Följande
sidor kommer istället att handla om det högst konkreta kullagret,
med en viss betoning på Sven Wingquist och hans sfäriska kullager.
Kullager - teknisk beskrivning
Ett kullagers funktion är att minska friktionen
mellan en fast och en rörlig yta och samtidigt bära en last.
Anledningarna till att en minskning av friktionen är nödvändig
är flera. Först och främst handlar det om att man genom
minskad friktion också minskar förslitningen. Men även
för energisparandets skull är kullagret en viktig uppfinning.
För att göra en generell beskrivning av kullagrets
konstruktion kan man säga att det består av en inre ring, som
sitter på en axel, samt en yttre ring, som sitter fast vid axelhuset.
Mellan de båda sk lagerringarna finns ett antal kulor som hålls
i läge av en ringformig hållare, där de kan rulla med liten
friktion.
Beskrivningen ovan är själva grundprincipen
för kullager, men naturligtvis finns dessa i ett stort antal olika
typer, med olika funktioner och i olika utförande. Man brukar dela
upp kullagren i två huvudgrupper. Radialkullager och axialkullager.
Skillnaden mellan dessa två kullager är lagerbelastningens riktning.
Radialkullager är utformade för att ta upp belastningar vinkelrätt
mot axeln, medan axialkullager används då lagerkraften ligger
i axelns riktning.
Det finns även andra sorters lager som bygger på
ovan nämnda kullagerprincip. Bland dessa bör nämnas rullager
och nållager. Rullagret är uppbyggt på samma sätt
som ett kullager bortsett från att kulorna här är utbytta
mot rullar. Nållagret är ett rullager med mycket tunna rullar.
Naturligtvis delas även rullager in i radial- och axiallager.
Kullagrets historia
Enkla kullager, eller rättare sagt rullager, har
funnits länge. Redan under Antiken uppfanns mycket enkla rullager
för att minska förslitning. Då gällde de främst
de vagnar med hjul av massivt trä som roterade runt en axel som även
den var gjord av trä. Grekerna, och senare romarna, stack in rörformiga
träbitar mellan hjulnavet och axeln. Istället för hjul och
axel slets alltså trärören ut, vilka var enkla att byta
ut.
En bra bit senare, i början av 1700-talet, började
rullager så smått användas i bl.a. väderkvarnar.
Men det var först när den industriella revolutionen startade
i slutet av 1700-talet som kullagret började utvecklas på allvar.
Under 1860-talet patenterades flera olika typer av ganska
avancerade kullager som användes till cyklar.
Men det verkliga genombrottet för kullagret kom
år 1907, då den svenske ingenjören Sven Wingquist uppfann
det sfäriska kullagret.
Kulorna genom tiderna
Det som skiljer kullager från andra lager är
kulorna, varför lite om kullagerkulornas historia bör tas upp
här.
Genom tiderna har det använts många olika
material till kulorna. I vårt sekel har det mestadels använts
järnkulor i kullagren. Men järn, som har ganska hög densitet,
passar inte för alla ändamål. Ibland behövs lättare
kullager där kulorna då är gjorda av keramiskt framställd
lera. Dessa lager har dessutom i allmänhet längre livslängd.
Även trä används i en del kullager. Träslaget
är Lignum Vitae, som är världens hårdaste träslag.
När det gäller kullager som har kontakt med
vatten är dessa ofta gjorda av gummi. Anledningen till det är
att vatten fungerar som både smörjmedel och kylmedel för
gummi.
Sven Wingquist
År 1876 föddes i Hallsberg Sven Gustaf Wingquist.
Han studerade i både Sverige och USA innan han började arbeta
som driftsingenjör vid textilföretaget Gamlestadens fabriker
i Göterborg. Hans stora problem var ständiga driftstopp orsakade
av dåliga lager. Wingquist försökte minska driftstoppen
genom att konstruera ett nytt lager.
Hans första konstruktion var ett spårkullager,
vilket blev det första svensktillverkade lagret.
Det sfäriska kullagret
Wingquists spårkullager besegrade emellertid bara
delvis problemen med textilmaskinerna.
Sfärsikt kullager
Det största problemet var att axlarna ibland snedställdes
något i förhållande till lagrets läge. Det ledde
till att lagren utmattades alldeles för tidigt. Lösningen på
problemet blev Wingquists uppfinning av det sfäriska kullagret. Det
är konstruerat så att lagerringens inneryta har sfärisk
form, vilket gör att den inre lagerringen inte bara kan rotera runt
sin egen axel utan även ställa sig snett i lagret.
SKF
Månaden innan Wingquist uppfunnit (eller i alla
fall tagit patent på) det sfäriska kullagret startade han år
1907 AB Svenska Kullagerfabriken (SKF). Från början hade fabriken
16 anställda som arbetade på en yta av1100 m2. Marknaden var
inte särskilt stor i Sverige. Wingquist kom därför att bli
beroende av export till andra länder. Första året producerade
man 2200 lager. Två år senare var årsproduktionen 90
000 lager och utvecklingen gick mycket fort. SKF skulle inom några
år ha försäljningskontor i bl.a. Frankrike, Tyskland, England,
USA och Australien.
Årsproduktionen ökade nu för varje år
och 1924 var den uppe i hela 6,5 miljoner lager.
Två år senare startade SKF ett nytt projekt,
eller mer konkret, ett nytt dotterbolag. Namnet blev Volvo. I en tom lokal
på Hisingen startade tillverkningen av SKFs nya produkt. Bilar.
Bilarna blev en lönande binäring den kommande
tioårsperioden fram till 1935, då SKF sålde aktierna
eftersom man inte ville reta sina kunder inom bilindustin. Men ända
fram till 60-talet fick SKF 25 SEK per såld bil.
Tre år efter Sven Wingquists död, år
1957, öppnade i Göterborg en modern kul- och rullagerfabrik.
Den blev ett ytterligare lyft för SKF som fyrtio år senare,
dvs idag, säljer lager för mer än 30 miljarder SEK varje
år. Årsproduktionen är över 700 miljoner lager.
Källor
Östling, Leif: Uppfinningarnas historia. Utgåva
1.
Reader’s Digest AB, Stockholm. 1985. ISBN 91-7030-109-3.
Informationsbroschyrer från SKF:
”Världens mest anlitade lager”
”1996 - SKF i ett nötskal”
”SKF i Sverige”
”SKFs värld”
Internet
Arbete i teknologi av Amr El-Ghazaly
http://elev.ava.taby.se/~t96elga/kullager.htm
SKFs officiella hemsida
http://skfwww01.skf.se/
Nordiska Museets hemsida
http://www.rashm.se/sture/Nm/18uppku.html