Jag har varit fascinerad av kullager ända sedan jag som tioåring bytte hjullager på min lådbil. Under de 60 år som har förflutit sedan dess har jag bytt ett oräkneligt antal kullager, rullager, nållager och andra kul lagringar (ursäkta Göteborgshumorn), men aldrig besökt SKF, trots att många av lagren kommit därifrån.

Nu var det dags! Jag fick en audiens på Svenska Kullagerfabrikens huvudkontor, där Jonas Olgemar och Gösta Andersson visade mig runt och besvarade mina frågor. 

Men först lite historik. Grundtanken att använda kulor eller rullar för minska friktionen är mycket äldre än SKF. Ungefär 300 år före Kristus byggde greken Diades en murbräcka, vars rörliga del förflyttade sig på rullar. Samma princip användes långt senare när vikingarnas skepp drogs på runda trädstammar mellan vattendragen. 

Men detta var exempel på hur grejer flyttas framåt. När det gäller att snurra på saker så finns den äldsta föregångaren till dagens kullager i en vridbar staty på kejsar Caligulas fartyg. Denne romare föddes år 12 efter Kristus, men var så elak att han mördades 29 år senare av sina egna livvakter. 

TVÅ UNIVERSALGENIER

Universalgeniet Leonardo da Vinci (1452-1519) efterlämnade naturligtvis även ritningar på kullager. Förutom skisserna på krigsmaskiner, vägmätare, cyklar, bilar och olika flygmaskiner och så vidare.  Men det var först på 1800-talet som olika uppfinnare började lämna in patent på kullager. Den första praktiska betydelsen kom med de moderna cyklarna. Ty hög eller låg friktion i hjul, kedja och däck känns direkt i benen.

Tack vare ett annat universalgeni, Sven Wingquist, startades Svenska Kullagerfabriken. Allt började med ett problem i textilindustrin Gamlestadens Fabriker i Göteborg. Som i så många andra industrier i början på 1900-talet drevs alla maskiner av remmar från axlar i taket. Men de långa axlarnas kullager skar så fort det blev en sättning i lermarken som fabriken var byggd på. Med andra ord: allt för ofta.

Bolagets ingenjör Sven Wingquist löste problemet med ett banbrytande kullager, patenterat den 6 juni 1907, där den yttre lagerringens form gör att den inre lagerringen kan ställa sig snett i lagret. Tack vare detta ”sfäriska kullager” startade Gamlestadens Fabriker dotterbolaget Svenska Kullagerfabriken AB.

Den första ordern på kullager kom från ASEA i Västerås, daterad den 16 mars 1907. Den första fabriken utomlands öppnades i England 1911. I dag har man tillverkning på mer än 100 platser i världen. 

Sven Wingquist var en notorisk uppfinnare. Förutom en massa typer av kullager tog han patent på olika universalknutar, kopplingar, maskiner för tillverkning av rull- och kullager osv. Samt en automatisk växellåda för personbilar, ett patent som såldes till USA. Sven blev SKF:s vd och visade sig vara en lika duktig företagsledare som ingenjör.

Han var även en stor humanist och såg till att SKF:s arbetare fick fyra dagars semester med full lön samt kortare arbetstid, bättre bostäder, olycksfallsförsäkring och en pensionsfond. 

Det är alltså inte konstigt att Svens ande fortfarande vilar över SKF. Det nyrenoverade huvudkontorets adress är Sven Wingquists Gata. Och det var där jag började ställa mina frågor.Jag vänder mig till ingenjör Jonas Olgemar, som är ”Application Engineer Automotive Market”. 

– Numera byter man hela navet när ett hjullager börjar väsnas, och ser inte vad som egentligen har hänt. Men jag brukar ändå obducera ett lager då och då. Precis som förr i tiden när man bara bytte själva lagret så är det nästan alltid rost som dödar lagret innan det egentligen borde vara utslitet. 

Är det saltdimman på våra vintervägar som dödar lagren?

– Det stämmer. Den beräknade livslängden för ett personbilshjullager är cirka 35 000 mil, men varje biltillverkare väljer hur bra tätningarna ska vara. En Land-Rover som byggs för att kunna vada har helt andra tätningar än en Nissan Micra. 

Därefter frågar jag om elbilar. 

– Elbilarnas motorer kan varva över 20 000 varv/minut. 

Medför det några speciella problem?

– Själva lagren klarar 30 000 varv/minut, men i kulhållaren uppstår något vi kallar ”umbrella-effekten” då centrifugalkraften får hållaren att resa sig. Det krävs också speciella tätningar med en liten luftspalt mellan innerring och tätning. En tätning med kontakt mellan ytorna genererar för mycket värme. Ett annat problem är att det inte får överföras någon ström genom lagren, det kan snabbt förstöra ett lager. Detta löser man genom att använda keramiska kulor i lagren samt något som leder strömmen förbi lagren. Strömmen går ju alltid lättaste vägen.

På tal om tätning. Hur höga temperaturer tål tätningarna i ett kapslat kullager? 

– När det gäller själva kullagret så tillverkar vi speciella högtemperaturlager. De klarar mellan 150–400 grader C. Lager som tål upp till 200 grader C kan fås med vitontätningar. Vid högre temperaturer är de antingen öppna eller med plåttätningar.

I vissa av Porsches bilar sitter det ett kapslat kullager i transmissionen till kamaxlarna. Lagret är en tidsinställd bomb eftersom tätningen av nitrilgummi blir spröd med tiden. Till slut har motorolja kommit in i lagret och sköljt bort fettet. Oljans orenheter blandas med flagor från nitrilgummit och till slut pajar lagret så att minst en av kedjorna kuggar över. Då stannar motorn med ett ”jättedyrt” ljud. 

Hur kan det komma sig att Porsche, som inte behöver snåla när de konstruerar bilar, gör på detta viset?

– Jag är inte expert på Porsche. Men problemet visar hur svårt det kan vara att undvika problem när man konstruera bilar. Å andra sidan är det inte ovanligt med kapslade kullager i motorer, men då har man byggt in ett visst läckage redan från början. Fettet i lagret finns där bara så att lagret inte ska vara torrt när motorn startas för första gången. Sedan läcker det in olja genom en spalt som är så smal att den filtrerar bort orenheter.

På nätet säljs ett kullager som heter 6204-2RS och har måtten 20 x 47 x 14 mm för 55 kr. På vilket sätt är SKF:s motsvarande lager bättre?

– Frågan är fel ställd. I SKF:s katalog finns över 200 olika varianter på ett enkelradigt 6204-lager. Lagret ska ha rätt material, rätt glapp, rätt fett, rätt kulor och rätt tätningar.

Vad menar du med rätt material?

– Jag nämnde innan att ett lager kan ha keramiska kulor. Om inner- och ytterringen är av stål så kallas det ”hybridlager”. Men det finns även lager där endast en kula är keramisk. Keramiska kulor är mycket hårdare än stålkulor. På så sätt kan den ensamma kulan mala sönder eventuella föroreningar som annars skulle skada stålkulorna. 

Om jag ska konstruera något roterande med ett kullager från ett tomt vitt papper. Är det då smartast att låta axeln stå still och låta lagrets ytterring snurra? Eller ska axeln snurra?

– Om ytterringen snurrar så får lagret en högre periferihastighet samtidigt som det krävs en grövre och därmed tyngre axel. Så låt axeln snurra.

Vad är på gång i framtiden?

– SKF har kommit långt med ett nytt system där lagrens smörjmedel renas och återanvänds. Det är inget som används på fordon, men inom industrin är det en revolution.När det gäller större lager i tunga fordon jobbar vi just nu med att utveckla ett system med renovering av kullager och rullager. Det är inte färdigutvecklat, men går ut på att man slipar lagerbanorna och monterar lite större kulor och rullar. 

När man monterar en axel med kardanknutar så ska den ju inte vara helt rak utan knutarna ska ha någon grads vinkel. Annars kommer nålarna i lagren att nöta sönder lagerbanorna på grund av vibrationer. Kan samma problem uppstå med kullager och rullager?

– Det är samma problem med alla typer av lager. Det finns växellådor där ett lager står still när man kör på högsta växeln. Samma problem kan uppstår när en bil stor parkerad en längre tid bredvid en vibrerande maskin.

Till sist: Hur stort och smått kan man tillverka ett kullager eller rullager?

– Det största lager SKF har levererat var till navet i Caesars pariserhjul i Las Vegas. Det 168 meter höga hjulet snurrar runt två sfäriska rullager, ett på varje sida, som väger nästan nio ton och har en ytterdiameter på 2,3 meter. Det minsta kullagret i serieproduktion har måtten 1 x3 x 1 mm och används till medicinsk teknologi, elektroteknik, instrument, mekanik och flygteknik.

Lagerbanornas materialutmattning är resultatet av spänningar som uppstår strax under den belastade ytan. Så småningom orsakar spänningarna sprickor som successivt utbreder sig upp till ytan. Allt eftersom kulorna eller rullarna passerar sprickorna bryts det loss små bitar ur lagerbanan. Detta kallas skalning. 

Till en början är skalningen oftast mycket liten. Men ökande spänningar och metallfragment som far runt i smörjmedlet gör att skadan breder ut sig. Handlar det om ett hjullager så är det nu som du börjar höra ett svagt mummel i sisådär 70 km/h. 

Tumregler för kul- och rullager

❑ Spara gamla trasiga lager i olika storlekar som pressverktyg när du monterar nya.
❑ Använd aldrig ett nytt lager som du har tappat i golvet. Det kan ha fått en mikroskopisk skada som förkortar livslängden. SKF kasserar hela pallar med lager om de råkar välta.  
❑  Sätt aldrig snurr på ett rentvättat lager med tryckluft. Avsaknaden av smörjmedel och den höga hastigheten förstör alltid lagret. Och gör aldrig detta med ett lager uppträtt på ett finger. Du har inget finger kvar om lagret skär.
❑ Standardlager som ska krympas på en axel kan värmas upp till 125 grader C. Men det bör helst göras i ett oljebad, och inte i direktkontakt med värmekällan.
❑ Ett gammalt trix när små lager ska värmas: Trä upp lagret på en lagom stor lödkolv. Rotera ytterringen med fingrarna, utan handskar. När du känner att du inte längre klarar av att snurra på lagret är dags att montera det. 
❑ Om det är möjligt att stoppa axeln i frysen istället för att värma lagret så ska du göra det. Då minskar risken att du klantar till det, överhettar lagret eller bränner fingrarna.