Das 'inoffizielle' LEGO®-Technic-Buch: Kreative Bautechniken für realistische Modelle (German Edition)

Abbildung 7-8 und 7-9 ). Die Kraft setzt in der Mitte des Hebels an, Last und Drehpunkt befinden sich an den Enden. Hebel dieser Art weisen eine Kraftverstärkung kleiner als 1 auf, d.h., dass die Last hier höher angehoben werden kann, was aber auf Kosten eines höheren Kraftaufwands geht. Solche Hebel sind nützlich, wenn ausreichend Kraft zur Verfügung steht und die Last über eine größere Distanz befördert werden muss. Ein Beispiel hierfür ist der Ausleger eines Krans, der mit einem an der Mitte befestigten Pneumatikzylinder ausgefahren wird.

    Abbildung 7-4: Dieser L-förmige 3x5-Balken funktioniert wie ein Brecheisen.

    Abbildung 7-5: Hebel der Klasse 1 mit Drehpunkt in der Mitte und Kraft (grün) und Last (rot) an den Enden

    Abbildung 7-6: Einseitiger Hebel der Klasse 2 mit Last (rot) in der Mitte und Drehpunkt sowie Kraft (grün) an den Enden

    Abbildung 7-7: Eine Schubkarre ist ein Beispiel für einen Hebel der Klasse 2, wobei das Rad als Drehpunkt dient. Die Last sitzt in der Mitte der Schubkarre, die Kraft wird am Ende aufgewendet. Solange du die Kraft nicht genau dort anwendest, wo sich die Last befindet, bietet eine Schubkarre eine Kraftverstärkung größer als 1.

    Abbildung 7-8: Einseitiger Hebel der Klasse 3 mit Kraft (grün) in der Mitte und Drehpunkt sowie Last (rot) an den Enden

    Abbildung 7-9: Der Ausleger eines Krans ist ein Beispiel für einen Hebel der Klasse 3, bei dem sich Last und Drehpunkt an den Enden befinden und die Kraft in der Mitte ausgeübt wird (hier durch einen Pneumatikzylinder). Hebel dieser Art weisen eine Kraftverstärkung kleiner als 1 auf. Es ist also sehr viel Kraft gefordert, doch dafür kann die Last über eine große Strecke bewegt werden. Das ist die bevorzugte Lösung beim Einsatz von pneumatischen Elementen, die eine große Kraft ausüben können, aber nur eine beschränkte Reichweite haben.
Vom Hebel zum Koppelgetriebe
    Wenn du die beiden Enden zweier übereinander angeordneter, identischer Hebel miteinander verbindest, geschieht etwas Bemerkenswertes: Beim Bewegen des Hebels behalten die Elemente, die die Enden verbinden, ihre Orientierung bei. Das geschieht unabhängig von der Länge der Hebel über ihren Bewegungsbereich hinweg. Ein solches System paralleler Hebel wird als
Viergelenkgetriebe
bezeichnet und lässt sich vorteilhaft nutzen.
    Wie Abbildung 7-10 zeigt, können wir den Kranausleger aus Abbildung 7-9 erweitern, indem wir einen parallelen Hebel hinzufügen. Das bietet zwei Vorteile: Erstens können wir beideHebel bewegen, indem wir auf einen davon Kraft ausüben, da die Verbindungselemente die Bewegung des einen Hebels auf den anderen übertragen. Noch wichtiger aber ist die Tatsache, dass sich das Element am Lastende der beiden Hebel mitbewegt, ohne seine Ausrichtung zu ändern. Der Winkel, den die Last einnimmt, bleibt also beim Auf-und Abbewegen der Hebel erhalten. Das ist sehr praktisch, um zu verhindern, dass die Last umkippt.
    Bei vielen Arten von Maschinen, z.B. Frontladern und Teleskop-Gabelstaplern, werden parallele Hebel zur Bewegung von Lasten eingesetzt. Ein hervorragendes Beispiel für einen Frontlader bietet der LEGO-Bausatz 8265, den du in Abbildung 7-11 siehst. Seine Schaufel ist an Hubarmen in Form paralleler Hebel befestigt. Die Linearaktoren an den beiden Seiten fungieren dabei als unterer Hebel. Um die Schaufelhöhe zu verstellen, werden diese Aktoren ein-oder ausgefahren. Durch das Ein-und Ausfahren der Aktoren weicht ihre Länge natürlich von der des oberen Hebels ab. Um die Schaufel trotzdem gerade zu halten, ist sie über ein zusätzliches Gestänge mit den Aktoren verbunden. Diese Zusatzverbindung macht es auch möglich, die Schaufel mit einem anderen Linearaktor abzukippen. Die Ausrichtung der Schaufel hängt ganz von der Länge und Position der Hebel ab.
    Um die Ausrichtung beizubehalten, müssen die beiden Hebel dieselbe Länge haben und an den Enden im gleichen Abstand verbunden sein, wie Abbildung 7-12 zeigt.
    Auf diese Weise verbundene Hebel können keine ganze Drehung vollführen, da sie sich gegenseitig behindern und irgendwann gegeneinanderstoßen. Ihre Rotation ist daher eingeschränkt. DenBewegungsbereich kannst du einstellen, indem du die Hebel nicht genau übereinander anordnest, sondern wie in Abbildung 7-13 um eine kleine Strecke versetzt. Die Elemente, die die Hebelenden verbinden, müssen nicht identisch sein und auch nicht im selben Winkel stehen. Es kommt nur auf den Winkel und die Entfernung der