Шевченко Т.Г., Мороз О.І., Тревого І.С. Геодезичні прилади

Подождите немного. Документ загружается.

130 Відлікові пристрої геодезичних приладів

круга виконують автолімаційну прив'язку дзеркальної насадки і

відлічують у ЗТ2КА (відлік а). У такий самий спосіб відлічують

ЗТ2КА після суміщення поділки 60 шкали мікроскопа з мо-

лодшим штрихом (відлік Ь). Після заповнення такої самої

таблиці, як попередня, обчислюють середнє значення рена згідно

із залежністю (3.37).

Якщо значення рена перевищує допустиме, його виправ-

ляють. Для цього знімають бокову кришку колонки з вертикаль-

ним кругом, відкриваючи доступ до лінз об'єктивів горизон-

тально та вертикального круга, які встановлені у відповідних

кронштейнах (поз. 10 і поз. 14 рис. 6.11). Послабивши гвинти, які

закріплюють оправи лінз у кронштейнах, переміщують лінзи

вздовж осей кронштейнів і добиваються рівності зображень

поділок круга і довжини шкали мікроскопа. Спочатку пере-

міщують лінзи, що розташовані угорі, внаслідок чого зображення

штрихів можуть стати нечіткими і з'явитися паралакс. Конт-

растності зображення штрихів без паралаксу досягають пере-

міщенням лінз, що розташовані внизу.

3.9.4. Дослідження оптичного мікрометра нівеліра

Номінальна ціна поділки шкали оптичного мікрометра ні-

веліра здебільшого становить 0,05 мм. Проте фактична ціна

поділки може відрізнятися від номінальної і бути дещо різною на

різних ділянках шкали. Крім того, вона може змінюватися

внаслідок зміни температури і залежати від віддалі нівеліра до

рейки. Згідно з інструкцією середня ціна поділки шкали не

повинна відрізняти від номінальної на різних ділянках шкали

більше ніж на 0,0025 мм.

Ціну поділки шкали оптичного мікрометра нівеліра можна

визначити у лабораторії та у польових умовах. У лабораторних

умовах для цього використовують спеціальну шкалу, що має ціну

поділки 0,7...1,0 мм, а штрихи завтовшки 0,1мм. Шкалу ком-

парують так, щоб віддаль між осями штрихів була відома з

похибкою не більше ніж 0,007 мм. Нівелір та підставку для

утримання шкали у вертикальному положенні встановлюють на

131 Відлікові пристрої геодезичних приладів

стійких основах на віддалі 7...10м один від одної. Шкала має

можливість вертикального мікрометричного переміщення у

межах 5...10 поділок шкали. Програма досліджень містить шість

ирийомів. Між прийомами висоту шкали або приладу змінюють

на 0,8...1,0 мм. У кожному прийомі перший штрих, який вводять

у бісектор, має бути іншим. Перед початком прийому вимірюють

температуру повітря (найкраще, щоб вона була сталою під час

виконання досліджень). Кожний з прийомів передбачає прямий

та зворотний хід. Нівелір приводять у робочий стан (у нівелірі з

рівнем на трубі ретельно суміщають кінці бульбашки рівня),

попередньо встановивши нульовий відлік шкали мікрометра.

Може виявитися, що штрих відлікової шкали не потрапив у

бісектор. Тоді штрих вводять у бісектор мікрометричним

пристроєм переміщення відлікової шкали, а, якщо необхідно,

уточнюють злегка маховичком оптичного мікрометра. Після

цього у прямому ході, повертаючи маховичок оптичного мікро-

метра на вгвинчування, вводять у бісектор послідовно штрихи

віділкової шкали так, щоб рівномірно витратити всю шкалу

мікрометра від 0 до 100 поділки. Номери штрихів відлікової

шкали та відліки шкали мікрометра заносять у таблицю (колонки

2, 3 табл. 4д додатків). Зворотний хід починають із введення у

бісектор останнього штриха у прямому ході, далі вводять у

бісектор послідовно всі потрібні штрихи і заповнюють знизу

догори колонку 4 табл. 4д додатків. Якщо штрих пропущено (пе-

рейдено), необхідно повернути маховичок у протилежному

напрямку на 10...20 поділок, а після цього, повертаючи махо-

вичок у потрібному напрямку, ввести пропущений штрих у

бісектор. Під час досліджень постійно стежать за горизон-

тальністю лінії візування.

Ціну поділки шкали мікрометра визначають згідно із

залежністю

М =

-~~Г'

(338)

де а, - інтервал між штрихами відлікової шкали з результатів

компарування; Ь

- різниця між Ь,

і попереднім Ь

се-

132

Відлікові пристрої геодезичних приладів

редніми (з прямого та зворотного ходів) відліками шкали

мікрометра наведенням на сусідні штрихи відлікової шкали.

Для кожного з прийомів, а також для шести прийомів

обчислюють середнє значення ціни поділки шкали мікрометра на

різних її ділянках і відхилення від середнього. Крім того, на

основі різниць відлічування під час вгвинчування та вигвин-

чування маховичка оцінюють якість роботи механізму, що на-

хиляє плокопаралельну платівку. Якщо середнє значення різниць

із шести прийомів більше від ціни однієї поділки шкали мікро-

метра, введення штриха рейки у бісектор можна виконувати,

обертаючи маховичок тільки на вгвинчування або вигвинчування

(перевагу, звичайно, віддають вгвинчуванню). На основі відхи-

лень від середнього значення ціни поділки та якості роботи меха-

нізма, що нахиляє плоскопаралельну платівку, роблять висновок

щодо придатності до експлуатації оптичного мікрометра.

У польових умовах визначають можливу залежність ціни

поділки оптичного мікрометра від віддалі та температури. Для

досліджень використовують спеціальну рейку з двома шкалами,

на яких через 2 мм нанесено штрихи завтовшки в 1 мм. Шкали,

що дотикаються кінцями штрихів, зміщенні одна відносно одної

на 1 мм. їх компарують з точністю, не гіршою від 0,01 мм.

Дослідження виконують на рівній місцевості, дотримую-

чись віддалі між нівеліром та рейкою 30, 50, 70 м, за різної

температури повітря, наприклад, відповідно до сезону викону-

ваних робіт - навесні, влітку та восени, коли температура істотно

відрізняється. Дослідження бажано виконувати у період спокій-

них зображень. Нівелір встановлюють так, щоб лінія візування

була приблизно на середині шкали, яку закріплюють на неру-

хомій основі, наприклад, на стіні будови. Зміщення візирного

променя визначають у поділках шкали мікрометра, ділянка якої

відповідає чотириміліметровому інтервалу шкали рейки. У

прямому ході маховичок мікрометра обертають тільки на вгвин-

чування, а у зворотному - на вигвинчування. Постійно стежать за

горизонтальністю лінії візування. Для кожної віддалі виконують

вісім прийомів. Через кожні два прийоми вимірювальну шкалу

133 Відлікові пристрої геодезичних приладів

зміщують на 1...2 поділки або змінюють висоту приладу. На

початку та після закінчення досліджень вимірюють температуру

повітря з точністю до 0,1 °С. За результатами досліджень скла-

дають окремі таблиці для кожної віддалі (такі самі, як табл. 4д

додатків без стовпчика різниць вгвинчування і вигвинчування), а

також зведену таблицю і визначають ціну поділки шкали мікро-

метра для різних віддалей і температури. Якщо ціна поділки

шкали мікрометра залежить від віддалі, нівелір потребує за-

водського юстування.

Лабораторні та польові дослідження за загальною прог-

рамою виконують, коли прилади щойно отримані. Виконавець

визначає ціну поділки шкали мікрометра на віддалі 50 м від

нівеліра до рейки.

4. РІВНІ. КОМПЕНСАТОРИ НАХИЛУ

Рівнями загалом називаються пристрої для встановлення

ліній або площин у горизонтальне чи прямовисне положення. У

геодезичних приладах рівні слугують для встановлення вузлів

приладів (найчастіше осей) прямовисно або горизонтально. Рівні

використовують також для вимірювання малих кутів нахилу. За

принципом дії рівні бувають рідинні, електронні та пружні.

4.1. Рідинні рівні

У геодезичних приладах широко застосовують рідинні

рівні. Основним конструктивним елементом рідинного рівня є

заповнена рідиною ампула. Ампула встановлена в оправі, за

допомогою якої її закріплюють на приладі. За формою ампули

рідинні рівні поділяють на циліндричні та сферичні. Сферичні

рівні призначені для менш точного, а циліндричні для точнішого

встановлення вузлів приладу у задане положення.

За точністю рівні поділяються так: встанівні (найчастіше

сферичні), з ціною поділки 5...10'; технічні, що мають ціну поділки

близько однієї мінути; точні, в яких ціна поділки не перебільшує

30", високоточні, що мають ціну поділки не більше за 10".

Ампулу заповнюють нагрітою легкорухомою рідиною, яка

не розкладається від дії світла і тепла та має низьку точку замер-

зання (до -50°С). У запаяній ампулі залишається бульбашка, що

являє собою пари рідини, якою наповнюють ампулу. Зазвичай

бульбашка має 0,3...0,4 довжини ампули за

1°

= +20°С. Як рідину

для наповнення ампули використовують найчастіше ефір етило-

вий наркозний (для точних та високоточних рівнів), або суміш

його із спиртом етиловим (для встанівних рівнів). Бульбашка рівня

Рівні. Компенсатори нахилу

135

завжди намагається переміститися так, щоб зайняти найвище

положення. Для того, щоб фіксувати переміщення бульбашки

рівня і визначити у будь-який момент її положення, на зовнішній

поверхні ампули гравіюванням наносять поділки, перпенди-

кулярні до її поздовжньої осі. Віддаль між штрихами звичай-

но - 2 мм. Штрихи шкал ампул точних та високоточних рівнів

оцифровують. Нормаль до внутрішньої поверхні циліндричної

ампули рівня (рис. 4.1) перетне центральний штрих у точці N.

1=2 мм

Рис. 4.1. Циліндричний рівень. Ціна поділки

Точку N називають нуль-пунктом рівня. Дотичну Н-Н до

внутрішньої поверхні ампули у її нуль-пункті називають віссю

циліндричного рівня. Коли середина бульбашки рівня збігається з

нуль-пунктом, вісь циліндричного рівня горизонтальна, а

нормаль ОN - прямовисна. Якщо нахилити рівень так, щоб

бульбашка перемістилася рівно на одну поділку, його нуль-пункт

також переміститься на одну поділку. Вісь рівня та нормаль ОN

нахиляться на кут т і займуть положення Н'

—

Н' і ОМ'

т" /

відповідно. Очевидно, що — = —, а

136 Рівні. Компенсатори нахилу 136

І /г / а і \

т =- р , (4.1)

де

= 2 мм - віддаль між штрихами шкали ампули; К = (Ж.

Кут т", на який нахилиться вісь рівня, коли бульбашка

переміститься на одну поділку шкали рівня, називають ціною

поділки рівня. Із залежності (4.1) можна зробити висновок, що

ціна поділки шкали рівня обернено пропорційна до його радіуса

кривини К. Наприклад, якщо т!' = 20", радіус кривини дорівнює

х р" 2x206265" „„^

К = —£- = = 20,626 м.

т 20"

Рівень тим точніший, чим більший радіус кривини. Ціна

поділки рівня є мірою чутливості його. Чутливість рівня - це кут,

на який нахилиться вісь циліндричного рівня, коли бульбашка

переміститься на величину, видиму оком. Загалом це здатність

бульбашки рівня швидко і точно займати найвище положення в

ампулі. Прийнято, що чутливість рівня коливається у межах

0,15...0,04г і залежить від багатьох причин, зокрема, довжини

бульбашки, якості шліфування ампули, температури, діаметра

ампули та інших. Залежно від вимог точності діаметр ампул може

бути здебільшого 7,5... 14 мм, а довжина 23... 125 мм.

Точність та чутливість рівня істотно залежать від темпе-

ратури. У результаті зміни температури пари рідини, що напов-

нює ампули, досить легко переходять із стану газоподібного у

рідкий, і навпаки. Довжина бульбашки змінюється і це позна-

чається на точності рівня. Щоб запобігти цьому і зробити

довжину бульбашки незмінною, вдаються до конструктивних

змін ампул. В ампулі встановлюють скляну перегородку (рис. 4.2,

а), що поділяє її на дві камери, але не повністю її перекриває.

Частина бульбашки залишиться у меншій камері. У разі

необхідності, нахиляючи ампулу, перерозподіляють бульбашку з

камери у камеру, регулюючи довжину бульбашки у більшій

камері так, щоб вона залишалася незмінною.

Рівні. Компенсатори нахилу

137

•••ФіШШШЙФ-

іЩі

Рис. 4.2. Конструкції ампул циліндричного рівня:

а - камерна; б - компенсована

З цією самою метою ампули виготовляють компенсованими.

В ампулу вкладають скляну компенсаційну паличку (рис. 4.2, б),

дещо коротшу від самої ампули. Завдяки великій теплоємності

скляної палички вдається досягти практично сталої температури

рідини в ампулі і, ж наслідок, незмінності довжини бульбашки.

Ампулу рівня встановлюють в оправі нерухомо, але так,

щоб деформація оправи не впливала на ампулу. Найпростіший

спосіб закріплення ампули в оправі - гіпсом - застосовують для

рівнів, що мають ціну поділки більше за ЗО". Для закріплення ам-

пул рівнів, що мають ціну поділки менше ніж 20", застосовують

ковпачки з латуні або алюмінієвих сплавів, які одягають на

ампулу з двох кінців і фіксують на ній клеєм або лаком. Ковпачки

щільно притискають до оправи. Один кінець оправи з'єднано з

корпусом приладу шарнірно, а інший, виконаний у вигляді хво-

стовика, з'єднано з корпусом через юстувальний пристрій, на-

приклад, юстувальний гвинт. На рис. 4.3, а показано закріплення

ампули в оправі гіпсом, а на рис. 4.3, б - за допомогою ковпачків.

Одним із конструктивних варіантів циліндричних рівнів є

реверсивні рівні, що застосовують, наприклад, для приладів, які

використовують у маркшейдерії. Ампули цих рівнів мають дві

однакові шкали, нанесені на протилежних поверхнях ампули.

Положення нуль-пункту однієї шкали відповідає положенню

нуль-пункту іншої шкали (рис. 4.4). Теодоліт, який використо-

вується для маркшейдерських робіт, можна як ставити, так і

підвішувати.

138

Рівні. Компенсатори нахилу 138

к N Ущ^

Рис. 4.3. Способи закріплення рівня в оправі:

а - гіпсом, 1 - оправа, 2 - ампула, 3 - гіпс; б-за допомогою ковпачків;

1 - оправа, 2 - ампула, 3 - ковпачки

Рівні, встановлені на геодезичних приладах (теодолітах,

тахеометрах, нівелірах, кіпрегелях), дають змогу виконувати

різноманітні дії, пов'язані із експлуатацією приладу; приводити у

прямовисне положення вертикальні осі приладів (наприклад,

рівень алідади горизонтального круга теодоліта); контролювати

положення індекса алідади вертикального круга відносно

прямовисного напрямку (рівень вертикального круга); приводити

візирну вісь зорової труби у горизонтальне положення, коли

рівень встановлено на трубі (наприклад, зорова труба теодоліта

2ТЗО). Рівні нівелірів, що встановлені на зоровій трубі пара-

лельно до її візирної осі необхідні для приведення візирної осі у

Рис. 4.4. Ампула реверсивного рівня

Рівні. Компенсатори нахилу 139

горизонтальне положення. Рівні перерахованих типів такі, в яких

встановлення приладу у необхідне положення здійснюють, при-

водячи бульбашку рівня до середини.

Рівні нівелірів та вертикальних кругів оптичних теодолітів

є контактними, тобто такими, в яких приведення бульбашки до

середини виконують, суміщаючи зображення її кінців у

спеціальному оптичному пристрої (рис. 4.5). Над рівнем розта-

шовують систему призм, яка складається з блоків-сфеноїдів,

розміщених так, що до кожного із блоків потрапляє зображення

половини кінця бульбашки рівня. Половини протилежних кінців

бульбашки суміщуються так, що їх видно одночасно і поруч. Під

час будь-якого довільного положення бульбашки зображення її

кінців розташовуються як завгодно, а коли бульбашка встанов-

лена на середині ампули, кінці її виглядають суміщеними, та-

кими, що контактують один з одним. Контактні рівні дають

можливість із більшою точністю встановити бульбашку рівня у

нуль-пункт, ніж звичайно. Вважають, що бульбашку рівня, який

не має спеціальних пристроїв, можна привести до середини з

похибкою ±0,14т", а контактного рівня, наприклад, нівеліра з

похибкою

±т"/25Г

де Г

- збільшення, з яким розглядають

кінці бульбашки (звичайно Г

=2...3

Рис. 4.5. Передавання зображення кінців бульбашки контактного рівня

в поле зору зорової труби