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

Подождите немного. Документ загружается.

140 Рівні. Компенсатори нахилу 140

Рис. 4.6. Сферичний рівень: 1 - оправа; 2 - ампула; 3 - гіпс

У сферичних рівнів ампулою є циліндрична скляна посу-

дина, верхня внутрішня поверхня якої шліфована як сфера

(рис. 4.6). Бульбашка сферичного рівня має форму кола

діаметром декілька міліметрів. На зовнішній верхній поверхні

ампули нанесена шкала у вигляді концентричних кіл, центром

яких є нуль-пункт рівня. Вісь сферичного рівня - нормаль до

внутрішньої сферичної поверхні рівня, що проходить через його

нуль-пункт. Коли бульбашка сферичного рівня у нуль-пункті,

вісь рівня прямовисна. Ампулу сферичного рівня встановлюють і

закріпляють у металевій оправі, що має три виправні гвинти.

Сферичні рівні зазвичай невисокої точності - ціна поділки рідко

менше за 8 . Вони призначені для грубого приведення у горизон-

тальне положення площин та прямовисне положення осей при-

ладів. Проте вони мають перевагу над циліндричними рівнями у

тому, що бульбашку приводять до середини в одному положенні

рівня, що дає змогу виконувати цю операцію швидше.

Рівні. Компенсатори нахилу

141

4.2. Дослідження рівнів

Дослідження рівнів найчастіше має на меті визначення ціни

поділки шкали рівня, його чутливості та якості шліфування

внутрішньої поверхні ампули. Достатня кількість способів дослі-

дження рівнів свідчить про постійну актуальність цієї проблеми.

Зокрема, ціну поділки рівнів, встановлених на приладах, можна

визначити за допомогою самих приладів. Якщо необхідно точ-

ніше дослідити рівень, використовують спеціальні прилади -

екзаменатори.

4.2.1. Визначення ціни поділки рівня

за допомогою рейки

Цей доволі простий спосіб можна застосовувати для дослі-

дження рівнів, закріплених на зорових трубах приладів, а також

рівнів нівелірів. Визначають ціну поділки рівня за допомогою

рейки так. Прилад встановлюють на віддалі Ь = 20.. .50 м від

вертикально розташованої рейки або міліметрової шкали так,

щоб один з підіймальних гвинтів підставки був у створі з рейкою

(рис. 4.7).

К——__

~~~ ч

' І —

— і

• •• і

/А\

і /ч\\

/ 1 \

/ » \

/////////////////////////////////У/А/;;///?

.і

Рис. 4.7. Визначення ціни поділки рівня за допомогою рейки:

1 - перше положення бульбашки рівня (відлік

і); 2 - друге положення

бульбашки рівня (відлік аг)

142

Рівні. Компенсатори нахилу 142

Приводять прилад у робоче положення і встановлюють

бульбашку досліджуваного рівня посередині. Обертаючи підій-

мальний гвинт, що розташований у створі з рейкою, або елева-

ційний гвинт, переміщують бульбашку рівня до одного з країв

його шкали і фіксують по ній відлік кінця бульбашки, наприклад,

а\ (положення 1 на рис. 4.7). Одночасно з цим відраховують

рейку або шкалу 1\. Нахиляючи зорову трубу за допомогою

згаданих гвинтів у протилежному напрямку, переміщують

бульбашку рівня до другого краю шкали і відраховують по ній

тим самим кінцем бульбашки, наприклад, сь (положення 2 на

рис. 4.7). Одночасно фіксують на рейці або шкалі відлік /

. Ціну

поділки рівня визначають згідно із залежністю

(42)

п-Ь

де п

—

- кількість поділок шкали, які пройшла бульбашка

під час переміщення від одного краю шкали до іншого. На-

приклад, якщо Ь = 20 м;

= 1435;

І2

= 1462; п = 10, то згідно із

залежністю (4.2)

„

(1462 -1435)

•

206265"

= 28

„

10-20000

Більшої точності можна досягти, застосовуючи замість рей-

ки міліметрову шкалу. Зазвичай виконують декілька прийомів,

змінюючи висоту приладу та віддаль до рейки. Намагаються, щоб

бульбашка проходила шкалу не відразу повністю від краю до

краю, а однаковими частинами. Переміщення бульбашки від-

раховують, як переміщення її середини. Для цього відлічують

обидва кінці бульбашки, визначаючи переміщення середини

бульбашки як середнє з двох відліків її кінців.

У табл. 4.1 наведено приклад визначення ціни поділки

рівня технічного нівеліра. Нульовий штрих шкали ампули рівня

збігається з її серединою, тому відліки ліворуч від нуль-пункту

мають знак "мінус", а праворуч - знак "плюс". Нівелір приводять

у робочий стан і підіймальним гвинтом, розташованим у створі з

рейкою, нахиляють прилад, переміщуючи бульбашку спочатку,

Рівні. Компенсатори нахилу 143

наприклад, ліворуч від нуль-пункту на декілька поділок і

відлічують кінці бульбашки: лівий - Л\ Ш\ = -5,5) і правий - П

(Пі = +2,3), а також рейку

(її = 1828). Тим самим підіймальним

гвинтом нахиляють прилад у другий бік, переміщуючи

бульбашку рівня в протилежному напрямку, наприклад, праворуч

від нуль-пункту, відлічують кінці бульбашки Л

№ = -1,3) і П

(П

= +6,5), а також рейку

= 1812).

Таблиця 4.1

Визначення ціни поділки рівня

за допомогою рейки

Відліки рейки

Відліки кінців бульбашки

Л + П

Відліки рейки

Л П

|а||

+ |<2

І прийом Ь = 37,80 м

1828 -5,5 +2,3

=-1,6

1812 -1,3 +6,5 а

= +2,6

Ь = 16 мм -4,2 -4,2 п = 4,2

II прийом Ь = 31,04 м

1729

-6,1 +1,9 а\ - -2,1

1716

-1,6

+6,3

= +2,4

Ь = 13 мм -4,5

-4,4 п = 4,5

3 1 прийому

_ 206265x16 _

37800x4,2

3 II прийому

_ 206265x13 _

30040x4,5

ср

= 20',0

Переміщення бульбашки можна визначити як аі=Л

- Лі

або аі-П

-Пі. Проте спочатку треба визначити переміщення

_ , , Л

+П

середини бульбашки рівня відносно нуль-пункту а,

———- і

, Л

+ Я, . . ... .

= —^—-, а потім переміщення и між двома установленнями

КІ

2І~

за абсолютними значеннями \а]\ і

\а'

\. Ціну поділки

144 Рівні. Компенсатори нахилу 144

рівня т" визначають згідно із залежністю (4.2). Другий прийом

виконують, змінивши віддаль від нівеліра до рейки. Ціну поділки

рівня визначають як середнє з двох прийомів.

4.2.2. Визначення ціни поділки рівня поворотами

алідади довкола нахиленої осі приладу

Цей спосіб ще називають способом Комстока і застосо-

вують для дослідження рівнів теодолітів або тахеометрів, тобто

приладів, що мають алідаду та вертикальний круг. Необхідно,

щоб прилад було від'юстовано безпомилково, тобто вісь рівня

має бути перпендикулярною до його прямовисної вертикальної

осі. За таких умов вісь рівня алідади горизонтального круга

розташовується у площині, паралельній до площини круга. Коли

вертикальна вісь ОТ. (рис. 4.8) приладу прямовисна, горизон-

тальний круг розміщений у горизонтальній площині НасН'.

Рис. 4.8. До визначення ціни поділки рівня

поворотами алідади

Для спрощення у цю саму площину треба помістити вісь

рівня Оа. Якщо нахилити горизонтальний круг на кут

повертаючи його довкола радіуса ОС, він займе положення

МвСМ. Вертикальна вісь приладу відхилиться від прямовисного

положення на той самий кут У і її змінене положення буде 07!.

Внаслідок нахилу горизонтального круга вісь рівня змінить своє

попереднє положення Оа на нове Ов, тобто нахилиться на кут і,

Рівні. Компенсатори нахилу

145

який є змінним і залежить від кута повороту алідади. Наприклад,

якщо алідаду повернути на кут А, вісь рівня Ов займе положення

Ос і стане горизонтальною, тобто повороти алідади спричиняють

зміщення бульбашки рівня.

У сферичному прямокутному трикутнику авс згідно з пра-

вилом Непера-Модюї

С08 (90° - і) = 8ІП А

•

8ІП У. (4.3)

8ІП І =

8ІП

• 8ІП

У . (4.4)

Залежність (4.4) встановлює зв'язок нахилу осі рівня і із

нахилом вертикальної осі приладу І та кутом повороту алідади А

відносно горизонтального положення осі рівня. Кути і, У, А малі,

тому можна від їхніх функцій перейти до самих кутів, тобто

залежність (4.4) набере вигляду

А" 1"

= (4.5)

Для двох положень алідади, яким відповідають кути Аі і А

кути нахилу осі рівня будуть відповідно

А" І" А" 1"

/і; и .„ По

Ч = „ . '2 = (4-6)

Нахил осі рівня

г/ .//

—1

' '2

Р Р

1" У

А ГГ . /Л

= — {К-Ю-—А А". (4.7)

Р Р

Прийнявши і'

'~ і"= і", подаючи У" в градусах, а Д А" в

мінутах, маємо

і =•

206265

•3600 А А'-60, (4.8)

або

і" = 1,04727°-А А'. (4.9)

Зазвичай визначають ціну півподілки рівня

// .//

т _ і

2 п

(4.10)

146

Рівні. Компенсатори нахилу 146

де п - кількість пшподілок шкали рівня, що відповідають пере

міщенню середини бульбашки рівня.

Продиференціювавши (4.10) за п, знайдемо

ґ -Л

ч2

= (4.1

З урахуванням (4.10), (4.11) набере вигляду

ч2у

= ——сіп, (4.12)

2 п

а, перейшовши від диференціалів до середніх квадратичних по-

хибок, одержимо

т/ (4.13)

/2 2 п

де

М = -(4.14)

де 5

= п

ср

- п,: , N - КІЛЬКІСТЬ величин Пі-

Для визначення ціни поділки рівня описуваним способом

прилад встановлюють на стійкій основі так, щоб один із підій-

мальних гвинтів було розташовано у створі з візирною маркою (з

точністю до 2°). Приводять вертикальну вісь приладу у прямо-

висне положення, наводять зорову трубу на візирну марку і відлі-

чують вертикальний круг. Зорову трубу нахиляють приблизно на

1° відносно її положення, орієнтованого на марку. Перехрестя

сітки ниток, природно, зміститься з марки. Обертаючи підій-

мальний гвинт, розташований у створі з маркою, знову сумі-

щують перехрестя сітки ниток з маркою (принаймні горизон-

тальну нитку). Вісь обертання приладу нахилиться. Знову від-

лічують вертикальний круг. Різниця відліків являє собою кут

нахилу вертикальної осі приладу - У. Повертаючи алідаду,

відшукують таке її положення, в якому бульбашка рівня опи-

ниться у нуль-пункті. Відносно цього положення алідаду по-

вертають симетрично ліворуч і праворуч настільки, щоб буль-

башка перемістилась від одного, наприклад, краю шкали до

Рівні. Компенсатори нахилу 147

іншою. У крайніх положеннях відлічують горизонтальний круг,

найкраще до десятків мінут. За різницею відліків визначають кут

повороту алідади, який поділяють на декілька однакових частин

. 1А (найчастіше 3-4), що звичайно дорівнюють десяткам мінут.

Повертають алідаду, як і раніше, так, щоб бульбашка рівня

опинилася біля одного з країв шкали, а на горизонтальному крузі

встановлюють зафіксований раніше відповідний відлік. Дають

можливість встановитися бульбашці впродовж 2-3 хв і відлі-

чують положення кінців бульбашки на шкалі ампули. Повер-

гають алідаду на кут А А, дають змогу заспокоїтися бульбашці і

знову відлічують положення її кінців на шкалі. Такі дії повто-

рюють доти, доки бульбашка не досягне другого краю шкали.

Іовертаючи алідаду у протилежний бік, аналогічно виконують

зворотний хід, який разом із прямим становить перший

нівприйом.

Другий півприйом виконують, повернувши алідаду на 180°

і віднайшовши друге її положення, коли бульбашка рівня вста-

новиться у нуль-пункті. Повертаючи алідаду праворуч і ліворуч

щодо зазначеного положення рівня, переміщують бульбашку до

. відповідних країв шкали ампули. Подальші дії аналогічні

І описаним у першому півприйомі. Закінчивши виконання прийо-

| му, зорову трубу наводять на марку і відлічують вертикальний

круг. Нівелюють прилад, обертаючи підіймальний гвинт, розта-

шований у створі з маркою, наводять зорову трубу на марку і

знову відлічують вертикальний круг. Різниця цих двох відліків

вертикального круга є другим значенням кута нахилу вертикаль-

ної осі приладу. Воно не повинно відрізнятися від першого

більше ніж на 0,2.. .0,3'.

Оцінюють точність дослідження згідно із залежностями

(4.13), (4.14) на основі відхилень значень п, від п

ср

, тобто

- п

ср

- п

, де п

ср

~ [п^ІN , а ПІ зазвичай виражають у

півподілках шкали рівня.

Приклад визначення ціни поділки рівня алідади горизон-

тального круга теодоліта типу Т2 подано у табл. 5д додатків.

148

Рівні. Компенсатори нахилу 148

Значно простіше визначити ціну поділки рівня верти-

кального круга. Досить перемістити бульбашку рівня до кожного

з країв шкали і відлічити вертикальний круг відповідно для

кожного з крайніх положень бульбашки.

4.2.3. Дослідження рівнів на екзаменаторі

В основу роботи екзаменатора покладено спільну умову

для всіх способів визначення ціни поділки рівня, а, власне,

вимірювання за допомогою рівня відомого невеликого кута

нахилу. Екзаменатор призначений для точного визначення ціни

поділки рівня, а також для перевірки якості шліфування внут-

рішньої поверхні ампули.

Конструкція найпростішого екзаменатора (рис. 4.9) містить

Т-подібну підставку - штангу 3, на якій розміщено дві У-подібні

опори 2 для встановлення в них рівня.

Рис. 4.9. Екзаменатор для дослідження рівнів:

І - перше положення бульбашки; II - друге положення бульбашки;

1 - поперечина; 2 - ]/-подібні опори; 3 - Т-подібна підставка;

4 - мікрометричний гвинт; 5 - шкала

Нахил Т-подібної підставки повільно і плавно змінюється

мікрометричним гвинтом 4, що встановлений з краю підставки

протилежно до її поперечини 1. Крок гвинта і ціну поділки його

шкали 5 підбирають залежно від довжини екзаменатора (віддаль

між віссю поперечини, що проходить через її опори та віссю

Рівні. Компенсатори нахилу

149

мікрометричного гвинта) так, щоб у результаті повороту мікро-

метричного гвинта на одну поділку шкали нахил поздовжньої осі

екзаменатора змінився на цілу кількість кутових одиниць,

наприклад, на 1". Деякі екзаменатори мають спеціальний столик,

який прикріплений до поздовжньої частини Т-подібної підставки,

призначений для встановлення на ньому приладу, рівень якого

досліджують.

Щоб уникнути впливу зовнішніх умов на результати

вимірювань, екзаменатор треба встановлювати на віброізольо-

ваній основі у приміщенні з незмінною температурою та тиском.

Треба уникати впливу тепла дихання на досліджуваний рівень.

Дослідження рівня на екзаменаторі виконують у такий

спосіб. Після вкладання ампули на У-подібні опори або встанов-

лення приладу врівноважують систему нахилу екзаменатора,

бульбашку досліджуваного рівня виводять у нуль-пункт, а на

шкалі мікрометричного гвинта встановлюють нульовий відлік.

Далі визначають кількість цілих поділок, на які треба повернути

мікрометричний гвинт, щоб бульбашка перемістилася з одного

краю досліджуваної шкали до іншого. Цю кількість поділяють на

декілька однакових частин з кількістю поділок к, які вкладаються

у ній цілу кількість разів (кроків). З одного крайнього положення

бульбашки її переміщують у інше крайнє положення послідовно

кроками, встановлюючи на шкалі мікрометричного гвинта

заздалегідь обчислений відлік. Найкраще, коли за кожним кроком

бульбашка буде зміщуватися на дві поділки шкали. Перший

півприйом закінчується після одного проходження бульбашкою

досліджуваної шкали. У кожному кроці треба почекати 1...3хв,

щоб бульбашка перестала рухатися. Рівень перекладають на 180°

і встановлюють бульбашку у початкове крайнє положення. Під

час вигвинчування мікрометричного гвинта бульбашка буде

рухатися у зворотному напрямку стосовно першого півприйому.

Так само у зворотному порядку будуть досліджуватися і частини

шкали. Під час виконання кожного із кроків бульбашка

переміститься на п поділок, а вісь рівня нахилиться на кут і, тобто

і = п-т. (4.15)