Компаратор мк-1. Компаратор мк-1 относится к оптико-механическим средствам для контроля мер линейных измерений (реек и штриховых мер IV типа).
Компаратор МК-1 состоит из рельсового пути, располагаемого на массивных кронштейнах или каменных столбах; тележки для перемещения поверяемых рабочих мер; двух неподвижных микроскопов, укрепляемых на кронштейнах; двух инварных штриховых мер (одна из них запасная); инструментов и приспособлений по техническому обслуживанию и уходу за компаратором.
Инварные штриховые меры, используемые в качестве образцовых средств, имеют две шкалы, отстоящие друг от друга на расстоянии 1 м; каждая шкала содержит по десять коротких штрихов и одному среднему (удлиненному). Расстояние между средними штрихами шкал определяет длину штриховой меры. Отсчитывание по шкалам производится при помощи микроскоп-микрометров с точностью до 1 мкм.
Компаратор Аббе. Компаратор Аббе относится к оптико-механическим приборам сравнения, предназначенным для высокоточных измерений отрезков сравнительно небольшой длины.
Компаратор Аббе состоит из следующих основных частей: станины, несущей предметный стол в виде цельнометаллической плиты; рабочей меры; установочного и измерительного микроскопов, располагаемых на кронштейне; окулярного микрометра; зеркальной подсветки; установочных и регулировочных приспособлений; термометра. В качестве рабочей меры используется штриховая мера, нанесенная на стеклянной пластине с погрешностью положения отдельных штрихов не более 0,1 мкм.
Микроскопы измерительные. Измерительные микроскопы относятся к оптико-механическим средствам линейно-угловых измерений прямого действия. При помощи микроскопов измеряют размеры изделий в полярных и прямоугольных координатах, угловые размеры элементов приборов, радиусы закруглений, диаметры отверстий, характеристики наружной резьбы. В соответствии с действующими "стандартами выпускаются универсальные микроскопы УИМ-200, УИМ-200Э, УИМ-500Э и три типа инструментальных микроскопов: малый ММИ, большой БМИ и бинокулярный БИМ.
Основными элементами измерительного микроскопа являются: основание, кронштейн, направляющие каретки, визирное устройство, отсчетная оптическая система, детали электроосвещения.
Экзаменаторы. Экзаменаторы относятся к контрольно-измерительным приборам прямого действия. Основное их назначение — исследование и поверка уровней. При поверке геодезических приборов экзаменатор может использоваться для задания наклонов или измерения малых углов.
С точки зрения конструктивного исполнения экзаменаторы разделяют на три основных типа: механические, интерференционные и электронные.
Основными элементами экзаменатора являются: массивная станина с установочными приспособлениями; столик для установки исследуемого уровня или прибора; измеритель (датчик) наклона столика; у некоторых типов экзаменаторов столик закрывается прозрачным колпаком для предохранения исследуемого уровня от температурных воздействий.
Наибольшее распространение на практике имеют механические экзаменаторы, у которых наклон штанги, несущей столик, регулируется и измеряется одним из следующих устройств: микрометрическим винтом, шарнирным устройством, механическим клином в сочетании с угломерной шкалой. Наконец, существуют круговые экзаменаторы, у которых наклон столика, укрепленного на горизонтальной оси, измеряют лимбом вертикального круга.
Механическим экзаменаторам свойствен весьма большой диапазон измерений; цена деления шкалы обычно выбирается порядка 1", 5", реже 20—30". Точность и надежность работы механического экзаменатора ограничены дефектами изготовления винтов, осевых систем и нестабильностью работы со временем вследствие износа резьбы, осей, подпятников. От указанных недостатков в значительной степени свободны интерференционные и электронные экзаменаторы.
В интерференционном (клиновом) экзаменаторе ЦНИИГАиК [38] опорой служат три шарика, один из которых перемещается по вертикали клиновым механизмом, а два других несут плиту-стол экзаменатора. Перемещение клина производится измерительным винтом. Для эталонирования клинового механизма экзаменатор снабжен интерферометром Уверского, при помощи которого числом интерференционных полос монохроматического света измеряют перемещение штанги по вертикали. Диапазон измерений экзаменатора относительно невелик — всего 60", цена деления барабана — около 1", погрешность определения цены деления 0,0!".
У электронных экзаменаторов измерителем наклона столика, как правило, является индуктивный датчик. В отличие от предыдущего типа электронные экзаменаторы могут быть и узкодиапазонными (в пределах 1—2') и широкодиапазонными (порядка нескольких десятков минут). Цена деления шкалы может устанавливаться в широких пределах: от долей секунды до нескольких секунд. По точности определения цепы деления уровней электронные экзаменаторы обладают некоторыми преимуществами перед экзаменаторами других типов. Принцип работы индикаторного устройства электронного экзаменатора аналогичен принятому в электронных уровнях индуктивного типа [12, 38].
Осн. 3 [200-209]
Контрольные вопросы:
1. Классификация контрольно-измерительного оборудования.
2. По назначению контрольно-измерительного оборудования подразделяются на группы.
3. Виды контрольно-измерительных приборов.
4. Коллиматоры.
5. Автоколлиматоры.
6. Катетометры.
7. Штриховые меры.
8. Компаратор МК-1.
9. Компаратор Аббе.
10. Микроскопы измерительные.
11. Экзаменаторы.
ЛЕКЦИЯ №15. Испытания геодезических приборов.
Испытания на брызго- и пылезащищенность. Испытания прибора на пылезащищенность проводят в пылевой камере, объем которой в 1000 раз превышает объем пылевой смеси. В состав пылевой смеси входят частицы, размер которых не должен быть более 0,2 мм: 60—70 % песка, 15—20 % мела, 15—20 % каолина. Прибор в укладочном футляре помещают в камеру и обдувают потоком воздуха со скоростью около 15 мс-1. Продолжительность испытаний согласно ГОСТ 23543—79 выбирают из ряда 0,5; 2; 4 и 8 ч.
Испытания на брызгозащищенность проводят на дождевальной установке, на которой прибор размещают в укладочном футляре. При испытаниях прибор подвергается равномерному действию дождя сверху при угле падения брызг около 45°. Интенсивность дождя составляет (5 ± 2) мм в 1 мин, продолжительность воздействия 0,5-2 ч. Температура воды должна быть (15 ± 10)°С, а температура воздуха равна температуре воды или несколько выше ее.
После испытаний на брызго- и пылезащищенность производят внешний осмотр приборов, извлеченных из футляров. Прибор бракуется, если обнаруживается попадание пыли или влаги, которое затрудняет выполнение измерений или ухудшает качество его работы и надежность.
Испытания на влажность. Испытания геодезических приборов на воздействие повышенной влажности проводят в камере влаги, обеспечивающей режимы относительной влажности 95-100% при температуре (20 ± 3)°С. Приборки составные части комплекта помещают в камеру влаги и выдерживают в течение времени, установленного в НТД на прибор (обычно 6-8 ч).
До начала и после выдержки прибора в камере проверяют характеристики, указанные в документации. Пребывание прибора в камере не должно вызывать нарушения покрытий наружных поверхностей деталей, появления следов коррозии, налетов на оптических деталях, ухудшения плавности работы подвижных частей, приводить к отказам функционирования индикаторных и отсчетных устройств.
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления. Проверку работоспособности прибора при пониженном атмосферном давлении выполняют, помещая прибор в барокамеру. При нормальных условиях контролируют его характеристики, а затем, закрыв камеру, снижают давление в ней до 613,3 гПа (460 мм рт. ст.) и выдерживают в этих условиях прибор в течение 2-3 ч. После этого давление в барокамере поднимают до наружного атмосферного и вновь контролируют характеристики по установленной программе, после чего сравнивают их с исходными значениями.
Испытания на воздействие температуры. Испытания на воздействие повышенной (пониженной) температуры, соответствующей рабочим условиям применения прибора, проводят следующим образом.
Прибор помещают в камеру тепла (холода), приводят в рабочее состояние и контролируют характеристики, установленные в НТД для данного вида испытаний.
Температуру в камере изменяют до верхнего (нижнего) рабочего значения (для геодезических приборов верхним значением является температура +40 - +50 °С, а нижним -25 - -40°С); допускаемое отклонение от заданного режима — не более ±3°С. Испытуемый прибор выдерживают при заданной температуре не менее 2 ч. После выдержки, не изменяя температуры в камере, приводят прибор в рабочее состояние и вновь проверяют его характеристики по установленной программе. Кроме того, оценивают состояние внешнего вида и работоспособность органов управления и подвижных частей прибора.
Далее температуру в камере понижают (повышают) до нормального значения, выдерживают при этой температуре не менее 1ч, приводят прибор в рабочее состояние и вновь проверяют установленные программой характеристики.
Допускается прибор помещать в камеру с заранее установленным температурным режимом. В этом случае прибор необходимо вносить в камеру в футляре и выносить из камеры также в футляре. Извлечение его из футляра производить же ранее чем через 1 ч.
Испытания на воздействие повышенной (пониженной) температуры, соответствующей условиям транспортирования, также проводят в камере тепла (холода). Предельные значения повышенной (пониженной) температуры транспортирования могут достигать ±60 °С.
До испытаний проверяют соответствие характеристик прибора установленным для данного вида испытаний, после чего прибор и составные части комплекта в упаковке помещают в камеру тепла (холода) и повышают (понижают) температуру до заданного значения с отклонением не более ±3 °С. Далее выдерживают прибор в камере при заданной температуре в течение 2-3 ч. Температуру в камере понижают (повышают) до нормального значения, выдерживают не менее 1ч, после чего распаковывают, приводят в рабочее состояние, проводят внешний осмотр и опробование и измеряют характеристики, предусмотренные для данного вида испытаний.
Допускается помещать прибор в упаковке в камеру с заранее установленным режимом и извлекать из камеры без изменения ее режима, что должно быть оговорено в программе испытаний и НТД на прибор.
Испытания на вибропрочность. Испытания прибора на вибропрочность проводят на вибростенде, обеспечивающем режимы ускорений в пределах 1-5 м с-2 в диапазоне частот 1-80 Гц при продолжительности воздействия 1 ч.
До начала испытаний контролируют характеристики, предусмотренные программой и НТД для данного вида испытаний. Затем прибор помещают в укладочный футляр и закрепляют на вибростенде.
После испытаний прибор приводят в рабочее положение, проводят его внешний осмотр и опробование, измеряют характеристики, установленные для данного вида испытаний. Прибор считают выдержавшим испытания на вибростенде, если изменения контролируемых характеристик находятся в допустимых пределах, а внешние повреждения отсутствуют.
Испытания на ударную прочность. Испытания прибора на ударную прочность проводят на ударном стенде, обеспечивающем ускорения для многократных ударов 5-25 мс-2 при частоте ударов 80-100 1/мин и длительности ударного импульса 2-10 мс и для одиночных ударов 20—50 мс-2 при длительности ударного импульса 2-5 мс.
Методика проведения испытаний на ударную прочность аналогична описанной для испытаний приборов на вибропрочность.
Допускается отдельные виды сложных геодезических приборов испытывать на прочность при воздействии многократных ударов путем перевозки прибора в кузове грузовой автомашины по непрофилированным дорогам 2-й и 3-й категорий на расстояние не менее 150—200 км со средней скоростью 30 кмч-1.
Испытания на надежность. При этих испытаниях определяют установленные для данного вида приборов показатели безотказности.
Нижний предел вероятности безотказной работы вычисляют по формуле
где No — число отказов;q — число проверяемых элементов прибора; k — число испытуемых приборов; r1 — статистический коэффициент.
Если отказы отсутствуют (No = 0), для оценки безотказности применяют формулу
где ro — статистический коэффициент, выбираемый из таблицы при заданной доверительной вероятности р.
При N0 0 объем выборки определяют по формуле
qk(5N0)/r1
Средняя интенсивность отказов , может быть получена из выражения
где Т — наработка на отказ.
С учетом , средняя наработка на отказ будет
ТCP = 1/.
Гамма-процентный ресурс (например, при = 90%) можно найти по формуле
Для некоторых геодезических приборов целесообразно определять комплексный показатель надежности, например коэффициент готовности,
где Г — суммарная наработка прибора за период эксплуатации T0; TВ— общее время, затраченное на восстановление работы.
Показатель КГ (ТО) характеризует не только безотказность прибора, но и его ремонтопригодность.
Объем выборки, критерии отказов, а также условия проведения испытаний на надежность должны устанавливаться в НТД на конкретные приборы. Контрольные испытания на надежность, как правило, совмещаются с периодическими испытаниями.
В обоснованных случаях показатели надежности рассчитывают по материалам активного опроса потребителей на основании данных эксплуатации приборов; при этом используют статистические методы оценки показателей надежности.
Осн. 3 [31-37]
Контрольные вопросы:
1. Испытания на брызго- и пылезащищенность.
2. Испытания на влажность.
3. Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления.
4. Испытания на воздействие температуры.
5. Испытания на вибропрочность.
6. Испытания на ударную прочность.
7. Испытания на надежность.