Text_1

5.4.3.Горизонтальные осевые системы

Вгеодезических приборах горизонтальные осевые системы соединяют зрительную трубу с подставками. Горизонтальная осевая система состоит из двух цилиндрических полуосей – цапф, вращающихся в V- образных или цилиндрических лагерах (рис. 53,а). С цапфами жестко скрепляется зрительная труба с вертикальным кру-

Рис. 53. Горизонтальная осевая система с цилиндрической формой лагеры: а - общий вид; б - эксцентрический подшипник

Цапфу и лагеру изготавливают из бронзы и легких сплавов. У теодолитов типа Т2 вся горизонтальная осевая система выполнена из бронзы. Если лагеры цилиндрической формы, то перекос горизонтальной оси устраняют при помощи эксцентрического подшипника, внутренняя поверхность которого служит лагером для цапфы оси (рис. 53,б). При перемещении подшипника ось изменяет свое положение по высоте. После выполнения юстировки эксцентрический подшипник жестко закрепляется.

Горизонтальные оси делают полыми для размещения в них оптических деталей. Расстояние l между центрами лагер выбирается примерно равным диаметру вертикального круга, т.е. l 2r , а зазор между цапфой и лагером должен быть не менее величины, определяемой по формуле (88).

5.4.4. Зажимные и наводящие винты

Винты по их назначению разделяют на глухие, соединяющие детали прибора, и ходовые, которыми приводят прибор и его части в рабочее положение.

83

Винты микрометренно-зажимного приспособления теодолита являются ходовыми. Они предназначены для визирования зрительной трубы, которое является одной из ответственных операций при измерении угла.

Известны несколько типов конструкции микрометреннозажимных приспособлений, среди которых наиболее широкое распространение (например, у точных теодолитов типа Т2 и Т5) получила конструкция соосного расположения зажимных и наводящих винтов, предложенная проф. Н.А. Гусевым (рис. 54).

Сухарик

16

15

1

2

7 8

Хомутик 1 зажимается на оси трубы рычагом 15, вращающимся на оси 16, при помощи которой рычаг и хомутик соединены меж-

84

ду собой. Соосные зажимной 6 и наводящий 5 винты заключены в патрон 4, который ввинчен в подставку 14 трубы. Зажимной винт 6 сочленен с винтом 9 гибкой передачей – двойным шарниром Гука – при помощи патрона 7. Вращение рукоятки 2, прикрепленной к винту 6, передается через патрон 7 на винт 9. Наводящий винт 5 ввинчен в полость винта 6 и упирается в шпильку 8, другой конец которой касается винта 9. Нажиму на винт 9 противодействует спиральная пружина 11 через шпильку 10, которая свободно входит в патрон 12. Он вставлен в патрон 13, ввинченный в подставку 14. Рукоятка 2 зажимного винта имеет ограничители. Вращением ее до верхнего ограничителя винт 9 подтягивает рычаг 15 к водилу хомутика, шпилька нажимает на сухарик и закрепляет хомутик на оси трубы. После закрепления хомутика труба может быть повернута при помощи барабанчика 3, прикрепленного к винту 5. При вращении барабанчика в одном или противоположном направлении нижний конец водила хомутика перемещается шпилькой 8 или пружиной 11 при помощи шпильки 10. Величина перемещения водила ограничивается длиной патрона 7 шарнира Гука.

Обобщающие выводы

ВРоссийской Федерации серийное производство оптических теодолитов осуществляется согласно требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 10529-96. Указанный стандарт действует только на геодезические и маркшейдерские приборы.

Величина измеряемого угла определяется из отсчетов по лимбу и отсчетному приспособлению. Лимб является рабочим эталоном

ипредставляет собой круговую равномерную шкалу, нанесенную на угломерном круге. Штрихи лимбов наносят на стекле алмазным резцом при помощи автоматической делительной машины.

Всовременных отечественных теодолитах применяют два типа отсчетных устройств: шкаловый микроскоп и оптический микрометр. В шкаловом микроскопе интервал между младшим штрихом и индексом определяется при помощи специальной шкалы, совпадающей с плоскостью промежуточного изображения штрихов лимбов. Принцип работы оптических микрометров основан на свойстве плоскопараллельной пластины, клиньев и линз смещать проходящие

85

через них световые лучи. В соответствии с этим оптические микрометры могут быть: линзовые, клиньевые и с плоскопараллельными пластинами.

Механические осевые системы определяют принципиальную схему теодолита и в сочетании с другими механическими частями обеспечивают сохранение взаимного расположения геометрических осей в процессе измерений. Качество изготовления осей во многом определяет точность и надежность приборов; поэтому при изготовлении деталей осевых систем к ним предъявляют более жесткие требования, чем ко всем остальным деталям и узлам геодезических приборов.

Винты теодолита по их назначению разделяют на глухие, соединяющие детали прибора, и ходовые, которыми приводят прибор и его части в рабочее положение. Винты микрометренно-зажимного приспособления теодолита являются ходовыми. Они предназначены для визирования зрительной трубы, которое является одной из ответственных операций при измерении угла. Известны несколько типов конструкции микрометренно-зажимных приспособлений, среди которых наиболее широкое распространение получила конструкция соосного расположения зажимных и наводящих винтов, предложенная проф. Н.А. Гусевым.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие типы отсчетных устройств применяются в современных оптических теодолитах?

2.В чем состоит преимущество двухсторонней системы отсчитывания по сравнению с односторонней системой?

3.В каких марках теодолитов используются шкаловые микро-

скопы?

4.На чем основан принцип работы микрометра с плоскопараллельной пластинкой?

5.Какую геометрическую форму и имеет лагера горизонтальной оси современного оптического теодолита?

6.По каким признакам классифицируют оптические теоджо-

литы?

86

7.Объясните значение букв и цифр в шифре теодолита 3Т2КПА.

8.Каковы основные инструментальные погрешности теодоли-

тов?

9.По каким признакам классифицируют конструкции вертикальных осевых систем угломерных приборов?

10.Объясните устройство конструкции соосного расположения закрепительного и наводящего винтов зрительной трубы теодолита.

6.НИВЕЛИРЫ

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Отечественные нивелиры, разработка и выпуск которых определяется ГОСТ 10528-90 «Нивелиры. Общие технические условия» [4], могут быть разделены по двум основным признакам: точности измерений и конструктивному исполнению.

По точности нивелиры разделяют на три группы: высокоточные, точные и технические, а по конструктивному исполнению – на нивелиры с уровнем при зрительной трубе и нивелиры с компенсатором. Нивелиры точные и технические изготавливают со зрительными трубами прямого изображения и могут иметь горизонтальные лимбы.

Условное обозначение нивелиров состоит из буквенного обозначения – Н и значения средней квадратической погрешности измерения превышения на 1 км двойного хода. Если нивелир снабжен компенсатором и (или) лимбом, то в условное обозначение нивелира добавляется соответственно буква К и (или) Л. Например, условное обозначение нивелира с допустимой средней квадратической погрешностью измерения превышения на 1 км двойного хода 5,0 мм, с компенсатором и лимбом выглядит следующим образом: Н-5КЛ ГОСТ 10528.

Типы нивелиров, устанавливаемых согласно требованиям ГОСТ 10528-90, приведены в таблице 2.

87

Условное обозначение нивелирной рейки состоит из буквенного обозначения – РН, цифрового обозначения группы нивелиров, для которой она предназначена (для высокоточных нивелиров цифры 05, точных – 3, технических – 10),номинальной длины рейки и обозначения настоящего стандарта. В обозначении складных реек и (или) реек с прямым изображением оцифровки шкал после указания номинальной длины добавляют соответственно буквы С и (или) П. Пример условного обозначения для нивелирной рейки к техническим нивелирам, номинальной длиной 4000 мм, складной, с прямым изображением оцифровки шкалы принято следующим образом: РН- 10-4000 СП ГОСТ 10528.

В комплект принадлежностей входят также штативы: для высокоточных нивелиров ШН-160; точных и технических – ШР-120 или ШР-140. Буквы Ш, Н, Р в условном обозначении штатива обозначают соответственно: штатив, нераздвижной, раздвижной; число

88

– размер головки штатива (стороны треугольника), выраженный в мм.

6.2.КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НИВЕЛИРОВ

СУРОВНЕМ ПРИ ТРУБЕ

6.2.1. Уровни

Уровни, установленные на нивелире, предназначены для приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение. Для грубой и быстрой установки нивелира в рабочее положение используют круглые жидкостные уровни, а для точной установки – цилиндрические уровни.

Устройство жидкостных уровней.

Основными частями жидкостных уровней являются: чувствительный элемент – стеклянная ампула с жидкостью и оправа для установки уровня на приборе и защиты ампулы от внешних воздействий. По форме ампулы уровней подразделяются на круглые (сферические) и цилиндрические (трубчатые). Нуль-пунктом называется средняя точка ампулы. Осью круглого уровня является радиус сферической поверхности, проходящей через нуль-пункт. Осью цилиндрического уровня является касательная к внутренней образующей ампулы в нуль-пункте.

Ампулы цилиндрических уровней изготавливают из молибденового стекла, которое характеризуется высокой химической, термической и механической стойкостью, а также имеет малую шероховатость шлифованной поверхности. Лучшим наполнителем ампул служит этиловый наркозный эфир. Для установочных уровней применяют этиловый спирт. Ампулу запаивают после наполнения горячей жидкостью, после остывания которой ее объем сокращается и образуется пузырек уровня, заполненный парами жидкости. Нормальная длина пузырька при температуре +20º С составляет 0,3-0,4 длины ампулы. Уменьшение длины пузырька приводит к снижению чувствительности уровня, а длинный пузырек неудобен в работе. Поскольку изменение длины пузырька под влиянием температуры

89

нежелательно, то кроме простых цилиндрических ампул (АЦП) в геодезических приборах применяют компенсационные (АЦК) и регулируемые (АЦР) ампулы (рис. 55).

а

Рис. 55. Ампулы цилиндрических уровней:

а - простая; б - компенсационная; в – регулируемая

Компенсационная (обычно стеклянная) палочка, помещенная во внутрь ампулы, уменьшает объем наполнителя и препятствует таким образом изменению длины пузырька. Регулируемые ампулы имеют дополнительную камеру, в которую перепускают часть паров жидкости при удлинении пузырька или, наоборот, - впускают в основную камеру при уменьшении длины пузырька.

На ампулах нанесены равномерные шкалы. Интервал между штрихами шкалы равен 2 мм. В некоторых приборах, например маркшейдерских теодолитах, применяют реверсионные (поворотные) уровни, у которых имеются две шкалы, расположенные на противоположных сторонах поверхности ампулы. На рис. 56 приведены типы шкал жидкостных уровней.

Ампулы цилиндрических уровней характеризуются их типом, ценой деления, диаметром и длиной. Например, ампула типа АЦК с ценой деления 10", диаметром 14 мм, длиной 124 мм имеет обозначение: АЦК 10" - 14x124.

Ампула уровня должна быть закреплена в своей оправе неподвижно. Наиболее простой способ закрепления ампулы в оправе – заливка гипсом (для уровней с ценой деления более 30"). Для уровней с ценой деления менее 20" применяют конструкцию «плавающего» соединения ампулы с оправой. На ампулу надевают с двух концов колпачки из латуни или алюминия, закрепленные лаком или глетоглицериновым клеем. Каждый колпачок имеет три сферических выступа под углом 120º друг к другу; два выступа находятся внизу и несут массу уровня, а третий – вверху, на пружинном лепестке, который плотно прижимает ампулу к оправе.

90

а

б

Рис. 56. Типы шкал ампул уровней:

а- ампула круглого уровня; б - ампула цилиндрического уровня без нумерации;

в- нумерация от среднего нулевого штриха в обе стороны;

г- нумерация от крайнего штриха в одну сторону

Цена деления и чувствительность уровней

При симметричном расположении пузырька уровня относительно нуль-пункта, ось цилиндрического уровня занимает горизонтальное положение, а радиус кривизны ON R расположен в отвесной плоскости (рис. 57). Если наклонить ампулу уровня таким образом, чтобы пузырек сместился на одно деление, т.е. на величину дуги NN1 = 2 мм, то касательная в точке N1 - UU1 наклонится к оси

уровня UU1 на угол . Как видно из рис. 57, l R . Пусть =

30", тогда получим: R 0,002 206265 30 13,75 мм..

В зависимости от цены деления жидкостные уровни можно классифицировать следующим образом: установочные уровни с ценой деления 5-10'; технические с ценой деления около одной минуты; точные с ценой деления не более 30"; высокоточные с ценой деления не более 10". Для геодезических приборов изготавливают уровни с ценой деления 10±2'; 5±1'; 45±5"; 30±3"; 20±2"; 15±1,5"; 10±1".

91

части длины ампулы) и других факторов.

Цену деления уровня глухого нивелира определяют при помощи нивелирной рейки.

Устройство контактного уровня

Для повышения точности выведения пузырька цилиндрического уровня на середину ампулы в нивелирах и при вертикальном круге современных оптических теодолитов используют уровни с призменными системами (так называемые контактные уровни). Устройство контактного уровня рассмотрим на примере нивелира Н-3

(рис. 58).

Призмы 1 и 2 перекрывают правую половину пузырька, ограниченную линией АВ. Изображение концов пузырька через прямоугольную призму 3 при помощи микрообъектива 4 и ромб-призмы 5 строится в плоскости сетки нитей 6 и затем рассматривается через окуляр зрительной трубы 7. Поэтому в поле зрения трубы одновременно с рейкой видно изображение концов пузырька.

92