1.4.4.4. Выверка горизонтальности

При выверке горизонтальности конструкций (опорных плит, валов и т.п.) определяют отметки характерных точек оборудования. Такими точками обычно являются верх плиты, образующей цилиндра вала, шейки подшипника и др.

В настоящее время в практике монтажных работ для выверки горизонтальности (вертикальности и прямолинейности) используют контрольную (поверочную) линейку длиной от 1 до 6 м и накладной уровень с ценой деления 0,05—0,1 мм/1 м. Линейку устанавливают только на обработанную поверхность.

Форма основания уровня зависит от формы выверяемой конструкции. Так например, для выверки горизонтальности валов, роликовых транспортеров удобен уровень с призменным основанием (рис. 33).

Уровень с плоским, особенно с рамным основанием (рис. 34), содержащий два взаимно перпендикулярных уровня с микрометрической головкой, можно использовать не только для выверки горизонтальности и вертикальности, но и для контроля параллельности и перпендикулярности плоскостей (граней) конструкции.

Горизонтальность конструкций с размерами более 3 м эффективно контролировать при помощи нивелирования (геометрического и гидростатического).

Рис.33.Уровень с призменным основанием: 1-цилиндрический уровень; 2-винт микрометра; 3-основание.

Для нивелирования недоступных маркированных точек оборудования, особенно в процессе эксплуатации, удобно использовать широкопредельный оптический микрометр с зенит-прибором. Микрометр состоит из пентагонального зеркала, закрепленного на вертикальной направляющей — зубчатой рейке, с которой в постоянном зацеплении находится барабан со шкалой. Один оборот барабана соответствует цене деления нивелирной рейки (5 или 10 мм). Число оборотов барабана фиксирует счетчик оборотов. В результате создается возможность измерения величины смещения визирной линии нивелира по высоте в диапазоне до 50—70 мм с точностью 0,01 мм. Такая конструкция нивелира разработана в КИСИ Н.И. Тарасенко.

Рис. 34. Уровень с рамным основанием:

1 — винт микрометра; 2 — основание; 3 — цилиндрический уровень

В массовом монтажном производстве вместо нивелира часто используют теодолит с компенсатором при вертикальном круге. В теодолите типа Theo010 В погрешность приведения визирной оси по месту нуля в горизонтальное положение составляет не более 2", что при работе в радиусе 20 м дает погрешность не более 0,2 мм. В этой связи перспективно создание комплексного прибора теодолит-нивелира со зрительной трубой, снабженной компенсатором, который можно включать при горизонтальном положении трубы и пользоваться как нивелиром, и выключать (арретировать), когда прибор работает как теодолит.

Все это подтверждает наш вывод о том, что современному строительно-монтажному производству необходим комплекс приборов, пригодных для выполнения разнообразных контрольных геодезических процессов: зенит-приборы с пентагональной насадкой, теодолит-нивелиры, навесные лазерные приставки.

Нивелируемые точки оборудования выбирают, как правило, в узлах сопряжения конструкций, на опорных частях, в местах ожидаемого наибольшего прогиба (между опорами), в характерных сечениях и т.п. Расстояние между нивелируемыми точками колеблется от 1—2 м на опорных плитах оборудования (реактор, насос) до 5—10 м на направляющих и подкрановых путях. На опорных кольцах нивелируемые точки выбирают симметрично на диаметрах (по 4, 8, 12 или 16 точек) на ближней и дальней кромке, на направляющих — симметрично в одном сечении, ярусе и т.п. Отметки точек определяют, как правило, с одной станции (от одного горизонта) при несоблюдении равенства расстояний до задней, передней и промежуточных точек. Это обстоятельство обусловливает жесткие требования к юстировке нивелира (допускается погрешность непараллельности линии визирования и оси уровня 5—10"), к производству измерений на малой высоте прибора с короткими рейками, шлифовке мест установки реек, оборудованию реек шлифованными опорными пятками, использованию широкопредельного микрометра для наведения зрительной трубы на один и тот же штрих рейки и др.

Основными погрешностями нивелирования являются: т_ур — приведения линии визирования в горизонтальное положение, т_нав — наведения углового биссектора на штрих рейки, т_s — неравенства расстояний до реек (разность плеч), т_о — отсчета по микрометру, m_р — установки рейки.

Влияние первых трех погрешностей можно рассчитать по формулам:

; ;,

где — цена деления уровня; s — расстояние до рейки; (s₂ — s₁) — разность расстояний до задней и передней реек; v_y, v_н— увеличение оптической системы контактного уровня и зрительной трубы нивелира; I — угол непараллельности визирной оси и оси уровня.

Погрешности т_о и т_р принимаются равными 0,05 и 0,1 мм.

Общую погрешность взгляда и превышения рассчитывают по формулам

.

Последняя формула учитывает погрешности взглядов на две рейки и измерение превышений дважды (по основной и дополнительной шкалам).

Следует подчеркнуть, что точность прецизионного нивелирования в большой мере зависит от условий выполнения измерений. Для монтажной площадки характерно большое скопление металлических конструкций, подвергающихся летом сильному солнечному нагреву, а зимой большому охлаждению (температура металла, как правило, на 4—6 °С выше летом и ниже зимой, чем температура воздуха) и являющихся источником рефракционных искажений. П.В. Павлив разработал метод механического учета рефракции в турбулентной атмосфере путем наведения углового биссектора сетки на нижнее изображение колеблющегося штриха, а не на ось симметрии колебания этого штриха (середина между нижним и верхним изображением), как это принято в настоящее время. Способ позволяет не только повысить точность нивелирования в турбулентной атмосфере, но, главное, производить работы в течение всего дня.

При монтажных работах для выведения контролируемых точек на заданный проектный уровень используют подкладки, винтовые домкраты, гидравлические подъемники. Контроль высоты подъема производят нивелиром по рейке или при помощи индикаторной подставки, включающей опорную плиту, стойку, консоль и индикатор часового типа. Для укрепления на конструкции оборудования опорная плита подставки снабжена магнитным основанием. Для нивелирования направляющих машин, особенно в процессе эксплуатации, применяют различные конструкции гидростатических профилографов. В Японии для нивелирования конструкций небольшой протяженности применяют профилограф, схема действия которого состоит в следующем. Параллельно с исследуемой поверхностью устанавливается лоток с жидкостью, создающей искусственный горизонт — поверхность относимости. По направляющей перемещается каретка, снабженная шпинделем с измерительным наконечником, контактируемым с исследуемой поверхностью. Вертикальные перемещения измерительного наконечника передаются через изоляционные пластины и колонки на диск, являющийся одной из обкладок конденсатора. Другой обкладкой конденсатора служит поверхность жидкости. Разность уровней определяется по разности измеренных емкостей. Высокая чувствительность емкостных преобразователей обеспечивает высокую точность измерения малых превышений.