ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Пример выполнения курсовой работы

Московский государственный университет геодезии и картографии

(МИИГАиК)

Кафедра геодезии

Техническое задание на разработку "Нивелира со средней квадратической погрешностью 0,5 мм на 1 км двойного хода для работы в условиях повышенной вибрации"

288

Содержание

Введение

1.Цель и стадии разработки

2.Назначение прибора и область его применения

3.Источники информации

4.Преимущественные условия эксплуатации

5.Технические требования

6.Типовая методика измерений (порядок работы на станции)

7.Аттестация и поверки

8.Требования к надежности

9.Требования по технике безопасности

10.Дополнительные требования Заключение Литература Приложения

Введение

С развитием строительства инженерных сооружений повышенной сложности, подземных коммуникаций и метро достаточно часто возникает задача выполнения нивелирных работ 1 и 2 классов, например, при наблюдении за осадками зданий при строительстве метрополитена, определении взаимного положения точек фундаментов объектов большой площади и др. Кроме того, работы приходится выполнять в неблагоприятных (для прибора) условиях. На строительных площадках геодезические приборы испытывают критические воздействия окружающей среды (влаги, ветра, солнечного нагрева, вибраций и др.). Зачастую приходится нарушать установленную методику измерений (например, увеличивать предельно допустимое неравенство плеч при нивелировании из-за отсутствия прямой видимости) [2, 3].

Указанные факторы снижают точность получаемых результатов измерений.

289

Поэтому уже на стадии проектирования прибора необходимо решить следующие задачи: изучить и проанализировать влияние дестабилизирующих факторов на нивелир, рейку и точность отсчитывания, усовершенствовать конструкции прибора, штатива и рейки, вводя виброизоляторы и амортизаторы, использовать новые материалы при изготовлении как прибора, так и принадлежностей к нему [3].

1. Цель и стадии разработки.

Целью данного Технического задания является разработка нивелира со средней квадратической погрешностью 0,5 мм на 1 км двойного хода для работы в условиях повышенной вибрации.

Стадия разработки - создание опытного образца прибора.

2. Назначение прибора.

Разрабатываемый прибор должен быть высокоточным. Его предполагается использовать для нивелирования 1 и 2 классов при инженерных и изыскательских работах в горных районах, на строительных площадках, в городских условиях (в непосредственной близости от источников вибраций), при строительстве метрополитена и автомагистралей.

3.Источники информации.

1)патент РФ № 2005229, МКИ F16 F11/00. Фрикционнодемпфирующая стойка подвески/Х. Нейл Патон. Опубл. в Б.И.

№47-48 от 30.12.1993.

2)патент РФ № 2126916, МКИ F16 F1/40, 9/00. Способ гашения колебаний/Харченков B.C., Погонышев В.А., Матанцева В.А. и др. Опубл. в Б.И. № 6 от 27.02.1999.

3)патент РФ № 2034185, МКИ F16 F11/00. Виброизолятор/Быць Ю.А., Смирнов М.В., Шувалов В.Н. и др. Опубл.

вБ.И. № 12 от 30.04.1995.

4)патент РФ № 2179669, МКИ F16 F13/00. Виброизолятор/ Белый Д.М., Беликов Г.В. Опубл. в Б.И. № 5 от 20.02.2002.

5)патент РФ № 2166137, МКИ F16 F11/00. Упругодемпфирующий элемент/Дергачев Э.П. Опубл. в Б.И. № 12 от 27.04.2001.

6)патент РФ № 2017025, МКИ F16 F1/40. Демпфер/Шопа В.М., Величкович С.В., Кравец П.Е. и др. Опубл. в Б.И. № 14 от 30.07.1994.

7)патент РФ № 1605655, МКИ F16 F13/00. Виброизолирующая подвеска/Князев Ю.Б., Чураков Ш.А., Савин В.А. Опубл. в Б.И. № 21 от 15.11.1994.

Копии изобретений приведены в Приложении.

290

4. Преимущественные условия эксплуатации.

Температура воздуха - ± 20° С, Давление - 760 ± 40 мм рт. ст., Влажность - до 80%, Амплитуда вибраций - 0,01 -г- 0,3 мм, Частота вибраций - 4 200 Гц,

Освещенность - на уровне дневного рассеянного света.

5.Технические требования.

1)Средняя квадратическая погрешность измерения превы-

шений - не более 0,5 мм на 1 км двойного хода,

2)Средняя квадратическая погрешность измерения превышения на станции:

при расстоянии от нивелира до реек 30 м - не более 0,15 мм, при расстоянии от нивелира до реек 50 м - не более 0,20 мм,

3)Увеличение зрительной трубы - 42х,

4)Диаметр объектива - 50 мм,

5)Угол поля зрения по вертикали - 55',

6)Фокусное расстояние телеобъектива - ~ 400 мм,

7)Коэффициент нитяного дальномера — 100 ± 1%,

8)Наименьшее расстояние визирования - 2 м,

9)Цена деления установочного круглого уровня - 2',

10)Цена деления цилиндрического уровня при трубе - 15",

11)Прибор должен иметь оптический микрометр с ППП,

наклоняющейся на угол 15°,

12)Цена деления барабанчика оптического микрометра - 0,05 мм,

13)Количество делений шкалы оптического микрометра - 110,

14)Масса прибора - не более 6 кг.

15)Прибор должен иметь контактный уровень,

16)Вертикальная осевая система должна быть цилиндрического типа,

17)Рейки должны быть на инварной полосе, штриховыми, оснащены круглыми уровнями с ценой деления 10", расстояние между серединами штрихов равно 5 мм.

6. Типовая методика измерений (порядок работы на станции).

При измерениях необходимо соблюдать правила, установленные инструкцией по нивелированию I и II классов [1, 5]:

1)Вращением подъемных винтов по установочному уровню тщательно привести в отвесное положение ось вращения нивелира;

291

2)Ориентировочно навести зрительную трубу на рейку и закрепить зажимной винт;

3)Вращением диоптрийного кольца окуляра добиться резкого изображения сетки нитей;

4)Наблюдая в окуляр, наводящим винтом навести зрительную трубу на основную шкалу рейки;

5)Барабанчиком оптического микрометра установить отсчет по микрометру, равный 50;

6)Элевационным винтом приближенно совместить концы пузырька контактного уровня, произвести дальномерные отсчеты по трем нитям сетки, для вычисления расстояния до рейки необходимо полученную в полудециметрах разность отсчетов умножить на коэффициент нитяного дальномера 100;

7)Точно совместить концы пузырька контактного уровня

ибарабанчиком оптического микрометра навести биссектор сетки нитей на ближайший штрих основной шкалы рейки;

8)Отсчитать по рейке и по шкале оптического микрометра;

9)Наводящим винтом навести зрительную трубу на дополнительную шкалу, установить барабанчиком отсчет 50, повернуть элевационный винт примерно на четверть оборота и снова точно совместить концы пузырька;

10)Барабанчиком оптического микрометра навести биссектор сетки нитей на ближайший штрих дополнительной шкалы и отсчитать по рейке и по шкале оптического микрометра;

11)Навести зрительную трубу на вторую рейку и повторить пп. 2 ч- Ю.

7.Аттестация и поверки прибора.

Аттестацию и поверки комплекта необходимо выполнить согласно инструкции /1/, при этом полные лабораторные исследования необходимо выполнять при получении прибора с завода, после ремонта, а также по мере необходимости.

Перед выездом на полевые работы необходимо выполнить следующие поверки: внешний осмотр прибора и реек, поверки установочного и цилиндрического уровней, исследовать цену деления барабанчика оптического микрометра для разных расстояний до рейки.

В течение полевого сезона необходимо: поверку установочного уровня выполнять ежедневно, исследование угла i первые семь дней производить ежедневно. Если значение его постоянно, то далее исследование осуществлять не реже од-

292

ного раза в 15 дней. При работе в горах и на геодинамических полигонах - каждые 7 дней, исследование цены деления барабанчика оптического микрометра выполнять один раз в два месяца.

Исследования реек следует выполнять, например, на компараторе МК-1 или при помощи контрольных ("женевских") линеек.

8. Требования к надежности.

Прибор должен обеспечивать работу с заданной точностью измерений в течение всего полевого сезона.

9. Требования по технике безопасности.

После окончания работы зимой внесенный в помещение прибор нельзя сразу вынимать из укладочного ящика, так как могут запотеть поверхности оптических деталей. После окончания работы летом в сырых условиях укладочный ящик необходимо сразу открыть, чтобы не создавать парниковый эффект. Не допускать хранение прибора в сырых, непроветриваемых помещениях и при значительных колебаниях температуры.

10.Дополнительные требования.

Вкаждом конкретном случае при составлении Технического задания могут быть установлены дополнительные требования, улучшающие качество работы прибора, упрощающие его конструкцию или расширяющие его функциональные возможности.

Заключение

При создании прибора отступление от характеристик, указанных в пп. 4, 5.1 и 5.2, недопустимо, остальные пункты могут быть дополнительно согласованы с разработчиком Технического задания.

Литература

1. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. - М.: Недра, 1990. - 175 с.

2. Кирьянов Ю.В., Комар Н.М. Влияние вибраций на устойчивость штативов. - Изв. вузов // Геодезия и аэросъемка. - 1984. - № 4. - С. 112 + 117.

293

3.Кирьянов Ю.В. Разработка и исследование методов ин- женерно-геодезических работ в условиях вибрации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.: МИИГАиК, 1984. - 248 с.

4.Ленк Л., Ренитц Ю. Механические испытания приборов

иаппаратов. - М.: Мир, 1976. - 270 е., ил.

5.Нивелир Н-05. Паспорт. Изюмский приборостроительный завод. - 31 е., ил.

Приложения к курсовой работе

Приложение 1

Проверки и испытания нивелира на вибрационные воздействия

Основной целью испытаний является выявление параметров вибраций, влияющих на горизонтальность визирной линии, зависящей от положения пузырька цилиндрического уровня, и, как следствие, на точность измерений.

В качестве источника вибрации может быть использован электродинамический стенд ВЭДС-200 с рабочим диапазоном частот 4 -з- 5000 Гц [3, 4].

Испытуемый нивелир необходимо установить и закрепить на столе вибростенда, затем задать вибрацию требуемой амплитуды А в диапазоне частот f, установленных в Техническом задании (в нашем случае 4 200 Гц). Наблюдение за положением концов пузырька контактного уровня выполнить на фиксированных частотах. Амплитуду вибраций стола вибростенда увеличивать до тех пор, пока концы пузырька не начнут расходиться или расплываться. В этом положении фиксировать амплитуду вибраций.

294

Исследования нивелиров Н-05 и Н-3, выполненные по указанной выше методике, показали [2, 3]:

1) концы пузырька контактного уровня могут расходиться, совместить их не удается (рис. 1,а (205)),

Рис. 1 (205). Схема изменения положения пузырька контактного уровня под действием вибраций

2) длина пузырька может увеличиваться на 3 5 делений шкалы уровня (рис. 1,6, в (205)),

3)концы пузырька контактного уровня могут расплываться или исчезать (рис. 1,г, д (205)),

4)пузырек может совершать хаотическое движение в ампуле уровня (рис. 1,е (205)).

Наблюдения за изображением вибрирующей рейки выполняются в том же диапазоне частот, при этом фиксируется амплитуда вибрационного воздействия, при которой изображения штрихов рейки начинают расплываться или сливаться.

На рис. 2,а, (206) приведены амплитудно-частотные характеристики нивелиров Н-05 и Н-3. Здесь пунктирной линией обозначены амплитуды вибраций, при которых пузырек уровня невозможно привести в нуль-пункт. Сплошной линией обозначены амплитуды вибраций, при которых наблюдается смаз изображения штрихов рейки, вызванный колебанием визирной оси прибора.

Из графиков видно, что в диапазоне частот 20 200 Гц отсчитать по рейке из-за смаза изображения практически невозможно уже при амплитудах вибраций, превышающих 10 -s- 20 мкм [3].

295

Приложение 2

Влияние вибраций на точность отсчитывания по рейке. Для учета влияния вибраций на точность измерений произ-

водились исследования средней квадратической погрешности отсчета шотс по рейке [3], которая возникает из-за неточного визирования или введения изображения штриха рейки в клиновидный биссектор сетки нитей.

Исследования нивелиров Ni-007 и Н-05 были выполнены в нормальных условиях и в условиях действующей вибрации.

Погрешность т о т с вычислялась по формуле [3]:

5 1,8

тотс ~ W + SW Т'

Для расстояния S = 4 м при увеличении зрительной трубы

нивелира Н-05 W = 42х, шотс равнялась 0,016 мм, при увеличении зрительной трубы нивелира Ni-007 W = 32х, т о т с равня-

лась 0,020 мм. При этом задавались вибрации с частотами 20 Гц, 50 Гц и 80 Гц и амплитудой, близкой к граничной (т.е. при которой наблюдался смаз изображения штрихов рейки). Для исключения личных погрешностей наблюдателя измерения выполнялись на разной высоте рейки (высота рейки изменялась по индикатору часового типа).

296