Лабораторна робота 9

Тема: Вивчення нівеліра Н-3К

Мета роботи: вивчити будову нівеліра Н-3К і навчитися виконувати повірки нівеліра.

Прилади і приладдя: нівеліри Н-3К, шашкові рейки.

Основні теоретичні положення

Компенсатор нівеліра Н-3К має такі характеристики:

- межа роботи не менше 15΄;

- помилка самовстановлення лінії візування не більше 0,5˝;

- систематична помилка роботи компенсатора на 1΄ нахилу осі нівеліра не більше 0,3˝;

- час затухання коливань підвісної системи не більше 2 секунд.

Основні параметри нівеліра Н-3К такі ж, що і у нівеліра Н-3. Зовнішній вигляд приладу показано на рис. 9.1.

Рисунок 9.1 – Нівелір Н3К

Приблизна установка візирної лінії в горизонтальне положення в нівеліра Н-3К виконується підіймальними гвинтами з укрупненим кроком різьби за допомогою круглого рівня з ціною ділення 10΄. Труба нівеліра має внутрішнє фокусування, вона обертається відносно підставки на циліндричній осі з розвантаженим підшипником. Зміна фокусування здійснюється головкою 2. У оправі сітки ниток є два гвинти, які дозволяють при юстуванні візирної осі зміщувати у вертикальному напрямку сітку ниток. Точне візування на рейку здійснюється обертанням маховика безкінечного навідного гвинта. При грубому наведенні нівеліра на рейку труба встановлюється у потрібному напрямку досить надійно без закріпного гвинта.

Рисунок 9.2 – Оптична схема зорової труби

На рис. 9.2 представлена оптична схема зорової труби, яка має трилінзовий об΄єктив 1, фокусуючу лінзу 2, сітку ниток 4, нанесену на скляну пластину, і окуляр 5. Між фокусуючою лінзою і сіткою ниток розміщений призменний компенсатор, який встановлює візирну лінію у горизонтальне положення при нахилі осі обертання приладу в межах 15΄.

Компенсатор складається з двох прямокутних призм 3 і 6 та служить для передачі зображення в площину сітки ниток. Призма 6 підвішена до верхньої частини корпуса нівеліра на двох парах стальних ниток, що перехрещуються. Система підвіски помножуюча: відношення верхньої і нижньої сторін трапеції, утвореної нитками підвіски дорівнює 1/3.

Компенсатор має обмежувач, який оберігає нитки підвіски від розривів. Коливання компенсатора гасяться заспокоювачем (демпфером) поршневого типу. Особливістю компенсатора є те, що в ньому миттєвий полюс обертання призми 6 суміщений з серединою його відбиваючої грані і з центром ваги підвіски, який знаходиться на пересіченні ниток. Такий устрій забезпечує постійність фокусування і підвищення точності роботи компенсатора, оскільки в цьому випадку зберігається постійність віддалі від відбиваючої грані призми до сітки ниток при нахилах труби нівеліра.

Повірки і дослідження нівеліра

Огляд нівеліра і рейок

При одержанні нівеліра і рейок виконавець повинен ретельно оглянути і впевнитись у їх повній справності. Під час огляду нівеліра звертають увагу на справність всіх його частин, а також на відсутність хитань у підіймальних, закріпних і навідних гвинтах іржі і раковин на металічних частинах.

Візуально перевіряють чистоту оптичних деталей зорової труби контрастність і чіткість одночасного зображення всіх ниток сітки, плавність обертання окуляра і головки, яка переміщує фокусуючу лінзу; можливість точного фокусування на вибраний предмет і на якість зображення, яке дає труба.

Перевіряють кріплення всіх рухомих частин нівеліра та наявність стопорних гвинтів. Виправні гвинти повинні займати середнє положення.

Необхідно впевнитись, що при приведенні настановного (круглого) рівня на середину підвісна система компенсатора і демпфер працюють.

Перевіряють справність штативу, оглядають, чи підходить становий гвинт до нівеліра. Підтягують всі гвинти, гайки і провіряють стійкість штативу. Якщо планується працювати нівеліром з компенсатором, то необхідно легким постукуванням по штативу визначити, чи не змінюється відлік на рейці.

Повірка і регулювання обертання підіймальних гвинтів

При міцно закрученому становому гвинті підіймальні гвинти підставки нівеліра повинні обертатись легко і плавно. Якщо їх обертання важке чи навпаки дуже легке, то необхідно відрегулювати їх хід. Для цього:

- встановлюють нівелір на штативі, приводять у робоче положення і обертають підіймальний гвинт до тих пір, доки боковий зовнішній отвір підіймального гвинта не суміститься з отвором внутрішньої гайки регулювання;

- шпилькою, яку вставляють у ці отвори, обертають весь гвинт до тих пір, доки його обертання не буде нормальним. Після виправлення обертання першого підіймального гвинта регулюють наступний. Регулювання підіймальних гвинтів здійснюють шляхом деяких виправлень і проб ходу кожного гвинта.

Повірка плавності обертання нівеліра навколо вертикальної осі

Для визначення якості обертання зорової труби нівеліра навколо вертикальної осі використовують допоміжний рівень з ціною ділення 10-15 сек. на 2 мм. Порядок досліджень такий:

- встановлюють нівелір на жорсткій основі і ретельно приводять його у робоче положення за допомогою циліндричного рівня;

- приводять трубу в положення 1 і беруть відліки по кінцях бульбашки рівня;

- поступово обертають нівелір навколо вертикальної осі на 720˚. При цьому через кожні 60˚ беруть відліки на кінцях бульбашки рівня. Перед тим, як взяти відлік, рівню дають заспокоїтись. У прямому ході трубу обертають за ходом годинникової стрілки, в оберненому – проти. Розходження між відліками, одержаними у прямому і зворотньому напрямах, на одних і тих же установках не повинні перевищувати 40˝.

Обертання нівеліра повинно бути легким і плавним, у іншому випадку необхідно провести чищення і змазування осей

Правила виконання чищення і змазування осі нівеліра вказані в описі приладу. Необхідно лише пам΄ятати, що:

- чищення і змазування вертикальної осі здійснюють у закритому чистому приміщенні, запобігаючи попаданню пилу і бруду на розібрані вісь і втулку нівеліра;

- вісь і втулку протирають тільки чистою, випраною матерією, трохи змоченою очищеним бензином, а потім витирають насухо;

- вісь і втулку протирають годинниковим маслом. При температурах нижче -20 ˚С використовують годинникове масло для низьких температур чи зовсім залишають без змазки.

Повірка і юстування установочного рівня

Повірку і юстування круглого установочного рівня (чи двох циліндричних) здійснюють таким чином:

- підіймальними гвинтами приводять бульбашку рівня в нуль-пункт;

обертають нівелір навколо вертикальної осі на 180˚;

- якщо бульбашка (бульбашки) відхилились від середини більше, ніж на 0,3 ділення рівня, то його приводять у початкове положення, переміщуючи виправними гвинтами рівня на половину дуги відхилення, а на іншу половину – підіймальними гвинтами;

- після цього знову обертають нівелір на 180˚;

- якщо бульбашка рівня знову зійде з нуль-пункта, то виконують повторне виправлення. Як правило, після двох, трьох виправлень бульбашка рівня при повороті на 180˚ залишається в нуль-пункті;

- після виправлень гвинти рівня повинні бути надійно закріплені.

Цю повірку виконують щоденно перед початком робіт, особливо ретельно цієї вимоги дотримуються при роботі нівеліром з компенсатором.

Ліквідація паралаксу сітки ниток

Повірку виконують у безвітряну погоду чи у приміщенні таким чином:

- на віддалі 10-15 м від виска встановлюють нівелір;

- ретельно приводять вертикальну вісь нівеліра за допомогою рівня у прямовисне положення;

- наводять вертикальну нитку сітки на нитку виска;

- якщо один кінець вертикальної нитки відходить від нитки виска більше, ніж на 0,5 мм, то виправляють установку сітки ниток. Попередньо необхідно відкріпити окулярну частину від корпуса зорової труби;

- відкріпивши закріпні гвинти приблизно на один оберт, пластину з сіткою ниток легенько повертають;

- після цього кріплять окулярну частину на зорову трубу і перевіряють положення вертикальної нитки. Поступово добиваються того, щоб вертикальна нитка сітки строго співпадала з виском;

- закріпивши гвинти, необхідно ще раз впевнитись, що положення вертикальної нитки не порушене. Після цього прикручують окулярну частину.

Перевірка установки середньої горизонтальної нитки

Повірку установки середньої горизонтальної нитки виконують таким чином:

- встановивши нівелір по круглому рівню у горизонтальне положення, наводять краєм середньої нитки на добре видиму точку, яка знаходиться на віддалі 10 м від нівеліра;

- поволі обертаємо трубу навідним гвинтом і стежимо, чи не сходить середня нитка з вибраної точки. При відхиленнях більше 2 мм виконують юстування.

Візирна вісь зорової труби повинна бути горизонтальна в межах роботи компенсатора

Повірку цієї умови виконують аналогічно як ”головну” повірку для нівеліра Н-3. При необхідності виправлення положення візирної осі виправними гвинтами сітки ниток добиваються відліку на рейці, розрахованого за формулою (8.2).

Після повірок нівеліра з компенсатором, виконують його дослідження. Розглянемо деякі з цих досліджень.

Визначення діапазону роботи компенсатора

Зорову трубу нівеліра встановлюємо в напрямку одного з підіймальних гвинтів і рейки. Рейку встановлюють на віддалі приблизна 75 м від нівеліра. Фіксують положення одного з будь-яких ребер підіймального гвинта. Для цього на вибраному ребрі і навпроти нього на підставці робимо мітки.

За допомогою підіймального гвинта нахиляємо зорову трубу нівеліра спочатку вверх, а потім вниз. При цьому величину нахилу визначаємо, виходячи з того, що поворот підіймального гвинта на одне ребро приводить до нахилу – 2΄.

Після кожного повороту підіймального гвинта беремо відлік на рейці.

Межею роботи компенсатора буде кут нахилу, при якому суттєво зміниться відлік на рейці.

Діапазон роботи компенсатора визначаємо при нахилі зорової труби вверх, вниз, вліво і вправо.

Згідно з паспортними даними нівеліра Н-3К діапазон роботи компенсатора повинен становити не менше 15΄.

Визначення середньої квадратичної помилки самовстановлення лінії візування і помилки недокомпенсації

На рівному майданчику вибираємо лінію довжиною 100 м і на її кінцях забиваємо два костилі для встановлення рейок.

Нівелір встановлюють у створі між рейками посередині лінії (різниця плеч не повинна перевищувати 1 м).

Почергово визначають перевищення при п΄яти положеннях бульбашки круглого рівня, які показані на рис. 9.3.

Спостереження виконуємо в такому порядку:

- вимірюємо перевищення між костилями при положенні бульбашки в нуль-пункті (кут нахилу осі нівеліра ν = 0) ;

- вимірюємо перевищення при поздовжньому нахилі труби нівеліра на кут + ν ( бульбашка рівня відхилена в бік задньої рейки);

- вимірюємо перевищення при поздовжньому нахилі труби нівеліра на кут - ν ( бульбашка рівня відхилена в бік передньої рейки);

- вимірюємо перевищення при поздовжньому нахилі труби нівеліра на кут + ν вправо при наведенні на задню рейку ( бульбашка рівня відхилена вправо);

- вимірюємо перевищення при поздовжньому нахилі труби нівеліра на кут + ν вліво при наведенні на задню рейку ( бульбашка рівня відхилена вліво).

Рисунок 9.3 – Положення бульбашки рівня

Вказані виміри складають один прийом. Таких прийомів виконують п΄ять. При цьому перед виконанням кожного прийому змінюють горизонт приладу.

Якщо середні значення перевищень отримані в положенні 2, 3, 4, 5 відрізняються більше.

Порядок виконання роботи

1 Користуючись описом, ознайомитись і вивчити будову нівеліра Н-3.

2 Освоїти порядок взяття відліку на рейці за допомогою нівеліра Н-3.

3 Виконати повірки нівеліра.

Звітність з роботи

1 Короткі відомості.

2 Відповіді на контрольні питання.

3 Результати взяття відліків на рейці.

4 Повірки нівеліра Н-3.

Контрольні запитання

1 Технічні характеристики компенсатора нівеліра Н-3К.

2 Принцип дії нівелірів з компенсаторами.

3 Опишіть будову нівеліра Н-3К.

4 Порядок огляду нівеліра Н-3К.

5 Як ліквідовують паралакс сітки ниток нівеліра Н-3К?

6 Як перевіряють установку сітки ниток нівеліра Н-3К?

7 Порядок перевірки установочного рівня нівеліра Н-3К.

8 Як перевіряють плавність обертання нівеліра осі?

9 Як перевіряють і виправляють плавність обертання підіймальних гвинтів?

10 Як визначають кут між горизонтальною площиною і візирною віссю нівеліра Н-3К?

11 Як досліджують діапазон роботи компенсатора нівеліра Н-3К?

12 Порядок визначення середньої квадратичної помилки встановлення візирної осі нівеліра і помилки недокомпенсації?