Вимоги до осьвих систем.

По конструкції осьові системи можуть мати систему вертикальних осей,яка дає:

1.Просте вимірювання кута (без перестановки лімба);

2.Повторювальна система осей (алідада може обертатись як разом з лімбом, так і окремо);

3.Теодоліт з вертикальними вісями, що дозволяє вимірювати кути у всіх комбінаціях (лімб переставляється від руки).

Відповідно до конструкції повторювальним теодолітом можна відповідно вести вимірюван-

ня кутів:

1.простого вимірювання кута між лівим і пра-

вим предметом;

2.способом повторень;

3.круговими прийомами і комбінаціями кутів.

У конструкції простого теодоліта лімб нерухо-

мий, обертається тільки алідада.

Такі конструкції теодолітів застосовуються

для малоточних робіт. В системі повторюваль-

ного теодоліта алідада і лімб обертаються як окремо, так і разом. Для цього є закріплений

гвинт алідади, що закріплює її з лімбом.

Така конструкція була розроблена Рейхенбахом. Конструкція має застосування в сучасних

теодолітах з урахуванням доопрацювання її вченим Бордо, який виключив “увлекание” лімба

за алідадою, що характерно для конструкції Рейхенбаха.

Найбільш сучасні конструкції осьових систем теодолітів мають можливість обертатись лімбу і алідаді окремо. При цьому лімб (осьовий круг) може обертатись безпосередньо руками або рукою через трибку.

 

22. Основні конструкції вертикальних осей.

Раніше вертикальні осьові системи виготовляли конічні. При цьому втулку і вісь виготовляли з одного матеріалу. Знизу була пружина або шарик (шарикопідшипник),

щоб розвантажити вісь і зробити роботу легкою. Сучасні конструкції мають

циліндричну форму.

Рис.7.1. Сучасна конструкція вертикальної осі геодезичного приладу

1 – вісь;

2 – втулка;

3 – виступи;

4 – шарикопідшипник;

5 – зазор.

Вісь виготовляють з високосортної сталі, а втулку – з бронзи. Вісь і втулка виготовляється з виступами і їх величина має не більше 1 мкм. Туди (у виступ) потрапляє змазка.

Вимоги до вертикальних осьових систем:

1) Для забезпечення легкості і стабільності обертання осі мають бути довгими. Їх довжина має бути в 2-3 рази більше від товщини.

2) Вісь має вставлятись у втулку нещільно, а з певним зазором. Величина зазору .

3) Доторкання вісі і втулки робиться не по всій висоті, а тільки окремими кільцями.

4) Вісь і втулка мають бути добре відшліфованими і відполірованими.

5) Між втулкою і віссю вводиться тонкий шар змазки (приблизно ).

Основні вимоги до вертикальних осьових систем до нівелірів:

За конструкцією вісь може бути циліндричною або конічною, як в теодолітах. Проте, висота вісі є значно меншою, тому і стабільність її обертання буде гіршою. Однак, похибки визначення перевищень не буде, тому що конструкція нівеліра має елеваційний гвинт, за допомогою якого при кожному наведенні на рейку положення візирної вісі виставляється перпендикулярно вісі циліндричного рівня.

Вплив невертикальності осьової системи на точність зняття відліку.

Похибку у відлік визначають за формулою:

(7.1), де

- невертикальність осьової системи;

- вертикальний нахил зорової труби при візуванні на предмет.

Наприклад, якщо невертикальність осьової системи (1,5мкм) при довжині осьової системи , тоді .

Якщо кут нахилу складає , то похибка у відлік буде . Начеб-то ця величина є незначною, але слід враховувати, що вона не визначається при роботі при двох кругах (КЛ і КП). Тим більше, що вона залежить від кута .

Тому, перед початком роботи необхідно перевірити правильність роботи вертикальної осьової системи. Це робиться так:

1) Перевіряється циліндричний рівень;

2) Слід відгоризонтувати прилад у двох взаємноперпендикулярних напрямах. При цьому слід враховувати, що прилад знаходиться в горизонті.

3) Обертають алідаду приблизно через і слідкують за положенням бульбашки рівня. Вона не повинна сходити з середини більше чим на 2 поділки.

 

23. Типи компенсанорів в нівелірах.

Компенсатор – це пристрій у самовстанівних нівелірах для автоматичного утримання лініх візування у горизонтальному положенні. Під час нахилу зорової труби на малий, до десятків мінут кут компенсації, компенсатор повертає лінію візування в горизонтальне сположення, якщо кут нахилу перевищує допустиму величину кута компенсації, то компенсатор не працює.

- Теоретична сутність устроїв компенсації.

Рис.7.2. робота компенсатора

При нахилі зорової труби на кут промінь переміститься вверх (або вниз) на величину (7.2), або для малих кутів : (7.2), де - фокусна відстань. Щоб промінь не сходив з горизонтальної сітки ниток, необхідно:

- Змінити напрям візирного променя або положення сітки ниток.

Цього можна досягти за допомогою спеціального устрою – компенсатора, який розташовується в точці К0. Кут відхилення має регулюватися таким чином, щоб задовільнити рівнянню: .(7.4)

Величина (7.5) називається збільшенням або кутового кратністю компенсатора і залежить від точки розташування компенсатора . Взагалі може бути шість положень т. К(а, б, в, г, д, е):

Рис.7.3. Положення точки К

Аналогічні пристрої, але з метою автоматичного утримання лінії візування у прямовисному положенні мають самовстановні оптичні центрири. Існують різні конструкції компенсаторів, але кожний з них є механічним або рідинно-механічним маятником, який розташований у зоровій трубі між об’єктивом і окуляром. Крім маятника, у компенсатора є ще демпфер – пристрій для гасіння коливань маятника.

Точка а – компенсатор знаходиться перед об’єктивом, тобто в паралельному пучку променів;

Точка б – компенсатором є об’єктив.

Точка в – компенсатор знаходиться між об’єктивом і фокусною лінзою, тобто в збіжному пучку променів.

Точка г – компенсатором служить фокусна лінза.

Точка д – компенсатор знаходиться між фокусною лінзою і окуляром, тобто в збіжному пучку променів.

Точка е – компенсатором служить окуляр.

При , тобто т.к. повинна збігатися з головною точкою об’єктива.

При , і взагалі при конструюванні дотримуються умови, щоб .

Всі конструкції компенсаторів працюють на одній з двох умов:

1.Сила тяжіння;

2.Вільна рідина.

У віддалемірних насадках компенсатор – це оптичний пристрій. Компенсатор при алідаді вертикального круга теодоліта – це оптичний пристрій, який заміняє рівень і автоматично зберігає значення місця нуля вертикального круга для малих нахилів вертикальної осі теодоліта.

24. Маятникові компенсатори нахилу.

Найбільш простою конструкцією такого типу є гойдаюча сітка, що закріплена на трьох тонких металевих нитках, що мають довжину S=f, тобто n=1.

Рис.7.4. Принципова схема компенсатора «гойдаючи сітка»

1- об¢єктив;

2 – окуляр;

3,4 – пентапризма (пентаблок);

5 – гойдаюча сітка.

Під силою тяжіння сітка займає різне положення, але оптична вісь завжди буде прямовисною. В даному випадку конструкція нівеліра має бути вертикальною.

Більше впровадження мають конструкції компенсаторів з одним або двома дзеркалами, що гойдаються. Наприклад, при конструкції одного дзеркала його положення розташовується під кутом 45⁰.

 

Рис.7.5. Компенсатор з одним дзеркалом

1 – дзеркало;

2 – маятниковий пристрій;

3 – демпфер для гасіння коливань.

Більш точним є маятник із двох дзеркал, перше з яких закріплюється на двох нитках або чотирьох. Дзеркало 1 закріплюється на двох нитках або чотирьох, а дзеркало 2 скріплюється з корпусом. Зорова труба такого нівеліра буде ломаною, а підвіс виконується так, щоб . При нахилі нівеліра на кут дзеркало 2 також змінюється на кут , сітка ниток теж змінюється на кут (вверх або вниз).

 

Рис7.6. Компенсатор з двома дзеркалами

Дзеркало 1 при цьому змінить своє положення на кут промінь Е змінить своє положення відносно вертикалі на відповідний кут. В кінцевому варіанті віддзеркалений промінь від дзеркала 2ще змінить кут на і попаде на сітку ниток в точку К. Такий компенсатор застосований в конструкції нівеліра НЗК-1 та інших (конструктор Чусєв. Діапазон компенсування ).

Для деяких типів нівелірів в якості гойдаючого елемента застосовується призма БР-180⁰. Така конструкція застосована в нівелірі Ni-007. Він має вертикальну конструкцію висотою = 400мм; окуляр – знизу; об¢єктив – зверху. Для нього відстань S= .

 

Лекція №8

25. Компенсатори нахилу з рівнем.

Для нівеліра Ni-4 застосована ампула рівня в прохідному світлі.

1- лупа;

2- окуляр;

3- рівень з бульбашкою;

4- пентапризма БП-90⁰;

5- захисне скло;

6- об¢єктив;

7- напівпрозоре плоскопаралельне скло.

Рис.8.1. Компенсатор нахилу з рівнем

Принцип роботи: через лупу 1 по рівню 3 грубо приводять прилад у робочий стан. Це значить, що за допомогою круглого рівня 3 його бульбашка буде близько до середини. Далі бульбашка діє як сферична лінза. При нахилі приладу бульбашка відхиляється, але при цьому змінює напрям вихідного променя, так, що останній буде прямовисним.

В багатьох конструкціях нівелірів бульбашка рівня є “0-індексом”, по якому знімають відлік по рейці. Принципова схема дії, наприклад, в нівелірі Стодолкевича НС-2, така: горизонтальний промінь, що проходить через об¢єктив буде перпендикулярний до радіуса кривизни бульбашки рівня.

, (8.1); , (8.2) , (8.3); , (8.4) Підставимо (8.3), (8.4) в (8.2).

, (8.5) , (8.6); a₁=a (8.7)

А1

Рис.8.2. Компенсатор у нівелірі Стодолкевича

Горизонтальний промінь А1, що проходить через ОБ-1 і промінь, що проходить через ОБ-2, перпендикулярні до радіуса ампули r.

Конструкція також має додаткове дзеркало 1 і об¢єктив Об₂. При нахилі приладу на кут a₁ бульбашка рівня також змінить своє положення на кут a. Зображення середини бульбашки за допомогою дзеркала та об¢єктива Об₂ змінить своє положення в фокальній площині (площині сітки ниток) на величину l ₁. Ця величина з величиною зміни положення бульбашки l зв¢язана відношенням (1), де Г – кратність об¢єктива Об₂. З (1) маємо (2). Одночасно з малюнка можна записати (3), (4). Підставимо (3), (4) в (2), отримаємо (5).

Конструктивно легко підібрати, щоб значення фокусної відстані f¢ дорівнювало б добутку радіуса кривизни r на збільшення об¢єктива Об₂, тобто f¢=rГ^х (6). Тоді a₁=a. Це значить, що при нахилі нівеліра на кут a₁ бульбашка відхиляється на той самий кут (позначений a). Лінія індекса бульбашки передається в поле зору нівеліра (розглядається через окуляр і є індексом для зняття відліку по рейці). Така ідея реалізована і в нівелірі НС-3.

Рис.8.3. Врахування лінії індекса

При нахилі зорової труби на кут a1 бульбашка рівня зійде з нуль-пункта на віддаль l, що відповідає цьому куту. L1=Г^хl, де Г^х – збільшення ОБ-2. Але l1=f`*a1, а l=r*a1

 

26. Принцип дії рідинних компенсаторів. Види демпферування.

Рідинні компенсатори конструюють так, що рідина дає оптимальний клинок з перемінним значенням заломлюючого кута, який змінюється в залежності від нахилу приладу. Для розрахунків компенсатора можна прийняти формулу, яка випливає з малюнка:

 

(8.8), де n – показник заломлення оптичного клинка.

Рис.8.4. Геометрична схема дії рідинного компенсатора

 

Такий принцип реалізується в багатьох конструкціях нівелірів, де застосовують декілька рідинних компенсаторів, розташованих по вертикалі. Компенсатори застосовують як в нівелірах так і в приладах вертикального проектування.

Демпферування – це процес стабілізації.

В компенсаторах маятникового типу застосовують повітряний демпфер, що виконаний у вигляді циліндра з вільно переміщуваним в середині його поршнем. Зазор між поршнем і циліндром дуже малий.

Використовують і магнітні демпфери, де коливання маятників гасять за допомогою вихрових струмів, що виникають в результаті індукції.

В рідинних компенсаторах гасіння коливань проходить тільки за рахунок в¢язкості рідини.

 

 

27. Ексцентриситет алідади і лімба, його вплив.

Походження ексцентриситета.

Внаслідок неможливості точного виготовлення і складання оптичних деталей теодоліта система його вісей обладнання не може бути зцентрована абсолютно точно. В цьому випадку можуть не збігатися центр обертання лімба з центром обертання алідади.

 

М – центр поділок лімба;

Л – центр обертання лімба;

Л

M

lЛ

А - центр обертання алідади.

1.

lA

Центр обертання алідади

A

(т. А) з центром поділок лімба (т. М).

Рис.8.5. Лімб і алідада

 

Величину цього не збігання називають ексцентриситетом алідади.

2. Центр обертання лімба (т. Л) не збігається з центром поділок лімба (т. М). Величину цього не збігання називають ексцентриситетом лімба.

3. Не збігання осей обертання алідади (т. А) і лімба (т. М) називають ексцентриситетом осей.

Ексцентриситет може бути кутовий і лінійний.

Кутовий визначають з лабораторних досліджень (з побудованої синусоїди).

Лінійний розраховують за формулою, де є кутовий елемент ексцентриситету і радіус лімба.