Устройство нивелиров с цилиндрическим уровнем

Наиболее распространенным и надежным прибором этого класса является точный нивелир Н-3 (рис.1.2), выпускаемый в настоящее время УОМЗ под маркой 2Н3Л. Он предназначен для нивелирования 3 и 4 класса, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и строительстве зданий и сооружений. На его примере рассмотрим устройство нивелиров с уровнем при трубе. Другие типы нивелиров аналогичной конструкции незначительно отличаются от Н-3.

Нивелир состоит из следующих основных частей: зрительной трубы; цилиндрического уровня 10; круглого уровня 7;подставки с тремя подъемными винтами 12.

а) б)

Рис.1.2. Точный нивелир Н-3

а) - вид со стороны круглого уровня, б) – вид со стороны цилиндр. уровня

1.Окуляр. 2.Корпус зрительной трубы. 3.Мушка. 4.Объектив.

5.Кремальера (головка трибки). 6. Наводящий винт зрительной трубы. 7.Круглый уровень. 8.Исправительный винт круглого уровня. 9.Элевационный винт. 10.Цилиндрический уровень. 11.Коробка цилиндрического уровня. 12.Подставка. 13.Подъемный винт. 14.Пружинящая пластина с резьбовой втулкой. 15.Винт. 16.Закрепительный винт зрительной трубы.

Зрительная труба (рис.1.3) состоит из объектива 1, окуляра 2 плосковогнутой фокусирующей линзы 3, которая перемещается в зрительной трубе с помощью кремальеры 5. Изменение положения этой линзы изменяет фокусное расстояние объектива, что позволяет видеть резкое изображение визирной цели (рейки) на каком бы расстоянии от прибора она не находилась. Наименьшее расстояние фокусировки составляет 2м.

Рис.1.3. Зрительная труба

В ок улярной части зрительной трубы установлена сетка нитей (рис.1.4.). Верхняя и нижняя нити 3 называются дальномерными, а по средней нити 2 снимают отсчет по рейке при нивелировании. Перед работой сетку нитей устанавливают «по глазу», вращая окулярную трубочку до резкого ее изображения. С левой стороны имеется окошко 4, куда передается изображение концов пузырька цилиндрического уровня.

Мнимая линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей называется визирной осью зрительной трубы.

К зрительной трубе жестко прикреплен цилиндрический уровень (рис.1.5.), который предназначен для приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

Рис.1.5. Цилиндрический уровень

Цилиндрический уровень состоит из стеклянной ампулы, внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге окружности. Радиус кривизны у различных уровней может принимать значения от 3 до 200м в зависимости от требуемой точности приведения оси цилиндрического уровня в горизонтальное положение. Чем больше радиус тем меньше цена деления, а следовательно выше чувствительность уровня. Это, в свою очередь, позволяет с более высокой точностью приводить визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Связь радиуса кривизны и цены деления уровня имеет вид

λ=ρ×l/R, (1.1)

где l - линейная величина одного деления уровня (2мм);

R - радиус кривизны;

=206265 - число секунд в радиане.

Ампула уровня заполнена легко подвижной жидкостью в нагретом состоянии. После охлаждения жидкости в трубке образуется небольшое пространство, заполненное парами этой жидкости, которое называется пузырьком уровня. Под действием силы тяжести жидкость в ампуле опускается вниз, а пузырек стремится занять наивысшее положение.

Мнимая линия uu₁, касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль–пункте, называется осью цилиндрического уровня.

Когда концы пузырька уровня расположены симметрично относительно нуль пункта, ось уровня занимает горизонтальное положение. А если визирная ось зрительной трубы параллельна оси цилиндрического уровня, то и она займет горизонтальное положение, обеспечив тем самым выполнение основного требования геометрического нивелирования-горизонтальность визирного луча.

Для более точной установки пузырька уровня в нуль-пункт в нивелирах данного класса применяют контактные уровни. В них с помощью системы призм изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения зрительной трубы. Когда пузырек уровня находится в нуль пункте, то изображения его концов совместятся (рис.1.6).

а ) б) в)

Рис.1.6. Изображение концов пузырька уровня в поле зрения зрительной трубы

В положениях а и б пузырек уровня не в нуль пункте. В положении в пузырек цилиндрического уровня находится в нуль- пункте и в это время производят отсчет по рейке. Отклонение пузырька уровня от нуль - пункта приводит к погрешности в отсчете по рейке, а, следовательно, к погрешности в измеряемом превышении.

Для предварительного приведения нивелира в рабочее положение служит круглый уровень (рис.1.7).

Рис.1.7. Круглый уровень

Он представляет собой стеклянную ампулу с отшлифованной внутренней сферической поверхностью. Ампула помещена в оправу. За нуль-пункт принят центр окружности, выгравированной в середине верхней поверхности ампулы.

Осью круглого уровня является нормаль, проходящая через нуль- пункт перпендикулярно к плоскости касательной внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте.

Круглый уровень в этом классе нивелиров является вспомогательным приспособлением. Отсутствие его ни как не скажется на точности измерения превышения, а повлияет только на производительность труда, так как без круглого уровня сложно привести в нуль – пункт пузырек цилиндрического уровня.

При выполнении лабораторных работ и на летней геодезической практике многим студентам встретится нивелир марки 3Н-5Л (рис.1.8 ). Этот нивелир относится к классу приборов технической точности.

Устройство нивелира технической точности принципиально не отличается от устройства нивелира точного. Основное отличие состоит в том, что отсутствует приспособление для передачи положения концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы. Это приводит к снижению точности Рис.1.8. Нивелир 3Н-5Л

приведения оси цилиндрического уровня в горизонтальное положение, а следовательно и точности приведения визирной оси в горизонтальное положение. Это, в свою очередь, влечет за собой увеличение погрешности в отсчете по рейке по сравнению с нивелиром Н-3.

Покажем это на примере. Цена деления цилиндрического уровня нивелира Н3 равна 15″, а нивелира 3Н-5Л равна 45″. Пусть при отсчете по рейке, установленной на расстоянии 100м от нивелира, пузырек уровня и нивелира Н3 и 3Н-5Л отклонился от нуль-пункта на одно деление. Это вызвало наклон визирной оси нивелира Н3 на 15″, а нивелира 3Н-5Л на 45″. Погрешность в отсчете по рейке в первом случае составит Δ_Н3≈7мм, а во втором Δ_3Н-5Л≈21мм. То есть погрешность в три раза больше при одинаковых условиях.

Меньше, по сравнению с нивелиром Н-3 и увеличение зрительной трубы, что также отрицательно сказывается на точности отсчета по рейке.

В то же время нивелир удобен для работы на строительной площадке. Он мало чувствителен к вибрациям; удобно расположены наводящие винты; прямое изображение зрительной трубы; имеет горизонтальный угломерный круг.

---

Дата добавления: 2015-11-04