Кошкина_геодезические инструменты. Л. Б. Кошкина геодезические инструменты
 Скачать 4.66 Mb.
|
|
Л.Б. Кошкина ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ 1 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермский государственный технический университет» Л.Б. Кошкина ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Издательство Пермского государственного технического университета 2006 2 УДК 528.2 К Рецензенты др техн. наук, доцент, завлаб. Горного института УрО РАН В.А. Асанов; канд. техн. наук, доцент Пермского государственного технического университета С.Н. Кутовой Кошкина, Л.Б. Геодезические инструменты учеб. пособие / Л.Б. Кошкина Пермь Изд-во Перм. гос. техн. унта, 2006. – 66 с. ISBN 5-88151-578-1 Приведены характеристики изучаемых теодолитов и нивелиров, их устройство. Отмечены особенности устройства каждой модели теодолитов и нивелиров, работы с приборами. Рассмотрены методы измерения горизонтальных и вертикальных углов, запись результатов измерений и вычислений, порядок работы на станции с нивелирами. Приведен порядок выполнения основных поверок приборов и правила их технического обслуживания. Для студентов дневной, заочной и дистанционной форм обучения при изучении устройства приборов и работы сними. УДК 528.2 ISBN 5-88151-578-1 ГОУ ВПО Пермский государственный технический университет, 2006 Кошкина Л.Б., 2006 К 3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Для выполнения геодезических измерений на местности используются различные приборы. На лабораторных занятиях и учебной геодезической практике студенты изучают теодолиты технической точности разных модификаций и нивелиры точные и технической точности. Геодезические инструменты относятся к точным оптико-механическим приборам. При работе сними основные измерительные операции выполняются одновременно оптическими системами и механическими устройствами, которые обеспечивают повороты вокруг осей, отсчеты по лимбам, установку осей и кругов в горизонтальное и вертикальное положение. Правильная эксплуатация инструментов требует от исполнителей знаний устройства приборов, умения обращаться сними, навыков метрологических испытаний и выполнения основных поверок. Задача данного учебного пособия заключается в оказании помощи студентам при самостоятельном изучении перечисленных тем, в получении навыков работы с приборами, взятия отсчетов, записи их в журнал и контроля выполненных измерений ив случае необходимости устранения отклонения от геометрических условий. В пособии рассмотрены устройство некоторых моделей теодолитов и нивелиров, которые используются в учебном процессе, и методы работы сними, приведены примеры вычислений результатов геодезических измерений. Фотографии приборов выполнены студентом Толпин- ским АС. (группа МД-01). ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Тема 1. Изучение устройства теодолита (марка прибора определяется преподавателем) 1. Изучить устройство теодолита. 2. Освоить отсчитывание по горизонтальному и вертикальному кругам теодолитов. 3. Изучить геометрическую схему теодолита. 4 4. Освоить приведение инструмента в рабочее положение. 5. Освоить наведение зрительной трубы на марку. 6. Составить отчет о выполненной работе. Цель работы ознакомиться с устройством теодолита, освоить технологию приведения инструмента в рабочее положение и визирования нацель. Методические указания 1. Получить оборудование (теодолит Т (Т, 2Т30М, 4Т30П), штатив, рейка, юстировочная шпилька, ведомость. 2. Изучить назначение, характеристики, устройство теодолита и принадлежностей, входящих в его комплект. Основные положения законспектировать. (См. Устройство теодолита. 3. Выполнить рисунок, изображающий поле зрения отсчетного микроскопа теодолита Т (4Т30П), дорисовать штрихи и произвести оцифровку лимбов горизонтального и вертикального кругов так, чтобы отсчеты по ним были равны значениям, выписанным из прил. 1. Отсчеты выписываются в соответствии с вариантом каждого студента. 4. Установить теодолит на штатив и привести его в рабочее положение (по условиям работы в аудитории необходимо выполнить только горизонтирование). 5. Выполнить визирование на марку, обеспечивая точное совмещение центра сетки нитей и марки. Взять отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам. Тема 2. Измерение углов теодолитом 1. Измерить горизонтальный угол. Освоить порядок операций при измерении угла, запись отсчетов и вычислений. 2. Измерить вертикальный угол. Освоить порядок действий, запись отсчетов и вычислений. 3. Составить отчет о выполненной работе (ведомости измерения и вычисления углов. Цель работы получить навыки измерения горизонтального и вертикального углов, запись отсчетов и вычислений, контроль работы. Методические указания 1. Познакомиться с методикой измерения горизонтального угла и стандартной ведомостью для записи отсчетов. 5 2. Выполнить измерение горизонтального угла в аудиторных условиях. 3. Познакомиться с методикой измерения вертикального угла. 4. Выполнить измерение вертикального угла в аудиторных условиях. 5. Выполнить вычисления горизонтального и вертикального углов и произвести контроль измерений. 6. Составить отчет о работе. Тема 3. Поверки теодолита 1. Выполнить поверки и юстировку теодолита. 2. Составить отчет о работе. Цель работы освоить выполнение поверок прибора, научиться оценивать его работоспособность. Методические указания 1. Познакомиться с поверками теодолита (см. Поверки теодолита. 2. Выполнить поверки. 3. Оценить работоспособность прибора. Тема 4. Изучение устройства нивелира и работа с ним марку прибора определяет преподаватель) 1. Получить оборудование (нивелир, штатив, рейка, юстировочная шпилька, ведомость. 2. Изучить назначение, характеристики, устройство нивелира и принадлежностей, входящих в его комплект. Основные положения законспектировать. (См. Устройство нивелира. 3. Ознакомиться с характеристиками нивелира и изучить его устройство. 4. Определить превышение между точками методом геометрического нивелирования. 5. Освоить порядок действий, запись отсчетов и вычислений, контроль измерений. 6. Выполнить поверки нивелира (см. Поверки нивелира. 7. Составить отчет о работе. 6 Цель работы освоить навыки работы с нивелиром. В отчетах должно быть отражено – устройство прибора (рисунок с названиями узлов прибора, марка прибора и номер, рисунок, отражающий взятие отсчета по горизонтальному и вертикальному кругам – ведомость измерения горизонтального и вертикального углов – акт поверок теодолита. Выписать условия поверок, описать действия при выполнении поверок. Привести данные, характеризующие состояние прибора дои после исправления. Указать, какими исправительными винтами и насколько было сделано исправление. Последовательность выполнения поверок проиллюстрировать чертежами. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА ТЕОДОЛИТОВ Т (Т, 2Т30М И 4Т30П Общие сведения Теодолитом называется геодезический прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. При проведении геодезических измерений в строительстве, горном деле и изысканиях наиболее широко применяются теодолиты технической точности Т, Т, 2Т30М и 4Т30П. Теодолиты имеют конструктивные отличия. Теодолиты Т, Т, 2Т30М и 4Т30П предназначены для измерения углов в теодолитных и тахеометрических ходах, для измерения расстояний с использованием нитяного дальномера, определения магнитного азимута с применением буссоли, используются при создании плановых и высотных съемочных сетей. Температурный диапазон работы от минус 40 С до плюс 50 С. Комплект теодолита включает – теодолит – футляр – штатив – отвес 7 – окулярные насадки на зрительную трубу и микроскоп – ориентир-буссоль; – дополнительные принадлежности. Основные характеристики теодолитов Т, Т, 2Т30М и 4Т30П приведены в табл. 1. Основными частями теодолита являются горизонтальный и вертикальный круги (лимбы) и зрительная труба. Труба теодолита снабжена нитяным дальномером, позволяющим измерять расстояния. Таблица 1 Основные характеристики теодолитов Технические характеристики теодолитов № п/п Наименование Т Т 2Т30М 4Т30П 1 2 3 4 5 6 1 Средняя квадратическая погрешность измерения углов, с – горизонтального – вертикального 30 45 20 30 30 45 20 30 2 Цена деления лимбов 10 мин 1 градус 1 градус градус Цена деления шкал отсчетных микроскопов два варианта) – 5 мин 5 мин 1 мин 5 мин 1 мин 4 Погрешности снятия отсчетов с лимбов, мин 1 0,5 0,5 0,5 5 Увеличение зрительной трубы, крат 20 20 18 20 6 Наименьшее расстояние визирования, м 1,2 1,2 1,2 1,2 7 Коэффициент нитяного дальномера 100 100 100 100 8 Пределы измерения вертикальных углов От +до От +до От +до От +до –55 ° 8 Окончание табл. 1 1 2 3 4 5 6 9 Цена деления уровней, с – при алидаде горизонтального круга – при трубе 45 20 45 20 60 20 45 20 10 Погрешности ориентирования по буссоли (небо- лее, мин – систематическая – случайная 30 10 30 10 30 15 30 10 11 Масса, кг – теодолита – укладочного футляра – штатива 2,2 1,0 5,7 2,3 1,0 5,7 3,0 3,5 4,0 2,3 1,5 5,0 12 Изображение зрительной трубы Обратное Обратное Обратное Прямое 13 Поле зрения зрительной трубы 2 градуса градуса градуса градуса. Оси теодолита К осям теодолита (рис. 1) относятся вертикальная ось вращения инструмента, горизонтальная ось вращения трубы, ось цилиндрического уровня, визирная ось зрительной трубы. Ось цилиндрического уровня – это прямая, проходящая через нуль – пункт вдоль ампулы касательно к ее внутренней поверхности. Визирная ось зрительной трубы проходит через центр сетки нитей и центр объектива. Для нормальной работы приборов необходимо, чтобы выполнялись следующие условия – ось цилиндрического уровня LL должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения инструмента VV; – визирная ось зрительной трубы ZZ должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения зрительной трубы KK; 9 – горизонтальная ось вращения зрительной трубы KK должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения инструмента VV. Рис. 1. Оси теодолита VV – вертикальная ось вращения теодолита горизонтальная ось вращения трубы LL – ось цилиндрического уровня ZZ – визирная ось зрительной трубы 1.2. Устройство теодолитов Т и Т Теодолиты Т и Т – оптические повторительного типа. Общий вид теодолитов Т и Т с указанием их основных частей и узлов представлен на рис. 2, 3. 10 Рис. 2. Теодолит Т 1 – закрепительный винт круга (лимба 2 – закрепительный винт алидадной части 3 – наводящий винт алидады; 4 – наводящий винт зрительной трубы окуляр зрительной трубы 6 – винт фокусировки изображения 7 – закрепительный винт зрительной трубы 8 – уровень на зрительной трубе 9 – зрительная труба 10 – объектив зрительной трубы 11 – вертикальный круг 12 – оптический визир алидадная колонка 14 – цилиндрический уровень 15 – горизонтальный круг 16 – подставка с подъемными винтами 17 – наводящий винт лимба подъемный винт 19 – основание 6 5 4 3 2 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 7 8 9 11 Теодолит условно можно подразделить на две части неподвижную нижнюю и подвижную верхнюю. Рис. 3. Теодолит Т 1 – закрепительный винт лимба 2 – исправительный винт уровня 3 – цилиндрический уровень притру- бе; 4 – отсчетный микроскоп 5 – окуляр зрительной трубы 6 – винт фокусировки изображения 7 – закрепительный винт зрительной трубы 8 – вертикальный круг 9 – зеркало подсветки отсчетного канала 10 – наводящий винт лимба 11 – подставка 6 5 4 3 2 1 8 9 10 11 12 Нижняя часть состоит из подставки (трегера) стремя подъемными винтами и основания, которое служит дном футляра. Обе части скреплены между собой. В дне футляра имеется отверстие с резьбой, которое служит для соединения теодолита со штативом посредством станового винта. Отверстие дает возможность центрировать теодолит над точкой с помощью зрительной трубы. Верхняя часть теодолита называется алидадная часть (алидада). Выполнена она в виде колонки. На горизонтальной оси этой колонки установлена зрительная труба и вертикальный круг. Нижняя часть колонкиназывается горизонтальный круг. На горизонтальном круге установлен цилиндрический уровень. Зрительная труба обратного изображения состоит из объектива, окуляра, фокусирующей линзы и сетки нитей. Объектив направляется на предмет (визирную цель, окуляр – к глазу наблюдателя. Зрительная труба обеими концами переводится через зенит. Зрительная труба теодолита оборудована оптическим визиром применяемым для приближенного наведения ее на объект (визирную цель. Для получения резкого изображения предмета служит винт фокусировки. Резкое изображение сетки нитей достигается при помощи диоптрийного кольца окуляра зрительной трубы. Вид сетки нитей представлен на рис. 4. Исправительные винты сетки нитей находятся под колпачком окуляра. Ослабив закрепительный винт алидадной части теодолита, можно приближенно навести зрительную трубу на предмет (объект. Вращение выполняется в горизонтальной плоскости. Для точного наведения необходимо закрепить алидадную часть теодолита закрепительным винтом алидады и, пользуясь наводящим винтом алидадной части, выполнить точное наведение сетки нитей нацель. Рис. 4. Вид сетки нитей теодолитов Т и Т 13 Для приближенного и точного наведения зрительной трубы нацель в вертикальной плоскости используют закрепительный и наводящий винты зрительной трубы. Вращение алидадной части теодолита совместно с горизонтальным кругом (лимбом) производят при открепленном закрепительном винте круга (лимба) или наводящим винтом. На горизонтальном и вертикальном угломерных кругах лимбах) теодолита Т деления нанесены через 1°. Горизонтальный круг имеет оцифровку от 0 ° до 359 ° почасовой стрелке по всей окружности. Вертикальный круг имеет секторную оцифровку от 0 ° до плюс 75 ° и от 0 ° до минус 75 ° . У теодолита Т горизонтальный и вертикальный круги имеют круговую оцифровку от 0 ° до 359 ° походу часовой стрелки, деления нанесены через 10'. Окуляр микроскопа отсчетного устройства расположен рядом с окуляром зрительной трубы. Для подсветки отсчетного устройства используется зеркало. Поворотом и наклоном зеркала достигается оптимальное освещение поля зрения отсчетного микроскопа. В поле зрения отсчетного микроскопа передаются изображения штрихов и цифр горизонтального и вертикального кругов. Резкость изображения в поле зрения отсчетного микроскопа настраивается вращением диоптрийного кольца на окуляре микроскопа. Отсчетное устройство теодолита Т – штриховой микроскопу теодолита Т – шкаловый микроскоп. Цилиндрический уровень при трубе служит для установки визирной оси зрительной трубы теодолита в горизонтальное положение для геометрического нивелирования. При наблюдении предметов, расположенных под углом более к горизонту, и при центрировании теодолита над точкой с помощью зрительной трубы применяются окулярные насадки. Насадки надевают на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа. Ориентир-буссоль служит для измерения магнитного азимута. При работе ее устанавливают в паз на колонке теодолита и закрепляют винтом. Положение магнитной стрелки наблюдают в зеркале, которому придают нужный наклон. Магнитную 14 стрелку освобождают вращением винта. Северный конец стрелки окрашен в синий цвет. Для предохранения прибора от внешних воздействий его закрывают футляром. 1.3. Устройство теодолита 2Т30М Теодолит 2Т30М маркшейдерский повторительного типа предназначен для измерений горизонтальных и вертикальных углов при маркшейдерских работах в подземных горных выработках и на поверхности, для измерения расстояний по нитяному дальномеру. Характеристики теодолита 2Т30М приведены в табл. 1. Вид теодолита представлен на рис. 5 и 6. Подставка теодолита с подъемными винтами съемная. Верхняя часть теодолита вынимается из подставки. Для закрепления верхней части на подставке имеется зажимной винт. Подставка приспособлена для работы по трехштативной системе. Рис. 5. Теодолит 2Т30М вид 1): 1 – подъемный винт 2 – наводящий винт алидад- ной части 3 – зеркало подсветки отсчетного канала вертикальный круг 5 – зрительная труба объектив 7 – закрепительный винт али- дадной части 8 – съемная подставка 9 – зажимной винт подставки 4 3 2 1 7 8 9 5 6 15 Верхняя часть теодолита называется алидадная часть. На горизонтальной оси установлена зрительная труба и вертикальный круг. По обе стороны зрительной трубы имеются оптические визиры для предварительного наведения нацель. Рис. 6. Теодолит 2Т30М (вид 2): 1 – цилиндрический уровень 2 – наводящий винт зрительной трубы 3 – паз для установки буссоли 4 – закрепительный винт зрительной трубы 5 – оптический визир 6 – кольцо фокусировки изображения 7 – микроскоп отсчетного устройства 8 – окуляр зрительной трубы 9 – рычаг для скрепления лимба и алидады 4 3 2 1 6 7 8 9 5 16 Для получения резкого изображения предмета кольцо фокусировки находится на зрительной трубе. На сетке нитей нанесена шкала сценой деления 1', предназначенная для измерения малых углов, например колебаний отвеса (рис. 7). Резкое изображение сетки нитей обеспечивается вращением диоптрийного кольца на окуляре зрительной трубы. Рис. 7. Сетка нитей теодолита 2Т30М При ослабленном закрепительном винте алидадной части инструмент вращается по азимуту. Вращением наводящего винта |