Нивелир и его поверки
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАФЕДРА КАДАСТРА НЕДВИЖИМОСТИ, ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА И ГЕОДЕЗИИ Лабораторная работа на тему: «Нивелир и его поверки» по дисциплине «Геодезия» Выполнил: ст. гр. Б3211 Гриднева К. А. Проверил: асс. Васильчикова Е.В. Воронеж 2019 Общие положения Настоящие методические указания предназначены для выполнения цикла лабораторных работ, связанных с изучением устройства и поверок технических теодолитов, точных и технических нивелиров, выполнением угловых и линейных измерений с помощью теодолита, определением превышений с помощью нивелира и обработкой результатов измерений. Цель работы: - изучить устройство точных и технических нивелиров типа Н-3 (Н-3К) и Н-10 (Н-10КЛ), научиться выполнять их поверки и юстировки, приобрести практические навыки при работе с нивелирами, уметь выполнять измерения и определять превышения методом геометрического нивелирования. Л  абораторная работа №1Устройство нивелиров. Поверки, измерение превышений способом «из середины» Цель работы: изучить устройство точных и технических нивелиров типа Н-3 (Н-3К) и Н-10 (Н-10К), научиться выполнять их поверки и юстировки, приобрести практические навыки при работе с нивелирами, уметь выполнять измерения и определять превышения методом геометрического нивелирования. По результатам выполненных работ оформляется отчет, включающий краткую пояснительную записку со схемами, рисунками и результатами проведенных измерений. Отчет подлежит защите. Устройство нивелиров с уровнем при зрительной трубе. Точный нивелир Н-3 (рис. 16) состоит из двух основных частей: верхней, подвижной и нижней, представляющей собой подставку 3 с тремя подъемными винтами 2 и пружинящей пластиной 1. Через втулку пластины проходит становой винт, с помощью которого нивелир закрепляется на штативе. Верхняя часть нивелира состоит из зрительной трубы 7, с которой жестко связан контактный цилиндрический уровень 4 с ценой деления 15, и призменного устройства, передающего изображение концов пузырька уровня в поле зрения трубы; это позволяет одновременно наблюдать за рейкой и уровнем. Зрительная труба с внутренним фокусированием состоит из объектива 5 и окуляра 8; имеет увеличение 30,5×, фокусирование трубы осуществляется кремальерой 11. Для юстировки цилиндрического уровня в корпусе со стороны окуляра имеются четыре исправительных винта, закрытых крышкой. Для грубого наведения прибора на рейку на корпусе зрительной трубы имеется мушка 6; точное наведение осуществляется наводящим винтом 13 при зажатом положении закрепительного винта 12. Предварительная установка нивелира в рабочее положение производится по круглому уровню 9 путем вращения подъемных винтов. Точное приведение визирной оси трубы в горизонтальное положение выполняют с помощью элевационного винта 10, совмещая изображения концов пузырька уровня. Нивелир 2Н-3Л отличается от Н-3 наличием наводящего винта бесконечной наводки, лимба для измерения горизонтальных углов, зрительной трубой прямого изображения и рядом других технических новшеств. Устройство технического нивелира Н-10КЛ Нивелир Н-10КЛ  (рис. 17) предназначен для технического нивелирования и имеет самоустанавливающуюся линию визирования. Зрительная труба нивелира 1 - 4 прямого изображения, включая компенсатор и другие оптические детали, заключена в термоизоляционный кожух. Нивелир имеет горизонтальный круг 3 с ценой деления лимба 1°; точность отсчета по индексу составляет 0,1°.Нивелир не имеет наводящего винта, зрительную трубу наводят на рейку вращением верхней части прибора рукой. Предварительная установка нивелира осуществляется подъемными винтами по круглому уровню 5 с ценой деления 10. Для исправления положения визирной оси имеются юстировочные винты сетки нитей. Призменный компенсатор нивелира обеспечивает установку визирной оси в горизонтальное положение при наклоне подставки в пределах +20 с точностью до 1. Фокусировка зрительной трубы осуществляется при помощи кремальеры 2. Взятие отсчетов по рейкам При производстве геометрического нивелирования каждому нивелиру придаются две однотипные нивелирные рейки, которые служат мерными приборами для определения превышений. При нивелировании IV класса и технического нивелирования обычно используют 3-4 метровые двусторонние (черная и красная стороны) шашечные рейки с сантиметровыми делениями. На основной (черной) стороне рейки деления возрастают от нуля, а на дополнительной (красной) стороне они смещены на 4687 или 4787 мм. Следовательно, разность отсчетов по обеим сторонам рейки являются постоянной величиной, что используется для контроля взятия отсчетов. Д  ля облегчения взятия отсчетов первые пять шашек дециметровых делений на рейке объединены в виде буквы Е (рис. 18,а). Дециметровые деления на рейке подписывают цифрами в перевернутом виде. При наблюдении в трубу такого нивелира в поле зрения изображения цифр возрастают сверху вниз (рис. 18, б). Для нивелиров с трубами прямого изображения применяют рейки с нормальным изображением.При нивелировании для взятия отсчетов рейки устанавливают отвесно нулем вниз на вбитые в землю колышки (см. рис. 18, а) либо на переносные башмаки или костыли. В отвесное положение рейку устанавливают по круглому уровню, закрепленному на рейке. Если уровень отсутствует, то при отсчете по рейке менее 1000 мм ее устанавливают в отвесное положение «на глаз», а при больших отсчетах – покачиванием рейки вдоль линии визирования симметрично ее вертикального положения; при этом наименьший отсчет по рейке соответствует ее отвесному положению. Отсчеты по рейке берут по средней горизонтальной нити сетки с точностью до мм; при этом число миллиметров оценивается на глаз. На рис. 18,б отсчет по рейке равен 1075 мм. Поверки нивелиров Общие положения Полученный прибор закрепляют на штативе или кронштейне становым винтом. При осмотре нивелира в первую очередь обращают внимание на исправность всех его частей, плавность движения при вращении подъемных, закрепительных и наводящих винтов, отсутствие коррозии, механических повреждений и других дефектов. Оценивают контрастность и четкость одновременного изображения штрихов сетки и концов пузырька цилиндрического уровня, качество изображения при визировании на рейку, устанавливаемую на различных расстояниях от прибора. После осмотра нивелира и регулировки механических деталей выполняют его поверки и юстировки. Конструкция нивелира как прибора для геометрического нивелирования, обеспечивающего горизонтальное положение визирного луча при измерениях, должна удовлетворять следующим геометрическим условиям: Ось круглого уровня должна быть перпендикулярна к оси вращения нивелира. Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения нивелира. Визирная ось зрительной трубы при измерениях должна занимать горизонтальное положение. При выполнении поверок и юстировок нивелиров и изложении их результатов в отчете по лабораторной работе студент должен придерживаться следующей последовательности действий: Наименование выполняемой поверки. Формулировка поверяемого геометрического условия. Последовательность действий при выполнении поверки; допуски, позволяющие считать поверяемое условие выполненным. Порядок юстировки прибора. В отчете должно быть приведено краткое описание выполнения поверок и юстировок в рекомендуемой последовательности с поясняющими рисунками и конкретными результатами измерений. 1. Поверка круглого уровня Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.  Рис. 18. Схемы поверки сетки нитей нивелира: II способ (1 - рейка слева поля зрения, 2 - рейка справа поля зрения); Действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают вращающуюся часть нивелира на 180° относительно исходного положения. Если после этого пузырек уровня остается в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае, действуя исправительными винтами уровня, перемещают пузырек к нуль-пункту на половину дуги его отклонения. Затем подъемными винтами вновь выводят пузырек уровня в нуль-пункт и повторяют те же действия до выполнения условия. 2. Поверка сетки нитей Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира, а горизонтальная – перпендикулярна к этой оси. Перпендикулярность горизонтального и вертикального штрихов сетки нитей гарантируется заводом – изготовителем. Поэтому поверка этого условия может быть выполнена различными способами. I способ. На расстоянии 20-25 м от нивелира подвешивают отвес (рис. 7,а). По круглому уровню тщательно приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. Зрительной трубой визируют на отвес и совмещают один из концов вертикального штриха сетки с нитью отвеса. Если другой конец вертикального штриха отходит от нити отвеса более чем на 0,5 мм, то производят исправление положения сетки нитей.. II способ. Нивелир наводят на рейку так, чтобы ее изображение в трубе оказалось в левой части поля зрения (рис. 18, позиция 1), и берут отсчет по горизонтальной нити сетки. Поворотом нивелира переводят изображение рейки в правую часть поля зрения трубы (рис. 18, позиция 2) и вновь берут отсчет по рейке. Взятые отсчеты не должны различаться более чем на 1 мм. У нивелира Н-3 доступ к сетке нитей возможен только после отделения окулярной части от корпуса зрительной трубы, для чего предварительно вывинчивают крепежные винты 1. Затем ослабляют винты 2 секторной пластинки 3, несущей сетку нитей, и поворачивают ее в нужную сторону за счет люфта в отверстиях винтов. Проверяют правильность исправления сетки нитей и после этого завинчивают все винты. У нивелиров с компенсатором (Н-3К, Н-10К) исправление положения сетки нитей выполняют поворотом оправы сетки совместно с корпусом окулярного колена. Для этого с окулярной части трубы снимают защитный колпачок и ослабляют крепежные винты сетки нитей; сетку поворачивают, горизонтируя среднюю нить. Затем винты вновь закрепляют и повторяют поверку. 3. Поверка главного геометрического условия Для нивелиров с цилиндрическим уровнем при трубе (Н-3, Н-10): ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Для нивелиров с компенсатором (Н-3, Н-10К): визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальной в пределах работы компенсатора. П  оверка нивелиров с цилиндрическими уровнями выполняется двойным нивелированием «вперед» одной и той же линии длиной 40-60 м с разных ее концов. Для этого концы линии АВ (рис.19) закрепляют кольями. Нивелир располагают над точкой А (рис. 19,а), производят предварительную установку нивелира по круглому уровню и измеряют высоту прибора i1 с точностью до 1 мм. В точке В отвесно устанавливают рейку, с помощью элевационного винта приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и делают отсчет b1 по рейке. Если визирная ось и ось цилиндрического уровня непараллельны, то вместо правильного отсчета b1' по рейке будет взят отсчет b1 , содержащий погрешность х .Тогда превышение точки В над точкой А будет: Затем меняют местами нивелир и рейку (рис. 19,б), измеряют высоту прибора i2 и берут отсчет по рейке b2. Отсчет b2 будет ошибочен на ту же величину х, тогда  Решая уравнения и относительно х, получают:  Для нивелира типа Н-3 при данном расстоянии погрешность в отсчетах по рейкам не должна превышать 4 мм. В противном случае, действуя элевационным винтом, наводят средний штрих сетки нитей на правильный отсчет b2' = b2 – x. При этом пузырек цилиндрического уровня отклонится от нуль-пункта. Тогда с помощью вертикальных юстировочных винтов 1 и 2 цилиндрического уровня (рис. 19в) совмещают изображения концов пузырька уровня, предварительно ослабив боковые винты. Поверку повторяют до получения допустимой погрешности (х ≤ 4 мм). У нивелиров с компенсаторами поверка выполняется в той же последовательности. Установив недопустимость погрешности х, вычисляют правильный отсчет b2' = b2 – x и вертикальными юстировочными винтами 2 сетки нитей наводят средний горизонтальный штрих на исправленный отсчет на рейке. Для контроля поверку повторяют. Определение превышений и отметок точек Способы геометрического нивелирования. Различают два способа геометрического нивелирования: вперед и из середины (рис. 20.). Нивелирование вперед. Нивелир устанавливают над точкой А (рис. 20,а), отметка которой НА известна. В точке В отвесно устанавливают рейку. С помощью рулетки или рейки измеряют высоту нивелира i, т.е. отвесное расстояние от центра объектива до точки А, над которой установлен нивелир. Приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и делают отсчет b по рейке. Превышение точки В над точкой А h = i – b, т.е. при нивелировании вперед превышение равно высоте прибора минус отсчет по рейке. Тогда высота точки В  Величина НА +i = ГП представляет собой высоту визирного луча над уровенной поверхностью и называется горизонтом прибора. Отсюда  т.е. высота точки равна горизонту прибора минус отсчет по рейке, установленной в этой точке. Нивелирование из середины. Нивелир устанавливают на равных расстояниях между точками А и В, в которых отвесно поставлены рейки (рис. 20,б). Приводят визирную ось нивелира в горизонтальное положение и, последовательно визируя на рейки, берут отсчеты: по задней рейке – а, по передней - в. Превышение точки В над точкой А будет:  , т.е. при нивелировании из середины превышение равно отсчету по задней рейке минус отсчет по передней рейке (взгляд назад минус взгляд вперед). Высота точки В:  Величина  , т.е представляет собой горизонт прибора. Отсюда: Определение высот точек с помощью горизонта прибора удобно выполнять, когда с одной станции (точки стояния нивелира) можно взять отсчеты по рейке на нескольких точках. Способ нивелирования из середины имеет заметное преимущества по сравнению с нивелированием вперед, так как в 2 раза повышает производительность труда и позволяет исключить влияние ряда факторов на точность определения превышений (влияние кривизны Земли и рефракции, несоблюдение главного геометрического условия, предъявляемого к нивелирам). Порядок работы с нивелиром на станции вычисление превышений и отметок точек При выполнении задания каждый студент должен определить превышения между точками двумя способами (нивелированием вперед и из средины) с использованием нивелиров Н-3 и 2Н-10КЛ. Место установки нивелиров, положение реечных точек и отметка начальной точки задаются преподавателем. Нивелирование вперед 1.Нивелир закрепляют на штативе (консоли) становым винтом и приводят в рабочее положение. Наблюдая за пузырьком круглого уровня, вращением подъемных винтов выводят пузырек уровня в нуль-пункт, т.е. приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. 2.Выполняют установку зрительной трубы по глазу наблюдателя, для чего вращением диоптрийного кольца добиваются четкого изображения сетки нитей. 3.Измеряют высоту нивелира, т.е. отвесное расстояние от точки стояния нивелира до центра объектива (рис. 20,а). 4.Ослабив закрепительный винт (у нивелира Н-3), поворотом верхней части нивелира от руки наводят зрительную трубу на рейку. С помощью кремальеры выполняют фокусирование трубы по рейке и вращением наводящего винта совмещают вертикальную нить сетки с осевой линией рейки. 5.Вращением элевационного винта совмещают изображения концов пузырька контактного уровня, видимые в поле зрения трубы, и берут отсчет по рейке по среднему горизонтальному штриху. При работе нивелиром с компенсатором (2Н-10КЛ) отсчет берут сразу же после визирования на рейку. Отсчет по рейке берется в миллиметрах. Отсчет должен содержать четыре значащие цифры; если отсчет меньше 1000 мм, то первый значащей цифрой записывают нуль (напр. 0487). 6.По формулам вычисляют превышение и отметку точки. Пример: Отметка точки А НА = м; высота прибора i = мм; отсчет по рейке в= мм. Требуется определить отметку точки В. Решение: Превышение h = i-в = = мм = м; Отметка точки В НВ = НА + h = 164,251 + (-0,248) = м; Горизонт прибора ГП = НА + i = 164,251 + 1,534 = м; Отметка точки В НВ = ГП – в = 165,785 – 1,782 = м. Нивелирование из середины 1.Нивелир устанавливают на равных расстояниях от связующих точек А и В в створе или вне створа нивелируемой линии. На точках А и В отвесно устанавливают двухсторонние рейки с разностью пяток 2.Нивелир приводят в рабочее положение. Последовательно визируют на заднюю (точка А) и переднюю (точка В) связующие точки и берут отсчеты по среднему штриху по черным сторонам реек (ач, вч). Результаты наблюдений заносят в соответствующие графы журнала (табл. 3). 3.Рейки поворачивают красной стороной к наблюдателю; наблюдатель, визируя сначала на переднюю, а затем на заднюю рейки, берет отсчеты соответственно вкр, акр 4.Выполняют контроль измерений на станции, для чего вычисляют превышения по черной и красной сторонам реек: h = ач – вч; h = акр – вкр и сравнивают их между собой. Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм, т.е. hч – hкр ≤ 5 мм. При соблюдении данного условия за окончательное значение превышения принимается среднее:  5.Устанавливают рейку на промежуточной точке С и берут отсчет по черной стороне рейки Спром. 6.Вычисляют отметку связующей точки В через превышение: НВ=НА+h = = м. 7.Вычисляют отметку промежуточной точки С через горизонт прибора. Горизонт прибора на станции вычисляют дважды относительно задней и передней связующих точек и из двух его значений берут среднее: ГП' = НА+ач = м; ГП''=НВ+вч = м;  Тогда отметка точки С: НС = ГП – Спром= 112,834 – 0,865 = 111,969 м. Таблица 4. Журнал технического нивелирования Дата 25.05.2019 г. Наблюдатель: Варфоломеева Д. А. Нивелир 2Н-10КЛ № 03572 Вычисляла: Коровина А. А.
Примечание: Порядок записи отсчетов и вычислений показан номерами в круглых скобках. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||