2.4.10.2. Проверка теодолита

В соответствия с назначением теодолита строить при измерении горизонтальных углов вертикальные проектирующие плоскости целью поверок инструмента является поверка уровня для возможности установки лимба горизонтально и приведение коллимационной плоскости, описываемой визирной осью при вращении трубы вокруг собственной оси, в положение, перпендикулярное к плоскости лимба,

В последнем можно убедиться, если у установленного по уровню теодолита перекрестие сетки нитей при подымании и опускании трубы не будет сходить с нити отвеса.

Если перекрестие сетки нитей сойдет с отвеса то, так как это может произойти по двум причинам, необходимо сделать и две поверки, соот­ветственно проверив перпендикулярность визирной оси и оси вращения трубы (отсутствие "коллимационной" ошибки), а также горизонтальность оси вращения трубы установленного по уровню инструмента, что соот­ветствует наличию и трех исправительных винтов (у уровня, сетки ни­тей и подставки оси вращения трубы теодолита).

Проверить параллельность оси уровня и плоскости лимба, который должен устанавливаться горизонтально, нельзя, так как необходимое для этого перекладывание на 180° прикрепленного к инструменту уровня выполнить невозможно.

Такая конструкция теодолита обусловлена тем, что если у нивелира самая незначительная непараллельность осей уровня и трубы при боль­ших расстояниях до рейки дает заметную ошибку в отсчетах и превышениях, то при измерении горизонтальных углов теодолитом эта не­параллельность, вызывая при проведении пузырька уровня на середину ничтожный наклон небольшого лимба, практически не влияет на точность измерения. Это позволяет заводу гарантировать достаточную точность изготовления из одной отливки лимба с перпендикулярной к его плос­кости осью вращения инструмента и считать уровень, прикрепленный к алидадному кругу, уровнем при оси вращения теодолита.

Поверка перпендикулярности от оси такого уровня к оси вращения инструмента методом поворота на 180° для установки последней в вертикальное положение уже может быть сделана.

Поверка и уничтожение коллимационной ошибки теодолита, т.е. перпендикулярности визирной к оси вращения трубы- основной систематической инструментальной ошибки теодолита, по общему правилу, произ­водится методом поворота на 180° визирной оси вокруг оси вращения трубы для двух симметричных наблюдений при положении вертикального круга справа и слева от наблюдателя.

Чтобы точно зафиксировать до и после поворота положение визирной оси, проходящей через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей трубы, ее наводят на далекую, а поэтому и более близкую к горизонту точку. Для фиксаций же положения оси вращения трубы делают отсчет по верньеру горизонтального круга.

На рис.4.7,а изображена схема вида сверху на теодолит с разрезом зрительной трубы и наведенной на точку визирной осью, составляющей с осью вращения трубы угол в (90° -с), где с - коллимационная ошибка теодолита.

На схеме, где рядом с трубой показан вертикальный круг, видно, что при круге слева от наблюдателя дуга между объективным концом трубы и концом оси вращения трубы у вертикального круга меньше 90° на величину коллимационной ошибки с.

Если предположить, что нули верньеров, как это бывает у большинства теодолитов, расположены против концов оси вращения трубы, то при произвольном положении нуля лимба отсчет по нему, который надо сделать, чтобы зафиксировать положение оси вращения трубы, по схеме равен дуге а_А вместо правильного а₀ и а₀=а_n-с.

Чтобы определить правильный отсчет, необходимо составить второе уравнение с неизвестными а_n и С, для чего, по общему правилу уничтожения влияния систематической коллимационной ошибки, надо произвести второе симметричное наблюдение на выбранную точку уже при положении круга справа от наблюдателя.

С этой целью в соответствии с известным приемом поверки перпенди­кулярности двух прямых, трубу переводят через зенит, поворачивая на 180° вокруг ее оси вращения, и, как это видно на рис.4.7,б, получают острый угол (90° - с ) между объективным концом трубы и концом оси вращения ее у вертикального круга уже справа от глаза наблюдателя у окуляра.

Чтобы определить направление визирной оси после перевода трубы через зенит, необходимо повернуть инструмент ровно да 180°, чтобы увидеть выбранную для наблюдений точку.

Практически инструмент поворачивают вокруг вертикальной оси вращения до вторичного наведения перекрестия сетки нитей (рис.4.7,в) на точку уже при положении круга справа.

Из чертежа видно, что при остром угле (90° - с ) справа от наблю­дателя ось вращения трубы отклонится от правильного положения на угол с , но симметрично первому наблюдению в другую сторону. При неподвижном лимбе и отсутствии эксцентриситета, с учетом разности отсчетов по двум верньерам на 180°, приведенный отсчет а_n уже будет меньше правильного, величина которого а₀=а_n + С. Имея из первого положения а₀=а_л – С исключением С получают значение . Таким образом, как и следовало ожидать, полусумма двух неверных за счет инструментальной коллимационной систематической ошибки отсчетов дает правильный отсчет.

Если установить алидадный круг на этот средний отсчет (рис.4,7,г), отличающийся от наблюденных на величину коллимационной ошибки с, то перекрестие сетки нитей сместится с наблюдаемой точки на этот угол коллимационной ошибки С.

Для уничтожения коллимационной ошибки остается, ослабив вертикальный исправительный винт сетки нитей и действуя боковыми ее винтами (рис.4.7,д), совместить перекрестие сетки с выбранной для наблюдения точкой, так как при этом визирная ось окажется перпендикулярной к оси вращения трубы.

При отсутствии коллимационной ошибки, повесив перед инструментом отвес и поворачивая трубу вокруг ее оси вращения, по сходу с отвеса перекрестие нитей легко определить негоризонтальность оси вращения трубы.

В полевых условиях, когда отвес повесить нельзя, негоризонтальность оси трубы при отсутствии коллимационной ошибки можно обнару­жить по разности за вычетом 180°, отсчетов по горизонтальному кругу при симметричном наведении трубы при круге справа и при кру­ге слева от наблюдателя на достаточно высоко расположенную точку.

Чтобы не делать никаких отсчетов и вычислений в поле, рекомендуют построить две точки отвесной линии, проектируя (забивая в землю колышки) высокую точку при симметричном расположении круга справа и слева от наблюдателя и забивая третий колышек посередине между двумя полученными, таким образом, проекциями высокой точки.

Рис. 4.7. уничтожение коллимационной ошибки теодолита: а - наведение при круге слева; б - труба переведена через зенит; в - наведение при круге справа; г - уста­новка на средний отсчет; д - коллимационная ошибка уничтожена.

Рис. 4.8.

На рис.4.8. показаны верхняя точка отвеса А спроектированная при негоризонтальной оси вращения трубы на землю в точку В; и точка С -нижняя точка отвеса, полученная симметричным проектированием верхней при двух положениях круга справа и слева от наблюдателя.

Если сначала неправильно навести трубу в направлении ОА на верхнюю точку отвеса А, а затем, опустив трубу вниз в направлении ОВ, подни­мать ось вращения трубы, действуя исправительными винтами подставки, до совмещения перекрестия сетки нитей с нижней точкой отвесной линии С, условная первоначальная линейная ошибка BE увеличится до величины ЕС. Из подобия треугольников ОА и ОЕВ следует, что , где Н и h -превышения соответственно верхней и нижней точек отвеса над осью вращения трубы Теодолита 0.

Так как ЕС≠FA, то , и новая ошибка EC=BE будет в два- три и более раз больше первоначальной, так как верхнюю точку выбирают возможно выше, а высота инструмента сравнительно не­велика.

Чем выше выбрана точка наблюдения, тем быстрее можно сделать поверку, причем, в соответствии с приведенной схемой, можно рекомендовать при исправлений несколько па доводить перекрестие сетки нитей до полного совмещения с наблюдаемой точкой.

На строительстве теодолит применяется реже, чем нивелир, и, главным образом, или для восстановления перпендикуляров, или для проектирования точек и построения вертикальных плоскостей при поверке отвесных поверхностей. В связи с этим горизонтальность оси вращения трубы становится настолько важной, что сконструирован специальный проектировочный теодолит- тахометр ТТП.

Накладной уровень при оси вращений трубы этого теодолита позволяет при помощи соответствующих исправительных винтов простым перекладыванием выверить параллельность оси уровня и оси вращения трубы, а затем, поворотом на 180°, перпендикулярность их к вертикальной оси вращения инструмента.

Как бы часто не выверялся инструмент, незаметная для наблюдателя доля систематических ошибок, как коллимационной, так и из-за негоризонтальности оси вращения трубы, остается и они должны бить уничтожены путем симметричных двойных наблюдений. Вместе с тем, двой­ные наблюдения позволяют контролировать точность отсчетов и уничто­жать, тем самым, наиболее опасную и всегда возможную глубокую ошибку (особенно часто допускаемую в вычислениях), и, наконец, среднее из двух наблюдений точнее одного, т.е. уменьшается и величина случайной ошибки. В строительстве, поэтому, недопустимы одиночные наблюдения; в связи с чем измерение угла один раз называется полуприемом и только двойное измерение его со всеми вычислениями называется пол­ним приемом.

Легко доказать, например, при измерении угла полным приемом при круге справа от наблюдателя в первом полуприеме и при круге слева во втором полуприеме, что среднее не будет содержать ошибки за счет неперпендикулярности визирной оси теодолита к оси вращения трубы.

Действительно, при измерении угла МОN при круге справа из-за коллимационной ошибки теодолита будет получен неверный результат а_n=m_n-n_n , где m_n и n_n - отсчеты на точки М и N при круге справа и а_л=m_л-n_л - неверный результат при положении круга слева.

Если, суммируя оба неверных результата, сгруппировать отсчеты на точки М и N, то полусумма полученных углов

,

равная разности средних, т.е. уже правильных отсчетов m₀ и n₀ на каждую точку, даст, тем самым, как это было выведено выше, значение угла уже без ошибки за счет неперпендикулярности визирной оси к оси вращения трубы.

2.5. Лабораторная работа №5

Техническое освидетельствование электротали

2.5.1. Цель работы

2.5.1.1. Изучить правила и требования ГОСГОРНАДЗОРА при проведении технического освидетельствования ГПМ.

2.5.1.2. Овладеть методикой выполнения технического освидетельствования электротали.

2.5.2. Методика выполнения технического освидетельствования электротали.

2.5.2.1. Общие положения.

В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» электроталь до пуска в работу (а также в процессе эксплуатации не реже чем через 12 месяцев) подлежит техническому освидетельствованию.

Кроме того, согласно статьи 272 Правил, электроталь может подвергаться неочередному техническому освидетельствованию.

Техническое освидетельствование на предприятиях (организациях) производится инженером по техническому надзору в присутствии лица, ответственного за исправное состояние ГПМ.

Контроль за содержанием и безопасной эксплуатацией ГПМ осуществляет инженер-инспектор Госгорнадзора и инженер по техническому надзору предприятия (организации) в соответствии с Правилами.

Техническое освидетельствование имеет целью установить, что грузоподъёмная машина (электроталь) и её установка соответствуют Правилам и представленной при регистрации документацией, что машина находится в исправном состоянии, обеспечивающем её безопасную работу и что обслуживание её соответствует Правилам.

2.5.2.2. Порядок освидетельствования электротали.

2.5.2.2.1. Проверка организации надзора.

Проверяется содержание паспорта и наличие в нём записей о регистрации машины и подпись лица, ответственного за её исправное состояние; наличие журнала периодических осмотров и содержание записей в нём; обученность обслуживающего персонала.

2.5.2.2.2. Осмотр места установки тельфера.

Проверить наличие на тельфере надписей, указывающих грузоподъёмность, регистрационный номер и дату назначенного освидетельствования, а также наличие плакатов и надписей по технике безопасности;

Осмотреть рубильник, подающий напряжение на установку, обратив внимание на наличие свободного доступа к нему, возможность закрытия его на замок в отключённом положении.

Убедиться в наличии свободного прохода для лиц, управляющих талью с пола;

Убедиться в прочности крепления опорной балки тельфера.

2.5.2.2.3. Осмотр тельфера.

Проверяется грузовая подвеска и её детали, наличие клейма.

Канаты, их крепление и невозможность перетирания во время работы.

Наличие заземления металлоконструкции, а также корпуса кнопочного аппарата управления; тормоза и их детали; состояние концевых выключателей (осмотром и опробованием).

2.5.2.2.4. Испытания тельфера.

2.5.2.2.4.1. Статические испытания.

Таль устанавливается в положение, отвечающее наибольшему прогибу опорной балки. Крюком захватывается испытательный груз, превышающий грузоподъёмность тали на 25%, поднимается на 100-200 мм и выдерживается в этом положении 10 минут. Затем груз опускается и определяется величина остаточной деформации опорной балки. Проверку выполняют с помощью отвеса и репера. (Статья 283 Правил).

2.5.2.2.5. Динамические испытания

динамические испытания проводятся испытательным грузом, на 10% превышающим грузоподъёмность тельфера. При испытании проводится проверка работы механизмов путём неоднократного их включения как каждого в отдельности так и при одновременной их работе.

2.5.3. Приборы и оборудование.

2.5.3.1. Действующая электроталь.

2.5.3.2. Испытательные грузы.

2.5.3.3. Репер.

2.5.3.4. Отвес.

2.5.4. Порядок выполнения работы.

2.5.4.1. Изучить правила и требования Госгорнадзора при техническом освидетельствовании ГПМ (Статьи 270-280 Правил).

2.5.4.2. Изучить основные условия (неисправности), при наличии которых машина не должна допускаться к работе (Статья 297 Правил).

2.5.4.3. произвести техническое освидетельствование электротали.

2.5.4.4. Оформить результаты технического освидетельствования и дать по ним мотивированное заключение и допуске машин к работе.

2.5.5. Содержание отчёта.

2.5.5.1. Цель работы.

2.5.5.2. Результаты проверки организации надзора.

2.5.5.3. Результаты проверки осмотра места установки тельфера.

2.5.5.4. Результаты осмотра тельфера.

2.5.5.5. Результаты статических и динамических испытаний.

2.5.5.6. Результаты технического освидетельствования записываются в форме, предусмотренной правилами:

Дата освидетельствования	Результаты освидетельствования	Срок следующего освидетельствования

В графе «Результаты освидетельствования» записываются все обнаруженные недостатки и нарушения.

При наличии опасных дефектов работа тали не разрешается, о чём в паспорте делается мотивированная запись.

При выявлении в процессе освидетельствования неисправностей и недостатков, не вызывающих непосредственной опасности, их записывают в паспорте и указывают срок устранения.

2.5.6. Контрольные вопросы.

2.5.6.1. Когда и с какой целью проводится техническое освидетельствование ГПМ?

2.5.6.2. Какие мероприятия проводятся при полном техническом освидетельствовании?

2.5.6.3. Как и какой нагрузкой выполняются статические и динамические испытания?

2.5.6.4. Что проверяется при осмотре ГПМ?

2.5.6.5. В каких случаях, при каких условиях запрещается работа грузоподъёмных машин?

2.5.7. Литература для подготовки:

/2/, с. 254-258.

/3/ с. 228-234.

/6/.

2.6. Лабораторная работа №6

Ультразвуковой метод контроля деталей ПТМ

2.6.1. Цель работы

2.6.1.1. Изучить сущность и основные физические принципы и положения, положенные в основу эхо-метода ультразвуковой дефектоскопии.

2.6.1.2. Изучить методику выявления дефектов с помощью типового дефектоскопа.

2.6.2. Сущность и основные физические принципы и положения ультразвукового контроля.

Ультразвуковой метод контроля предназначен для выявления подповерхностных и внутренних дефектов в деталях относительно простой конфигурации. Он позволяет определить координаты и форму залегания дефекта, не всегда выявляет его характер.

Ультразвуковой метод контроля основан на исследование процесса распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в контролируемом объекте. Ультразвуковыми называют упругие механические колебания в среде, совершаемые с частотой выше 20000 Гц.

В ультразвуковых дефектоскопах обычно используются частоты (0,6..10) МГц. Ультразвуковые колебания таких частот обладают свойством направленного распространения в упругой однородной среде и могут проникать на значительную глубину. Наличие каких-либо неоднородностей в среде искажает картину распространения колебаний, вызывая их отражения и преломления. Направленное распространение УЗК и отражение их от границы раздела двух сред являются физическими закономерностями, лежащими в основе ультразвукового метода контроля. УЗК обычно получают с помощью пьезоэлектрических пластин-вибраторов, которые могут служить как в роли излучателя УЗК, так и в роли приёмника отраженных колебаний, преобразующего последние в переменное электрическое напряжение.

Для удобства практического использования пьезоэлектрическая пластина (вибратор) монтируется в искательной головке (искателе).

Для прозвучивания объекта продольной волной используются прямые искательные головки, излучающие продольную волну перпендикулярно к поверхности.

Нормальный совмещённый искатель (головка)

Рис. 6.1.

В нормальном совмещённом искателе (рис. 6.1.) пьезоэлемент 1 приклеен или прижат к демпферу 2. Между пьезоэлементом и средой (деталью) 5, в которую производится излучение колебаний, может располагаться несколько тонких промежуточных слоёв – один или несколько протекторов 3 и прослойка контактной смазки 4. Искатель размещён в корпусе 6, а выводы 7 соединяют с электронным блоком дефектоскопа.

Основными методами ультразвуковой дефектоскопии являются:

- импульсный эхо-метод;

- теневой метод;

- резонансный метод.

Ниже рассматривается импульсный эхо-метод как наиболее широко применяемый при диагностике деталей ПТМ.

Импульсный эхо-метод контроля.

Сущность эхо-метода показана на рис. 6.2.

Схема работы дефектоскопа

Рис. 6.2.

Для дефектации исследуемого объекта 1 к нему прикладывается головка 2 прибора, являющаяся излучателем и приёмником УЗК. Генератор импульсов 3 работает в импульсном режиме. Длительность импульсов 1-3 МК сек. с промежутком между ними до 0,1 сек. образующиеся при этом в преобразователе головки 2 ультразвуковые зондирующие импульсы проходят в изделие, причём одна часть из них встречает на своём пути дефект α, а другая проходит беспрепятственно до нижней грани изделия («дна»), затем колебания, отражённые от дефекта и от «дна», возвращаясь как эхо в головку 2, преобразуются в электрические колебания и через усилитель 5 подаются на индикатор 4. В качестве индикатора 4 применяется электронно-лучевая трубка. Под действием поступающих импульсов на экране трубки образуется горизонтальная прямая линия развёртки И.

При излучении головкой 2 зондирующих импульсов на экране индикатора проявляется пик А, отвечающий поступлению колебаний, отраженных от передней верхней грани изделия. Пик В, отвечающий поступлению сигнала колебаний, отраженных от дефектоскопа α, и пик С - от нижней грани изделия (на рис. 6.2 пик А, В и С условно соединены пунктирными линиями с поверхностями, от которых они отражены), т.к. отражение И сигналов представлено в координатах амплитуда - время,

взаимное расположение пиков определяется временем пос­тупления сигналов, зависящим от пути, пройденного каждым из пучков колебаний» Таким образом, расстояние между пиком В и одним из пиков А и С при известной толщине изделия поз­воляет определить глубину залегания дефекта*

При .контроле импульсным эхо-методом достаточно иметь до­ступ к контролируемому изделию с одной стороны, что часто является необходимым условием контроля» Контроль производит­ся путем сканирования головкой поверхности контролируемого изделия. Скорость и шаг сканирования для обеспечения надеж­ности контроля выбираются с учетом размера сечения ультразву­кового пучка, времени, необходимого на прохождение импуль­са до донной поверхности изделия и обратно, а также минималь­ного числа принимаемых эхо-сигналов, обеспечивающих срабаты­вание сигнализаторов дефектов.

Недостатком импульсного эхо-метода является наличие "мер­твой зоны", т.е. невозможность обнаружения дефекта в поверхностном слое детали на глубине 6...8 мм.

Контролю эхо-методом подвергаются детали, слитки, фасон­ное литье, поковки, штамповки, трубы, прутки, рельсы, а также сварные, клееные, заклепочные, паяные соединения и др. При этом обнаруживаются поверхностные (например, усталостные трещины) и внутренние дефекты (расслоения, шлаковые включе­ния, пустоты и др.) в заготовках и изделиях различной формы и габаритов из металлических и неметаллических материалов. Мо­гут быть обнаружены зоны нарушения однородности кристалличес­кой структуры и зоны коррозионного поражения металлических изделий, а также измерена с высокой точностью до сотых до­лей мм - толщина изделия, ограниченного плоскими параллельны­ми гладкими поверхностями, при одностороннем доступе.