Вимірювання перевищень

На ефективність роботи обладнання впливає суттєво впливає горизонтальність окремих частин обладнання (фундаменти, рами, підкранові рейки), іноді окремі елементи обладнання встановлюються під певним кутом (корпуси барабанних теплових апаратів). Значні відхилення від горизонтальності елементів обладнання призводять до швидкого зносу деталей машин, втраті герметичності, швидкого корозійного зносу, браку основної технологічної продукції.

Перевірка горизонтальності обладнання є окремим випадком вимірювання перевищень. Процес вимірювання перевищень між точками називають нівелюванням. За принципом визначення перевищень нівелювання буває: геометричне (перевищення визначають за допомогою горизонтального променя); тригонометричне (перевищення визначають за допомогою похилого променя та тригонометричних залежностей прямокутного трикутника);гідростатичне (перевищення визначають за допомогою сосудів, що сполучаються), барометричне (перевищення визначають за зміною атмосферного тиску при зміні висоти), механічне (перевищення визначають безпосереднім вимірюванням вертикальних відстаней за допомогою механічних пристроїв).

Підчас монтажу та вивирці механічного обладнання найчастіше використовують геометричне (рис.7) та гідростатичне нівелювання.

Рисунок 7 – Схема геометричного нівелювання

Нехай потрібно визначити позначку точки 2 (рис. 7), якщо відома позначка точки 1 – H₁ (позначка – вертикальна відстань від рівневої поверхні (рівня моря) до заданої точки). Для цього встановлюємо нівелір приблизно посередині між точками 1,2 (місце встановлення нівеліру називають станція). Приводимо його візирну вісь в горизонтальне положення та вимірюємо відстані а, b, від горизонтального променя до відповідних точок. Тоді перевищення між точками h дорівнює:

h=a-b

(7)

Позначку точки 2 - Н₂ дорівнює

Н2=Н1+h

(8)

Гідростатичне нівелювання виконують за таким же принципом, але відстані а, b – це є рівень рідини в ємностях, що сполучаються.

Будова нівеліру.

Як випливає з попереднього пункту нівелір - геодезичний прилад для визначення перевищень. За точністю вимірювання перевищень при відстані маж точками 1, 2 (рис.7) в 1 км – довжина нівелірного ходу нівеліри бувають високоточні (похибка 0,5 мм/км), точні (похибка 3 мм/км), технічні (похибка 10 мм/км). Відповідно нівеліри нозначають Н-05, Н-3, Н-10. Буква, що йде після цифри, що характеризує точність вказує на конструктивні особливості нівеліру. Л- нівелір з лімбом (для грубої побудови та вимірювання горизонтальних кутів). К – нівелір з компенсатором (пристроєм для автоматичного горизонтування візирної осі нівеліру). Наприклад, Н-10Л, Н-3К.

Будову нівеліру розглянемо на прикладі нівеліру Н-3 (рис. 8).

Рисунок 8 – Схема нівеліру Н-3

1 – підіймальні гвинти; 2 – елеваційний гвинт; 3 – круглий рівень; 4 – фокусуючий гвинт (кремальєра); 5 – зорова труба; 6 – навідний гвинт зорової труби; 7 – трегерна підставка (трегер); 8 – закріпний гвинт зорової труби; 9 – об’єктив зорової труби; 10 – окулярне кільце зорової труби; 11 – циліндричний рівень

Нівелір складається з таких вузлів: грубого горизонтування візирної осі; точного горизонтування візирної осі; наведення на відліковий пристрій (нівелірну рейку). Вузол грубого горизонтування складається з З-х підіймальних гвинтів 1 (рис. 8), трегерної підставки 7, круглого рівня 3. Вузол точного горизонтування складається з циліндричного рівня 11, елеваційного гвинта 2. Вузол наведення нівеліру на нівелірну рейку. Складається з зорової труби 5, що має об’єктив 9 та окулярне кільце 10, навідного та закріпного гвинтів зорової труби 6, 8.

Технічна характеристика нівеліру Н-3

Збільшення труби, крат 30

Кут зору труби

по вертикалі 1°20′

по горизонталі 0°55′

Коефіцієнт ниткового віддалеміра 100

Найменша відстань візування, м 2

Температурний діапазон роботи, °С -40 ÷ 50

Маса нівеліру, кг 2,0

а)	б)
Рисунок 9 – а) Нівелірна рейка	б) відлік по нівелірній рейці 1-контакти рівня; 2 – сітка ниток

Під час нівелювання відстані а, b (рис. 7) вимірюють за допомогою нівелірних рейок, які встановлюють на точках 1, 2. Нівелірні рейки – є точним вимірювальним приладом. Вони виготовляються з добре висушеної деревини або легкого металевого сплаву. За конструкцією рейки бувають цілі та ті, що складаються, довжиною 3 або 4 м. Для контролю вимірювань рейки мають дві сторони – чорну та червону (рис. 9 а)). Відліки по чорній стороні починаються з нуля, по червоній – з деякого числа (п’ятки рейки). На рис. 9 а) п’ятка рейки дорівнює 4685.

Рейки по всій довжині розбиті на дециметри, які пронумеровані (00, 01, 02 і тд). Кожен дециметр поділений на сантиметри. Перші п’ять сантиметрів утворюють букву Е. Відліки по рейці беруть з точністю 1 мм. Наприклад, на рис. 9 б) відлік дорівнює 1250.

Порядок встановлення нівеліру в робоче положення та взяття відліків.

Закріплюють нівелір на штативі (рис. 6) за допомогою станового гвинта 7. Приводять підіймальними гвинтами 1, 2, 3 бульбашку 4 круглого рівня 5 навести

Рисунок 10 – Порядок приведення нівеліру в робоче положення

нівелір на рейку та за допомогою гвинтів 6, 8 (рис.8), за допомогою кремальєри та окулярного кільця 4, 10 встановити різке зображення рейки та сітки ниток.

Елеваційним гвинтом 2 встановити бульбашку рівня 11 на середину, при цьому контакти рівня повинні бути замкнені (їх зображення в окулярі зорової труби повинно відповідати поз.1 рис. 9 б). Взяти відліки по чорній і червоній сторонам рейки та обчислити різницю відліків, якщо ця різниця не перевищує ± 4 мм то відлік взятий правильно. Наприклад, відлік по чорній стороні рейки 1256 по червоній – 5943, різниця 5943-1256=4687, а п’ятка рейки дорівнює 4685, отже, різниця 4687-4685=+2 мм, така різниця не перевищує допустиму і відлік взятий вірно.

Нівелір Н-3 називають нівелір з рівнем. Велике розповсюдження набули нівеліри з компенсатором, в яких візирна вісь встановлюється в горизонтальне положення автоматично. В цих нівелірах оптичний промінь (рис. 11) проходить крізь об’єктив та рухому призму 1, яка спрямовує промінь в вертикальному напрямку. Призма 2 повертає промінь на 90° та через сітку ниток спрямовує промінь до окуляру. Така конструкція нівеліру робить його нечутливим до малих вибрацій та успіхом можуть застосовуватись при вивірці обладнання.

Рисунок 11 – Схема роботи нівеліру з компенсатором

Гідростатичні нівеліри

Роботи з вивірки обладнання часто виконують в погано освітлених цехах, при підвищеній температурі, на значній висоті – все це часто не дозволяє використовувати нівеліри для вимірювання перевищень. В таких випадках найчастіше застосовують гідростатичний нівелір. Нівелір складається з ємностей 1, 2 з’єднаних між собою.

Рисунок 12 – Схема роботи гідростатичного нівеліру

Під час нівелювання рідина в ємностях за законом сосудів, що сполучаються за умови рівності тиску в обох сосудах встановлюється на однаковому рівні. Перевищення між точками А, В можна знайти за формулою:

(9)

де П_пр, З_пр – відстань від нульового віддліку до поверхні рідини в передньому та задньому сосудах;

s₁, s₂ – висота відповідних сосудів.

За умови застосування спеціальних пристроїв для вимірювання висоти рідини точність нівелювання таким нівеліром складає ± 0,5 мм, за звичайних умов ± 2 мм. Отже, ці нівеліри з успіхом можуть застосовуватись при вивірці обладнання.