Поверки и юстировки нивелира Н-3

Введение
Как известно, слово «нивелир» происходит от французского термина «niveler», что в переводе означает «выравнивать»; корень этого слова является производным от «niveau», т. е. «уровень».
В соответствии с ГОСТ 21830-76 нивелир — геодезический высотомер для определения превышений горизонтальной линией визирования. В современных конструкциях нивелиров приведение линии визирования в горизонтальное положение осуществляется либо с помощью уровня, скрепленного со зрительной трубой, либо с помощью компенсатора, встроенного в оптическую схему зрительной трубы.
Общие технические требования к нивелирам сформулированы в государственном стандарте ГОСТ 10528-90. В соответствии с этим стандартом в России и странах СНГ выпускаются нивелиры различных типов и классов точности. Требования к технологии нивелирных работ закреплены в «Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов», утвержденной Роскартографией.
В топографо-геодезическом и маркшейдерском производстве основная функция нивелиров — измерение разностей высот — превышений. Этот вид работ относится к линейным измерениям в вертикальной плоскости; в качестве единицы измерений в системе СИ, как известно, используется метр.
Оптико-механические нивелиры с горизонтальным лучом визирования получили наибольшее распространение.
1. Оптические нивелиры
Нивелиры различаются по двум основным признакам: по точности и по способу приведения визирной оси в горизонтальное положение.
Согласно ГОСТу по точности нивелиры делятся на три типа:
1) Н-05 – нивелир высокоточный с оптическим микрометром для определения превышений с погрешностью не более 0,5 мм на 1 км двойного хода; предназначен для нивелирования I и II классов;
2) Н-3 – нивелир точный для определения превышений с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода; служит для нивелирования III и IV классов и при инженерно-геодезических изысканиях;
3) Н-10 – нивелир технический для определения превышений с точностью не более 10 мм на 1 км двойного хода; предназначен для нивелирования при обосновании топографических съемок, инженерно-геодезических изысканиях и в строительстве.
По способу установки визирной оси в горизонтальное положение различают два типа нивелиров:
1)нивелиры с уровнем при зрительной трубе (Н-05, Н-3, Н-10);
2)нивелиры с компенсатором (Н-05К, Н-ЗК, Н-10К).
Рисунок 1- Принципиальная схема нивелира с уровнем при зрительной трубе
У нивелиров первого типа зрительная труба и цилиндрический уровень скреплены вместе и могут наклоняться на небольшой угол относительно подставки прибора с помощью элевационного винта; такая конструкция облегчает приведение визирной оси в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню. Главное условие, предъявляемое к таким нивелирам, – взаимная параллельность визирной оси VV и оси цилиндрического уровня UU (рис.1). При соблюдении этого условия визирная ось зрительной трубы 1 займет горизонтальное положение после установки пузырька цилиндрического уровня 2 в нуль-пункт.
У нивелиров с компенсаторами (с самоустанавливающейся линией визирования) приближенная установка оси вращения прибора производится по круглому уровню; после этого в работу включается компенсатор, который автоматически приводит визирную ось в горизонтальное положение. Главное условие, предъявляемое к нивелирам данного типа, – горизонтальность визирной оси в пределах углов стабилизации компенсатора (±8 – 25»). Нивелиры с компенсаторами в последние годы получили широкое распространение в инженерно-геодезической практике, т. к. обеспечивают более высокую производительность труда, особенно при работе на неустойчивых грунтах.
Рисунок-2 Нивелиры с уровнем при зрительной трубе: точный нивелир Н-3:
а – вид слева; б – вид справа; технические нивелиры; в – Н-10Л; г – 2Н-10Л
Точные и технические нивелиры могут изготовляться также с лимбами для измерения горизонтальных углов; при этом в шифре нивелира добавляется буква Л (например, Н-ЗЛ, 2Н-10КЛ).
Выпускаемые предприятием УОМЗ по ГОСТ 10528–90 нивелиры 4Н-2КЛ, 4Н-ЗКЛ, ЗН-5Л отличаются более современной конструкцией и повышенными требованиями к точности определения превышений.
Нивелиры с уровнем при зрительной трубе. Из приборов данного типа рассмотрим нивелиры Н-3 и Н-10, получившие широкое распространение в геодезической практике.
Рисунок 3- Взятие отсчетов по рейке:
а – вид рейки; б – изображение рейки в поле зрения трубы
Точный нивелир Н-3 служит для нивелирования III и IV классов и используется также для производства технического нивелирования. Он состоит (рис. 2, а, б) 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 призменное устройство, передающее изображение концов пузырька уровня в поле зрения трубы (см. рис. 3 б). 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 юстировочных (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.
Предварительную установку нивелира в рабочее положение проводят 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.
2.Подготовка приборов к работе
Нивелир является техническим изделием точного приборостроения, поэтому требует бережного обращения, а технология нивелирования во многом зависит от тщательной подготовки прибора и его принадлежностей к работе.
При получении нивелира от поставщика или возврате прибора из капитального ремонта рекомендуется проводить полные лабораторные исследования комплекта нивелира, включающие:
определение цены деления уровня и погрешности совмещения концов его пузырька элевационным винтом (у нивелиров с уровнем и элевационным винтом);
определение диапазона и погрешности работы компенсатора (у нивелиров с компенсатором);
определение коэффициента дальномера и асимметрии штрихов сетки;
исследование правильности работы механизма наклона плоскопараллельной пластинки микрометра и определение цены деления шкалы микрометра (у нивелиров с оптическим микрометром);
исследование погрешностей механизма фокусирования зрительной трубы (у нивелиров, используемых для передачи высот через препятствия, или применяемых при измерении превышений при значительных неравенствах плеч);
определение силы натяжения инварной полосы реек (у инварных реек);
определение длины метровых интервалов реек;
определение погрешности превышения на станции при оптимальных плечах для данного типа нивелира.
Для высокоточных нивелиров инструкцией рекомендуется проложить контрольный ход.
Перед началом исследований, а также до проведения любых работ требуется произвести контроль основных геометрических условий, заложенных в конструкции нивелира.
Ось круглого (установочного) уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Средний штрих сетки зрительной трубы должен быть перпендикулярен к оси вращения прибора, а вертикальный штрих параллелен ей.
Ось цилиндрического уровня (у нивелиров с уровнем) должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы, а отвесные плоскости, в которых лежат указанные оси, должны быть параллельными. В отгоризонтированном приборе (у нивелиров с компенсаторами) визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальной.
Подъемные винты подставки нивелира должны вращаться легко и плавно.
Штатив должен обеспечивать устойчивое положение прибора во время измерений.
Непосредственно перед началом измерений в полевых условиях прибор выдерживают на рабочем месте столько минут, какова разница температур в помещении для хранения и на рабочем месте. Нивелиры с уровнем во время работы предохраняют от непосредственного воздействия солнечных лучей; в случае атмосферных осадков нивелир защищают зонтом.
3. Поверки и юстировки нивелира Н-3
На рис. 4 показаны основные оси нивелира. В нивелире с уровнем при зрительной трубе должны соблюдаться следующие геометрические условия:
1. Ось круглого уровня Yкр должна быть параллельна оси вращения нивелира 00.
2. Ось цилиндрического уровня Yц должна быть параллельна визирной оси bb.
3. Ось вращения нивелира должна быть перпендикулярна визирной оси.
Рисунок 4- Основные оси нивелира
3.1 Первая поверка
Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Тремя подъемными винтами приводят пузырек уровня в нуль-пункт и поворачивают верхнюю часть прибора на 180°. Если пузырек остается в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами перемещают пузырек к нуль-пункту на половину отклонения. Окончательно устанавливают пузырек в нуль-пункт подъемными винтами. После юстировки поверку повторяют