Геодезия

Осевые системы

Вертикальная ось теодолита является основной его осью, относительно которой размещаются все остальные части и узлы теодолита соответственно его геометрической схеме.

В современных высокоточных теодолитах типа Т05, Т1, ОТ-02М (УВК) широко применяются цилиндрические оси полукинематического типа, саморегулируемые . Конструктивно эта система осей реализуется по-разному в указанных выше теодолитах, но в принципиальной ее части остается неизменной.

Вертикальная ось теодолита ОТ-02 (рис. 49) внутри полая, жестко связана с алидадной (верхней) частью теодолита. Она соприкасается с боковой поверхностью втулки только по узкому ведущему пояску, который направляет движение оси в ее нижней части. Опорой алидады служат стальные шарики, размещенные на скошенной под углом поверхности втулки оси. Под действием массы алидады и собственной массы шарики стремятся скатиться вниз по наклонной плоскости и со всех сторон обхватывают ось, не давая ей колебаться при вращении алидады. Такая система осей является саморегулирующейся. Для обеспечения высокой устойчивости оси при вращении алидады требуется, чтобы разность диаметров шариков была не более 0,5 мкм.

Наличие зазора между осью алидады и боковой поверхностью втулки устраняет заклинивание оси при значительном понижении температуры теодолита. Это позволяет выполнять измерение углов при значительных изменениях температуры воздуха.

Изготовление осей высокоточных теодолитов — одна из ответственных механических операций. Обычно требуют, чтобы колебания оси вращения алидады в процессе угловых измерений не превышали 1", что можно рассматривать как допуск на конусность цилиндрической оси (рис. 50), который не должен превышать величины

При i=l", l=100 мм получим х = 0,5 мкм. Следовательно, оси у высокоточных теодолитов следует изготовлять с особой тщательностью и высокой точностью.

Вертикальная ось с разнесенной шариковой опорой (рис.51) применяется в теодолитах типа DKM-3. Поскольку при длине цилиндрической оси 100 мм и более довольно трудно устранить колебания оси при вращении алидады, было принято решение значительно   увеличить   площадь   опоры   алидады,   а   на   долю

самой оси оставить функции направляющей движения алидады и центрирования прибора.

Достигнута высокая точность изготовления шариковой опоры:  разность диаметров  шариков  не  превосходит 0,2  мкм.

 

Рис.49. Цилиндрическая ось полукинематического типа с шариковой опорой в теодолитах типа ОТ-02/ — ось алидады; 2 — втулка алидады; 3 — шарикоподшипник (опора алидады); 4 — лимб; 5 — ведущий поясок;   6 — подставка

Рис. 50. Конусность цилиндрической оси  теодолита

 

 

 

 

Рис.    51.   Вертикальная   ocь  теодолита    DKM-3   с   разнесенной   шариковой

опорой; 1 — ось  алидады;   2 — шарикоподшипник;  3 — лимб;  i — подставка

 

Достоинства осевой системы с разнесенной шариковой опорой состоят в следующем: уменьшается высота прибора, следовательно опускается центр его тяжести, что увеличивает устойчивость прибора; обеспечивается свободное вращение алидады; уменьшается чувствительность осевой системы к изменениям температуры.

Уровни высокоточного теодолита

Одной из важных конструктивных особенностей высокоточных теодолитов типа Т05 и Т1 является наличие накладного уровня, устанавливаемого   непосредственно  на  цапфы   оси    вращения трубы; кроме того, имеются уровни при алидаде горизонтального и вертикального кругов. Наиболее точным является накладной уровень; цена деления его равна 3—5" на 2 мм. Уровень при алидаде горизонтального круга имеет цену деления 6—7", а при алидаде вертикального круга—10—12" на 2 мм.

Накладной уровень и уровень при алидаде горизонтального круга предназначены для приведения вертикальной оси теодолита в отвесное положение. Накладной уровень позволяет в процессе угловых измерений непрерывно контролировать горизонтальность оси вращения трубы и дает возможность определять с необходимой точностью поправки в измеренные направления за наклон вертикальной оси теодолита (относительно отвесной линии).

Уровень при алидаде вертикального круга служит для приведения в горизонтальное положение нулевого диаметра вертикального круга 0—180° или 90—270°, в зависимости от типа теодолита, при измерении углов наклона или зенитных расстояний.

Основной частью цилиндрического уровня является стеклянная ампула, внутренняя поверхность которой изготовляется с высокой точностью шлифованием. Радиус кривизны внутренней поверхности ампулы в ее продольном направлении зависит от цены деления уровня т и может быть рассчитан по формуле

где D — расстояние между соседними делениями ампулы уровня. При  τ = 4; 7 и 12",

ρ = 206 265" и  = 2 мм получим соответственно г  103; 59 и 34 м.

Длина пузырька уровня заметно изменяется при изменении температуры (примерно на 0,4 деления на 1 °С). Чем короче длина пузырька, тем меньше чувствительность уровня и наоборот, чем больше длина пузырька, тем больше чувствительность уровня. Под чувствительностью уровня понимают минимальный угол наклона уровня, при котором происходит еле заметное для глаза смещение пузырька; обычно считают, что чувствительность уровня равна 0,1 т.

Нормальной является длина пузырька, равная 1/3 шкалы делений на ампуле уровня. В камерном уровне (рис. 52) длину пузырька регулируют путем наклона ампулы и перемещения требуемого объема паров эфира (наполнителя ампулы уровня) из изолированной  камеры  ) через отверстие 2 в перегородке.

При работе в полевых условиях необходимо тщательно защищать уровень и теодолит в целом от попадания на них солнечных лучей, так как одностороннее нагревание ампулы уровня  вызывает сдвиг  пузырька  в  сторону  источника  тепла.

Поскольку уровень теодолита является чувствительной системой, то прежде чем сделать отсчет по шкале уровня, надо выждать некоторое время пока пузырек успокоится, так как его перемещение происходит несколько медленнее вследствие прилипания наполнителя к стенкам ампулы.

 

 Рис. 52. Ампула камерного уровня с перегородкой