4 Технологии геодезического контроля прямолинейности, соосности…

4.7. Технологии геодезического контроля прямолинейности, соосности…

Контроль прямолинейности, соосности и расположения узлов технологического оборудования промышленных предприятий и других крупных технических объектов имеет специфические особенности среди других видов контроля геометрических параметров. К таким особенностям, прежде всего, относят специфические способы, методы и средства измерений, присущие, как правило, контролю данного типа параметров.

Технология геодезического контроля прямолинейности, соосности и расположения изделий машиностроения состоит из трех основных процессов:

1) проектирование операций контроля, включающее, согласно разделу 3:

- выбор объектов, параметров и процессов контроля, назначение точности измерения параметров;

- выбор схем и методов контроля параметров с разработкой схем размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), расчетом точности измерения элементов геометрических схем, назначением методов и средств измерений;

- разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю;

2) проведение геодезического контроля крена на объекте, включающее:

- изготовление и установку, при необходимости, геодезической КИА;

- подготовку персонала, приборов, приспособлений;

- разработку правил техники безопасности и пожарной безопасности при проведении контроля;

- выполнение измерений;

3) обработку и анализ результатов измерений, включающих:

- проверку и обработку первичной документации;

- уравнивание результатов измерений;

- вычисление отклонений параметров и, при активном контроле, их приращений;

- построение графиков;

- интерпретацию результатов;

- заполнение паспорта объекта или составление технического отчета.


4.7.2. Выбор объектов, параметров, разработка
процессов контроля, назначение точности

Общие принципы, технологическая схема проектирования, а также выбор объектов, видов параметров, процессов проектирования геодезического контроля технических объектов изложены подробно в разделе 3, они присущи большинству объектов промышленных предприятий, поэтому подробно здесь не излагаются.

- прокатных станов;

- прямолинейных конвейеров для перемещения сыпучих материалов;

- конвейерных линий сборочных цехов машиностроительных заводов;

- направляющих станков для изготовления крупногабаритных деталей;

- сложных фундаментов или опорных строительных конструкций зданий и сооружений под технологическое оборудование и т. п.

Для указанных выше технических объектов применяют, как правило, сплошной, пассивный, летучий контроль. Технологические и эксплуатационные допуски на прямолинейность и соосность задаются для перечисленных объектов инструкциями на монтаж и эксплуатацию.

Контрольными точками при измерениях, как правило, служат характерные точки самого оборудования – боковые поверхности направляющих путей, шейки валов, горизонтальные разъемы, отверстия и т.п. Исходными опорными точками служат знаки закрепления монтажных осей, а часто базовые линии задаются прибором по одной из выставленной в проектное положение детали или узлу.

4.7.3. Методы и средства контроля прямолинейности,
соосности и расположения узлов
технологического оборудования

Контроль прямолинейности машин и агрегатов осуществляют, как правило, с применением методов и средств измерений, применяемых в инженерной геодезии и машиностроении.

В практике геодезических работ по контролю прямолинейности наибольшее распространение получили механические, оптические-визирные, лучевые (в том числе, лазерные) и интерференционные методы измерений. Причем, использование конкретных методов, как правило, определяется типами технических объектов, видом геометрического параметра, требуемой точностью контроля и условиями измерений.

В механических методах измерений применяют механические средства измерений и специальную оснастку [1, 4, 129 – 131, 134, 137, 149, 188, 192, 228, 233, 236, 239, 243, 255, 256 и др.].

При контроле отклонений от прямолинейности, соосности и других видов позиционных отклонений [192] в качестве базовых (опорных) осей и направлений применяют струны, проволоку и др.

Для задания базового направления при контроле отклонений от прямолинейности, соосности в процессе установки оборудования в проектное положение в процессе монтажа или ремонта, а также для выноса в натуру строительно-монтажных и технологических осей широко применяют струны. Натянутую струну подвешивают в двух базовых точках, ее ось проектируют на осевые риски монтируемого оборудования с помощью отвесов, которые крепятся к струне в нужных местах. Для исключения погрешностей, возникающих из-за неоднозначности крепления отвесов, применяют один отвес, перемещаемый вдоль струны. Погрешности при предварительной выверке оборудования с применением струны и визуальном контроле его положения по меткам не менее 2 – 5 мм.

Основные источники ошибок: провисание струны, ее колебания и остаточные искривления, погрешности отсчетов и положения струны. Колебания струны от движения воздуха не позволяют применять данный метод на больших открытых пространствах. В закрытых помещениях колебания струны меньше,
и точность измерений может быть существенно повышена. Для повышения точности измерений применяют оптические, электрические, электроиндуктивные, электроакустические и фотоэлектрические методы отсчета положения элементов конструкций и оборудования относительно струны.

Отсчет оптическим методом с помощью микроскопа применяют для контроля отклонения направляющих от прямолинейности. При установке машин

Более простым является применение струнно-оптического метода с использованием принудительного центрирования струны. В комплект аппаратуры входят натяжные устройства, приспособления с коническими пазами для центрирования струны на крайних точках и специальный микроскоп-вкладыш.

Для автоматизации процесса контроля часто используют индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и другие преобразователи перемещений (датчики). Расширения диапазона измерений датчиками достигают их перемещением с помощью микрометрических винтов.

Механические струнные методы измерений наибольшее распространение нашли при контроле прямолинейности в закрытых помещениях (без воздушных токов) направляющих путей, конвейеров и других изделий аналогичного типа в процессе их капитального ремонта. В указанных случаях эти методы и средства измерений имеют преимущество по сравнению с другими методами по точности и возможности автоматизации измерений.

Среди оптических методов различают: визирный (метод визирной трубы и марки), включающий модификации; визирный проекционный, коллимации (метод коллиматора и зрительной трубы); автоколлимации; авторефлексии; дифракционные и интерференционные. Значительное место занимают также лазеры.

Способы, программы и средства измерений визирного метода подробно изложены в разделе 4.3. Здесь лишь следует добавить некоторые особенности их применения, связанные с выверкой оборудования.

При применении некоторых точных приборов, к которым относятся микротелескопы, алиниометры, специальные приборы проверки отклонений от прямолинейности, плоскостности и соосности, а также зрительные трубы высокоточных теодолитов и нивелиров, погрешности измерений, изложенными в разделе 4.3 способами, должны быть минимальны, так как створные линии значительно короче, а требуемые точности выше.

Микротелескопами называют высокоточные оптические приборы, имеющие телескопическую систему и микроскоп вместо окуляра. Микротелескопы применяют при монтаже преимущественно для контроля отклонений от прямолинейности, соосности и перпендикулярности осей и плоскостей машин и механизмов.

Алиниометры не имеют горизонтального и вертикального кругов, снабжены зрительной трубой большого увеличения, накладным уровнем, а также окулярным или оптическим микрометром. Центрирование алиниометра и визирных марок на специальном геодезическом знаке производится автоматически с погрешностью, не превышающей 0,1 мм, с помощью шара в соединительной муфте. В комплект аппаратуры алиниометра входят неподвижная марка для ориентирования зрительной трубы вдоль заданного створа, марка с подвижной визирной целью и с микрометром, а также вспомогательные измерительные приспособления.

Оптический створофиксатор конструкции МИИГАиК основан на использовании принципа получения двойного изображения с помощью пентопризмы, помещенной перед объективом зрительной трубы (серийно не изготовляется).

Точные нивелиры и теодолиты широко используют для оптических измерений отклонений от соосности, прямолинейности, плоскостности и перпендикулярности наряду со специализированными зрительными трубами и приборами.

К специализированным приборам для контроля отклонений от соосности, прямолинейности и перпендикулярности относятся оптические приборы ПКС

Прибор ПКС имеет следующую техническую характеристику: наибольшее расстояние между парами контролируемых отверстий до 40 000 мм, погрешность измерений ±0,05 мм/м, габаритные размеры прибора (без опор)

Прибор ПР-1 служит для разметки и контроля соосных удаленных отверстий. Он имеет зрительную трубу с основанием, подсвечиваемый полупрозрачный экран с перекрестием, на которое наводится труба, и подвижный экран-каретку. Техническая характеристика прибора: наибольшее расстояние между крайними отверстиями 40 000 мм, пределы размечаемых диаметров отверстий 120 – 240 мм, точность разметки ±0,15 мм при расстоянии между парами отверстий 0,8 м, габаритные размеры прибора 500  260  160 мм, масса прибора 8,6 кг.

К комбинированным визирным приборам относится стапельный визир ВC-2 (ИГ-96), который может быть использован при контроле отклонений от прямолинейности, соосности, перпендикулярности поверхностей, деталей и узлов крупногабаритных изделий различного назначения. Прибор ВС-2 позволяет создать три взаимно перпендикулярные плоскости, образуемые перемещением линии визирования или проецированием строго в одной плоскости. Погрешность воспроизведения базовых плоскостей с одной установки прибора составляет 5''. В стапельном визире применена комбинированная схема, содержащая проекционный и визуальный каналы, совмещенные в одном направлении. Оба канала имеют общую систему фокусировки. Дальность действия визуального канала 1,8 – 300 м, проекционного 1,8 – 25 мм.

Оптические плоскомеры применяют для контроля отклонений от плоскостности и превышений элементов оборудования.

Оптические струны предназначены для контроля отклонений от прямолинейности и соосности. Объективы этих приборов обладают свойствами аксиконов, что позволяет исключить погрешности измерений, возникающие при перефокусировке. С помощью оптических струн можно измерить отклонения от прямолинейности и соосности в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Точность измерений отклонений формы и расположения элементов оборудования визирным методом определяется точностью наведения и зависит от конструкции и качества применяемых целевых знаков (марок) и сетки оптического прибора.

Р
3

4

В
1

Для сохранения точности визирования на различных расстояниях применяют марки с четырьмя биссекторами переменной ширины, образующими крест ступенчатой формы. При этом каждый биссектор перекрывает диапазоны визирования соседних биссекторов (рис. 4.7.4, а). Применяют также марки с рисунком в виде V-образного креста (рис. 4.7.4, б). Другие марки для угловых измерений приведены в [1, 4, 129 – 131, 134, 137, 149, 188, 192, 228, 233, 236, 239, 243, 255, 256 и других изданиях].

Марки, предназначенные для контроля отклонений от прямолинейности планового расположения и плоскостности, горизонтально устанавливают на жестких подставках, снабженных уровнем, подъемными регулирующими винтами и устройствами для горизонтального перемещения.

Марки для контроля отклонений от соосности визирным методом изготовляют регулируемыми и нерегулируемыми. Нерегулируемые марки служат для контроля отклонений от соосности отверстий одного диаметра. Целевой знак

Ч

Марка для контроля отклонений от соосности глухих отверстий, обращенных друг к другу, снабжают кольцевым зеркалом 4, позволяющим получить автоколлимационное изображение сетки (рис. 4.7.5, б). У такой марки перемещение штока 2 с целевым знаком 1 по направляющим 3 осуществляют с помощью микрометрического винта 5.

Особое место среди специальных средств измерений занимают высокоточные комплекты для установки и выверки паровых турбин оптическим способом [225]. Этот комплект состоит из следующих приборов и приспособлений:

зрительной трубы ППС-11 или ППС-19 – 1 шт.;

марок – 3 шт.;

центроискателей – 2 шт.;

визиров для замера высотных отметок – 2 шт.;

прецизионного уровня типа 107 – 1 шт.;

рамы крепления зрительной трубы – 1 шт.;

полноповоротного штатива – 1 шт.

Зрительная труба ППС-11 (рис. 4.7.6), показатели которой приведены в табл. 4.7.1, снабжается двумя окулярами: прямым и уг-ловым. Последний применяется при наблюдениях в окуляр сверху или сбоку.

Замер отклонения визируемого предмета от оптической оси зрительной трубы производят при совмещении перекрестия с изображением предмета с помощью оптического микрометра. Отсчет величины смещения производится по барабанчикам 1 и 3 оптического микрометра (рис. 4.7.6), при помощи барабанчика фокусирующей системы 2 достигается резкость изображения.