机械设备安装工艺2

'课程名称机械设备安装工艺教学主题设备安装工程测量授课班级13级机电（3班、4班）授课时间一周时间授课地点12#（304、303）教学目标：认识安装工程中需要用到的测量工具，并会熟练使用。教学设计：讲解示范——图解——提问——讲评——小结——评讲作业教学手段：讲授法、提问法、举例法等教学过程教学内容与板书备注课前复习：1.机械设备安装工程的内容有哪些？新课引入，简单叙述。工程测量仪器是工程建设的规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。下面的这几节课中，我们就来学习一下这些测量仪器。5’ 教学内容与板书备注一、水平仪1.用途和分类水平仪用来检测平面对水平或垂直位置的偏差。由于测量精度高，所以广泛应用于平面度、直线度、和铅垂度的检查测量工作中。设备安装常用的水平仪有条形水平仪、框式水平仪和合象水平仪。如下图所示：分别为框式水平仪、条形水平仪和合象水平仪。2.构造框式水平仪主要由框架和弧形玻璃管主水准器、调整水准组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。框架的测量面有平面和V形槽，V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻璃管的表面上有刻线，内装乙醚(或酒精)，并留有一个水准泡，水准泡总是停留在玻璃管内的最高处。若水平仪倾斜一个角度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距离(格数)，直接或通过计算即可知道被测工件的直线度，平面度或垂直度误差。3.测量原理框式水平仪的主要零件由作测量基准用的金属体，读数用的主水准器和定位用的水准器等组成。其框架为铸造结构,并且经过精加工处理，在框架上镶有读数水准器和定位水准器。在读数水准器上刻有红线小格，其间距约为2mm。当被测量面不平时，气泡就向高的方向移动，视气泡移动格数多少，就计算出被测表面水平偏差的大小。4.使用方法（1）框式水平仪的两个V形测量面是测量精度的基准，在测量中不能与工作的粗糙面接触或摩擦。安放时必须小心轻放，避免因测量面划伤而损坏水平仪和造成不应有的测量误差。10’重点10’重点 教学内容与板书备注（2）用框式水平仪测量工件的垂直面时，不能握住与副侧面相对的部位，而用力向工件垂直平面推压，这样会因水平仪的受力变形，影响测量的准确性。正确的测量方法是手握持副测面内侧，使水平仪平稳、垂直地（调整气泡位于中间位置）贴在工件的垂直平面上，然后从纵向水准读出气泡移动的格数。（3）使用水平仪时，要保证水平仪工作面和工件表面的清洁，以防止脏物影响测量的准确性。测量水平面时，在同一个测量位置上，应将水平仪调过相反的方向再进行测量。当移动水平仪时，不允许水平仪工作面与工件表面发生摩擦，应该提起来放置。测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡静止后主可读数。水平仪的分度值是主水准泡的气泡移动一个刻度所产生的倾斜比，以一米为基准长的倾斜高与底边的比表示，如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算：实际倾斜值=标称分度值×L×偏差格数例如：标称分度值为0.02mm/m,L=200mm，偏差格数为2格则：实际倾斜值0.02/1000×200×2=0.008mm为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪的零位进行检查或调整。1.读数方法（1）直接读数法：以气泡两端的长刻线作为零线，气泡相对零线移动格数作为读数，这种读数方法最为常用。（2）平均读数法：由于环境温度变化较大，使气泡变长或缩短，引起读数误差而影响测量的正确性，可采用平均读数法，以消除读数误差。平均读数法读数是分别从两条长刻线起，向气泡移动方向读至气泡端点止，然后取这两个读数的平均值作为这次测量的读数值。若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，平尺倾斜的角度为4秒，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。如图：1计算如下：水平仪连同平尺的倾斜角α的大小可以从下式中求出：由tgα=0.00002则α=4秒10’重点 教学内容与板书备注水平仪的移动方向与气泡的运动方向相反，呈凸，用符号“+”表示。水平仪的移动方向与气泡的运动方向相同，呈凹，用符号“-”表示。如果导轨是凸的情况下，水平仪（垫铁）从任意一个方向进行移动，水平仪的气泡向相反方向运动，如图2—（1）所示。如果导轨是凹的情况下，水平仪（垫铁）从任意一个方向进行移动，水平仪的气泡向相同方向运动，如图2—（2）所示。一、水准仪1.定义以及构造高程测量是三大基本测量工作之一，高程测量的方法有很多，如GPS高程测量、水准测量和三角高程测量等等，而常用的是水准测量，它的主要原理是利用水准仪的水平视线测量两点之间的高差，进而推算未知点高程的一种方法。我简单谈谈水准仪的构造及其使用方法。其主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）和基座，当然还有必备的配套工具，即水准尺和尺垫。如下图：10’5’15’ 教学内容与板书备注2.水准仪的测量原理利用水准仪提供一条水平视线，水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。如图所示，在地面点A、B两点竖立水准尺，利用水准仪提供的水平视线，截取尺上的读书a,b，则A、B两点间的高差为：。高差等于后视读数减去前视读数。那么B点的高程为：3.水准仪的操作方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。（1）安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。10’5’15’重点 教学内容与板书备注（2）粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。（3）瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。（4）精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。（5）读数用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。一、经纬仪经纬仪是用来测量水平或竖直角度的仪器，根据角度测量原理制成，是一种重要的大地测量仪器。1.经纬仪构造经纬仪结构机器部件一、经纬仪的结构（主要常用部件）：1望远镜制动螺旋2望远镜3望远镜微动螺旋4水平制动5水平微动螺旋6脚螺旋9 光学瞄准器 10物镜调焦11目镜调焦12 度盘读数显微镜调焦13竖盘指标管水准器微动螺旋14光学对中器15基座圆水准器16仪器基座17竖直度盘18垂直度盘照明镜19照准部管水准器20水平度盘位置变换手轮2.角度测量原理角度测量包括水平角测量和竖直角测量。（1）水平角测量原理：10’重点10’重点 教学内容与板书备注水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角，角值为0°～360°。空间两直线BA和BC相交于点B，将点A,B,C沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点A′，B′，C′，水平线B′A′和B′C′的夹角β就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角，即水平角。(2)竖直角测量原理在某个竖直平面内，视线和水平线的夹角称为竖直角。其范围在0°～±90°之间，当视线在水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。3.使用方法（1）三脚架调成等长并适合操作者身高，将仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。（2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点），用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。（3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器（4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。（5）平转照准部90度，用第三个螺旋整平水准管。（6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。4.读数方法（1）分微尺测微器的读数方法：水平度盘和竖直度盘的格值都是1°，而分微尺的整个测程正好与度盘分划的一个格值相等，又分为60小格，每小格1"，估读至0.1"，注意估读数据一般6的倍数。读数时，首先，读取分微尺所夹的度盘分划线的度数，再依该度盘分划线在分微尺上所指的小1°的分数，二者相加，即得到完整的读数。如图所示。注意：水平角的大小与地面点的高程无关。10’重点10’重点注意：估读数据一般6的倍数、 教学内容与板书备注（1）平行玻璃板测微器度盘最小分划值30"，分微尺总长为30"，分成30个大格，每大格1"，再分成三小格，每小格为20"，可估读到5"。读数窗显示：上面读指标线是单线；中间读竖盘指标线是双线；下面读水平度盘指标线是双线，读数方法如上图。5.水平角测量（1）选择两个目标作为水平角测量观测点，并选其中一个距离适中且成像清晰的目标点A作为起始方向（零方向）（2）盘左瞄准A点，并配置度盘，使其稍大于0°；读取A点盘左度数。（3）以顺时针方向照准B点目标并读数，最后再照准A点读出度盘读数。（4）倒转望远镜改为盘右，以逆时针方向依次照准A、B点目标，每次均精确照准并读数，该过程称为下半个测回，上下两个半测回构成一个测回。6.竖直角测量确认某台仪器求竖直角的公式步骤如下：将望远镜慢慢抬高，这时观察竖盘读数，如果读数比起始读数增加了，则公式应为：α=读数-起始读数如果读数比起始读数小，则公式应为：α=起始读数-读数这样就能保证竖直角的符号正确。求出来的正值即为仰角值，求出来的负值即为俯角值。一、钢卷尺钢卷尺钢卷尺可分为，自卷式卷尺，制动式卷尺，摇卷式卷尺。用来测量较长工件的尺寸或距离。钢尺是最常用的丈量工具。钢尺的优点：钢尺抗拉强度高，不易拉伸，所以量距精度较高，在工程测量中常用钢尺量距。钢尺的缺点：钢尺性脆，易折断，易生锈，使用时要避免扭折、防止受潮。10’重点10’重点 教学内容与板书备注钢尺是钢制的带尺。钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处都有数字注记，适用于一般的距离测量。有的钢尺在起点处至第一个10cm间，甚至整个尺长内都刻有毫米分划，这种钢尺适用于精密距离测量。（1）在平坦地面上丈量水平距离目的：丈量AB直线两点的水平距离。方法：目估定向，进行整尺段丈量，然后量最后的零尺段。为了提高精度一般需要往返测量。计算：尺子长度为1，量了n个整尺段，零尺段长为q，则全长L：L＝n1＋q（2）在倾斜地面丈量水平距离1）平量法2）斜量法一、罗盘仪1.罗盘仪的原理利用磁针确定方位的仪器。用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角。磁方位角是从地面上某点的磁子午线北端起顺时针量至目标方向的水平角。角值0°～360°。根据测站上两直线的磁方位角，可以推算出两直线所夹的水平角。磁象限角是从磁子午线的北端或南端起量至目标方向的锐角，角值自0°～90°，某直线的磁象限角须注明北东、北西、南东或南西，以表示该直线的方位。罗盘仪由罗盘盒、照准装置、磁针组成，构造简单，使用方便，但精度较低。常用于测定独立测区的近似起始方向，以及路线勘测、地质普查、森林普查中的测量工作。在使用前需作磁偏角的校正，因为地磁的南、北两极与地理的南、北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不重合，两者间夹角称磁偏角。地球上各点的磁偏角均定期计算，并公布以备查用。当地球上某点磁北方向偏于正北方向的东边时，称东偏（记为+）；偏于西边时，称西偏（记为—）。如果某点磁偏角（δ）为已知，则一测线的磁方位角（A磁）和正北方位角（A）的关系为A=A磁±δ。如图A表示δ东偏30°，且测线所测的角亦为NE30°时，则A=30°+30°=NE60°；图B表示δ西偏20°，测线所测角为SE110°，则A=110°-20°=90°。为工作上方便，可以根据上述原理进行磁偏角校正，磁偏角偏东时，转动罗盘外壁的刻度螺丝，使水平刻度盘顺时针方向转动一磁偏角值则可（若西偏时则逆时针方向转动）。经校正后的罗盘，所测读数即为正确的方位角。10’重点10’重点 教学内容与板书备注AB刻度盘：分内（下）和外（上）两圈，内圈为垂直刻度盘，专作测量倾角和坡度角之用，以中心位置为0°，分别向两侧每隔10°一记，直至90°。外圈为水平刻度盘，其刻度方式有两种，即方位角和象限角，随不同罗盘而异，方位角刻度盘是从0°开始，逆时针方向每隔10°一记，直至360°。在0°和180°处分别标注N和S（表示北和南）；90°和270°处分别标注E和W（表示东和西）如图所示。象限角刻度盘与它不同之处是S、N两端均记作0°，E和W处均记作90°，即刻度盘上分成0°—90°的四个象限。1.罗盘仪的使用方法应用罗盘仪测定直线的磁方位角时，先将罗盘仪安置在直线的起点，使罗盘仪水平后，放下磁针，瞄准直线的另一端点，待磁针静止后，即可在度盘上读数，所得读数为该直线的磁方位角。使用罗盘时。由于两点之间的方位是相互的，所以使用罗盘仪时要机动灵活。如：A点在B点的NE30°方向，那么B点则位于A点的NW210°方向。如果站在A上，要知道A点位于B点的什么方位，那么直接读罗盘仪指南针即可。2.注意事项使用罗盘仪进行测量时，附近不能有任何铁器，并要避免高压线，否则磁针会发生偏转，影响测量结果。必须等待磁针静止才能读数，读数完毕应将磁针固定以免磁针的顶针被磨损。若磁针摆动相当长时间还不能静止，这表明仪器使用太久，磁针的磁性不足，应进行充磁。方位角刻度盘为逆时针方向标注。两种刻度盘所标注的东、西方向与实地相反，其目的是为了测量时能直接读出磁方位角和磁象限角，因测量时磁针相对不动，移动的却是罗盘底盘。当底盘向东移，相当于磁针向西偏，故刻度盘逆时针方向标记（东西方向与实地相反）所测得读数即所求。在具体工作中，为区别所读数值是方位角或象限角，可按下述方法区分：如图A与B的测线位置相同，在方位角刻度盘上读作285°、记作NW285°或记作285°，在象限角刻度盘上读作北偏西75°，记作N75°W。如果两者均在第一象限内，例如50°，而后者记作N50°E以示区别。方位角与象限角之间的换算关系10’重点10’重点 教学内容与板书备注如下表。表1 象限角与方位角之间关系换算表象限方位角度数象限角（γ）与方位角（A）之关系象限名称Ⅰ0—90°γ=ANE象限Ⅱ90°—180°γ=180°－ASE象限Ⅲ180°—270°γ=A－180°SW象限Ⅳ270°—360°γ=360°－ANW象限课后小结1、对于五种测量仪器的测量原理和使用方法都需要熟练掌握2、能在现实生活中应用作业布置作业：练习题5’复习'