條式和框式水平儀的使用方法

1、 第六章 水平儀一、條式水平儀。條式水平儀由作為工作平面的V型底平面和與工作平面平行的水準(zhǔn)器 (俗稱氣泡)兩部分組成。工作平面的平直度和水準(zhǔn)器與工作平面的平行度都做得很精確。當(dāng)水平儀的底平面放在準(zhǔn)確的水平位置時，水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡正好在中間位置 (即水平位置)。 在水準(zhǔn)器玻璃管內(nèi)氣泡兩端刻線為零線的兩邊，刻有不少于8格的刻度，刻線間距為2mm。當(dāng)水平 圖7-1 條式水平儀儀的底平面與水平位置有微小的差別時，也就是水平儀底平面兩端有高低時，水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡由于地心引力的作用總是往水準(zhǔn)器的最高一側(cè)移動，這就是水平儀的使用原理。兩端高低相差不多時，氣泡移動也不多，兩端高低相差較大時，氣泡移動也較大，在水準(zhǔn)

2、器的刻度上就可讀出兩端高低的差值。條式水平儀的規(guī)格見表7-1。條式水平儀分度值的說明，如分度值0.03mmm，即表示氣泡移動一格時，被測量長度為1m的兩端上，高低相差0.03mm。再如，用200mm長，分度值為0.05mmm的水平儀，測量400mm長的平面的水平度。先把水平儀放在平面的左側(cè)，此時若氣泡向右移動二格，再把水平儀放在平面的右側(cè)，此時若氣泡向左移動三格，則說明這個平面是中間高兩側(cè)低的凸平面。中間高出多少毫米呢？從左側(cè)看中間比左端高二格，即在被測量長度為1m時，中間高20.05=0.10mm，現(xiàn)實際測量長度為200mm，是1m的 ，所以，實際上中間比左端高0.10 = 0.02mm。從

3、右側(cè)看：中間比右端高三格，即在被測量長度為1m時，中間高30.05=0.15mm，現(xiàn)實際測量長度為200mm，是1m的 ，所以，實際上中間比右端高0.15 =0.03mm。由此可知，中間比左端高0.02mm，中間比右端高0.03mm，則中間比兩端高出的數(shù)值為(0.02+0.03)2=0.025mm。二、框式水平儀圖7-2是常用的框式水平儀，主要由框架1和弧形玻璃管主水準(zhǔn)器2、調(diào)整水準(zhǔn)3組成。利用水平儀上水準(zhǔn)泡的移動來測量被測部位角度的變化。 右圖為 圖7-2 框式水平儀1-框架 2-主水準(zhǔn)器 3-調(diào)整水準(zhǔn)框架的測量面有平面和V形槽，V形槽便于在圓柱面上測量?；⌒尾ＡЧ艿谋砻嫔嫌锌叹€，內(nèi)裝乙醚(

4、或酒精) ,并留有一個水準(zhǔn)泡，水準(zhǔn)泡總是停留在玻璃管內(nèi)的最高處。若水平儀傾斜一個角度，氣泡就向左或向右移動，根據(jù)移動的距離(格數(shù)) ,直接或通過計算即可知道被測工件的直線度，平面度或垂直度誤差。水平儀工作原理(圖7-3),精度為0.02mm/1000mm的水平儀玻璃管，曲率半徑R=103132mm，當(dāng)平面在1000mm長度中傾斜0.02mm，則傾斜角 為：水準(zhǔn)泡轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)與平面轉(zhuǎn)過的角度相等，則水準(zhǔn)泡移動的距離(1格) 為： 圖7-3 框式水平儀工作原理水平儀的讀數(shù)方法有直接讀數(shù)法和平均讀數(shù)法兩種。 1)直接讀數(shù)法 以氣泡兩端的長刻線作為零線，氣泡相對零線移動格數(shù)作為讀數(shù)，這種讀數(shù)方法最為常

5、用，見圖7-4。(a)(b)(c)圖7-4a表示水平儀處于水平位置，氣泡兩端位于長線上，讀數(shù)為“0”；圖7-4b表示水平儀逆時針方向傾斜，氣泡向右移動，圖示位置讀數(shù)為“+2”；圖7-4c表示水平儀順時針方向傾斜，氣泡向左移動，圖示位置讀數(shù)為“-3”。2)平均讀數(shù)法 由于環(huán)境溫度變化較大，使氣泡變長或縮短，引起讀數(shù)誤差而影響測量的正確性，可采用平均讀數(shù)法，以消除讀數(shù)誤差。 平均讀數(shù)法讀數(shù)是分別從兩條長刻線起，向氣泡移動方向讀至氣泡端點止，然后取這兩個讀數(shù)的平均值作為這次測量的讀數(shù)值。圖7-5a表示，由于環(huán)境溫度較高，氣泡變長，測量位置使氣泡左移。讀數(shù)時，從左邊長刻線起，向左讀數(shù)“-3”；從右邊長

6、刻線起，向左讀數(shù)“2”。取這兩個讀數(shù)的平均值，作為這次測量的讀數(shù)值：圖7-5b表示，由于環(huán)境溫度較低，氣泡縮短，測量5 . 22)2() 3(圖7-5 平均讀數(shù)法位置使氣泡右移，按上述讀數(shù)方法，讀數(shù)分別為“+2”和“+1”，則測量的讀數(shù)值是：框架水平儀的使用方法：1 框架水平儀的兩個V形測量面是測量精度的基準(zhǔn)，在測量中不能與工作的粗糙面接觸或摩擦。安放時必須小心輕放，避免因測量面劃傷而損壞水平儀和造成不應(yīng)有的測量誤差。2 用框架水平儀測量工件的垂直面時，不能握住與副側(cè)面相對的部位，而用力向工件垂直平面推壓，這樣會因水平儀的受力變形，影響測量的準(zhǔn)確性。正確的測量方法是手握持副測面內(nèi)側(cè)，使水平儀平

7、穩(wěn)、垂直地（調(diào)整氣泡位于中間位置）貼在工件的垂直平面上，然后從縱向水準(zhǔn)讀出氣泡移動的格數(shù)。正確錯誤3 使用水平儀時，要保證水平儀工作面和工件表面的清潔，以防止臟物影響測量的準(zhǔn)確性。測量水平面時，在同一個測量位置上，應(yīng)將水平儀調(diào)過相反的方向再進行測量。當(dāng)移動水平儀時，不允許水平儀工作面與工件表面發(fā)生摩擦，應(yīng)該提起來放置。如圖7-6所示。圖7-6 水平儀的使用方法4 當(dāng)測量長度較大工件時，可將工件平均分若干尺寸段，用分段測量法，然后根據(jù)各段的測量讀數(shù)，繪出誤差坐標(biāo)圖，以確定其誤差的最大格數(shù)。三、光學(xué)合像水平儀光學(xué)合像水平儀，廣泛用于精密機械中，測量工件的平面度、直線度和找正安裝設(shè)備的正確位置。1

8、合像水平儀的結(jié)構(gòu)和工作原理合像水平儀主要由測微螺桿、杠桿系統(tǒng)、水準(zhǔn)器、光學(xué)合像棱鏡和具有V型工作平面的底座等組成，圖7-10所示。 圖7-10 數(shù)字式光學(xué)合像水平儀1、4-窗口；2-微分盤旋鈕；3-微分盤；5-水平儀底座；6-玻璃管；7-放大鏡； 8-合成棱鏡；9、11-彈簧；10-杠桿架；12-指針；13-測微螺桿。水準(zhǔn)器安裝在杠桿架的底板上，它的水平位置用微分盤旋鈕通過測微螺桿與杠桿系統(tǒng)進行調(diào)整。水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡圓弧，分別用三個不同方向位置的棱鏡反射至觀察窗，分成兩個半像，利用光學(xué)原理把氣泡像復(fù)合放大(放大5倍)，提高讀數(shù)精度，并通過杠桿機構(gòu)提高讀數(shù)的靈敏度和增大測量范圍。當(dāng)水平儀處于水平位

9、置時，氣泡A與B重合，見圖7-10c。當(dāng)水平儀傾斜時，氣泡A與B不重合，見圖7-10d。測微螺桿的螺距P=0.5mm，微分盤刻線分為100等分。微分盤轉(zhuǎn)過一格，測微螺桿上螺母軸向移動0.005mm。使用方法將水平儀放在工件的被測表面上，眼睛看窗口1，手轉(zhuǎn)動微分盤，直至兩個半氣泡重合時進行讀數(shù)。讀數(shù)時，從窗口4讀出毫米數(shù)，從微分盤上讀出刻度數(shù)。 圖7-10 數(shù)字式光學(xué)合像水平儀1、4-窗口；2-微分盤旋鈕；3-微分盤；5-水平儀底座；6-玻璃管；7-放大鏡；8-合成棱鏡；9、11-彈簧；10-杠桿架；12-指針；13-測微螺桿。例：例：分度值為0.01mm/1000mm的光學(xué)合像水平儀微分盤上的每一格刻度表示在1m長度上，兩端的高度差為0.01mm。測量時，如果從窗口讀出的數(shù)值為1mm，微分盤上的刻度數(shù)為16，這次測量的讀數(shù)就是1.16mm，即被測工件表面的傾斜度，在1m長度上高度差為1.16mm