電纜結構設計是把線材各組成部分(fēn)參數書面化(huà).在設計過程中,主要是根據線材的有關(guān)标準,結合本廠的生(shēng)産能(néng)力,盡量滿足客戶要求.并把結果以書面形式表達出來(lái),為(wèi)生(shēng)産提供依據. 物料用量計算(suàn)是根據設計線材時(shí)選用的材料及結構參數,計算(suàn)出各種材料的用量,為(wèi)會計部計算(suàn)成本及倉儲發料提供依據.
 
導體(tǐ)部分(fēn)有關(guān)設計與計算(suàn):
  導體(tǐ)在結構上(shàng)有實心及絞線兩種,而其成份方面有純金(jīn)屬.合金(jīn).鍍層及漆包線等.在設計過程中,對于不同的線材選用這(zhè)些(xiē)導體(tǐ)材料時(shí),基于下(xià)面幾個(gè)方面: 
  1.線材的使用場(chǎng)所及後序加工方式.
  2.導體(tǐ)材料的性能(néng):導電率,耐熱性.抗張強度.加工性.彈性系數等. 
1.導體(tǐ)絞合節距設計: 
絞線中絞合節距大小一(yī)般根據絞合導體(tǐ)線規選取主要針對UL電子(zǐ)線系列, 電源線,UL444系列,CSA TR-4系列對導體(tǐ)的節距有要求,需根據标準設計,有時(shí)為(wèi)了(le)改善某種性能(néng)可選其它的節距.如(rú)通信線材為(wèi)了(le)降衰減選用小節距,為(wèi)了(le)提供好(hǎo)(hǎo)的彎曲性能(néng)選用較小的節距.下(xià)面的節距表選擇表是針對UL電子(zǐ)線. 
  美制線規對應截面積及絞線節距 
美制線規 标稱截面積 zui小截面積 節距 
30 0.0507 0.0497 6~8 
28 0.0804 0.0790 9~11 
26 0.1280 0.1260 11~13 
24 0.2050 0.1990 14~16 
22 0.3240 0.3140 16~19 
20 0.5190 0.5090 21~24 
18 0.8230 0.8070 27~32 
16 1.3100 1.2700 32~38 
14 2.0800 2.0200 39~47 
　
2.多根絞合導體(tǐ)絞合外徑計算(suàn): 
導體(tǐ)絞合采用束絞方式進行,絞合外徑采用下(xià)面兩種方法計算(suàn): 
方法1: 
 
方法2: 
 
d----單根導體(tǐ)的直徑 
D---絞合後絞合導體(tǐ)外徑 
N---導體(tǐ)根數 
上(shàng)述兩種方法中,方法2比較适合束絞方式導體(tǐ)絞合外徑計算(suàn)： 
　
  3.導體(tǐ)用量計算(suàn): 
  1.單根導體(tǐ) 
 
  2.絞合導體(tǐ) 
 
d----單根導體(tǐ)直徑 
ρ—導體(tǐ)密度 
N---導體(tǐ)絞合根數 
λ---導體(tǐ)絞入系數 
注:用量計算(suàn)為(wèi)單芯時(shí)導體(tǐ)用量,當多芯時(shí)須考慮芯線絞合時(shí)的絞入系數. 
  4.導體(tǐ)防氧化(huà). 
  為(wèi)防止導體(tǐ)氧化(huà), 可在導體(tǐ)絞合時(shí), 加BAT或DOP油（如(rú)電源線，透明線）。
押出部分(fēn)有關(guān)的設計與計算(suàn): 
押出部分(fēn)包括絕緣押出.内被押出及外被押出,在押出過程中,因對線材要求不同采用押出方式不同.一(yī)般情況下(xià),絕緣押出采用擠壓式,内護層與外護層采用半擠管式.有時(shí)為(wèi)了(le)滿足性能(néng)要求采用擠管式.其具體(tǐ)選擇方法,參照押出技術. 
1.押出料的選擇: 
  設計過程中押出料的選擇主要根據膠料的用途、耐溫等級、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無毒性能(néng)等來(lái)選擇. 
2.押出外徑: 
D2=D+2＊T 
D------押出前外徑 
D2----押出後外徑 
T------押出厚度 
押出厚度T主要根據線材有關(guān)标準,結合廠内設備生(shēng)産能(néng)力盡量滿足客戶要求. 
3.膠料用量: 
  采用不同的押出方式,押出膠料用量計算(suàn)公式也(yě)有不同. 
  擠管式 
 
  擠壓式
  W=S成品截面-S纜芯内容物＊ρ 
  ρ-----膠料密度. 
考慮到線材的公差, 現(xiàn)期線纜企業一(yī)般采用下(xià)面計算(suàn)方法. 
W=3,14159＊1.05＊T＊2＊D+T＊ ρ
芯線絞合有關(guān)設計與計算(suàn): 
芯線絞合國内稱為(wèi)成纜，是大多數多芯電纜生(shēng)産的重要工序之一(yī)。由若幹絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱芯線絞合。其原理(lǐ)類似如(rú)導體(tǐ)絞合，芯線絞合的一(yī)般工藝參數計算(suàn)及線芯在絞合過程中的變形與絞線相似。芯線絞合根據絞合絕緣線芯直徑是否相同分(fēn)為(wèi)對稱絞合和不對稱絞合。因為(wèi)芯線在絞合過程中有彎曲變形,有些(xiē)較粗絕緣芯線在絞合過程采用退扭。如(rú)UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發泡絕緣芯線。以下(xià)分(fēn)幾個(gè)方面叙述芯線絞合的工藝參數計算(suàn): 
1.對絞:
  對絞線的等效外徑: 
  D=1.65d或1.71d 
  軟質用1.65d,硬質用1.71d,sometimes D=1.86d
  複對絞線等效外徑﹕ 
  D=2.6d 
  多對數絞線等效外徑﹕ 
 
  對絞節距. 
  根據對絞組對數,芯線外徑選取. 
  2. 多芯絞合: 
  絞合外徑當芯線根數不多時(shí),按正規絞合計算(suàn).見下(xià)表. 
芯線排列方式及芯線絞合外徑計算(suàn)可根據下(xià)表: 
芯數 芯線排列 外徑比M=D/d 中芯空隙面積Xd2 外層空隙面積Xd2 
2 2 2 0 1.571 
3 3 2.154 0.04 1.248 
4 4 2.414 0.215 1.22 
5 5 2.7 0.543 1.259 
6 6 3 1.025 1.329 
7 1+6 3 0 1.329 
8 1+7 3.3 0 1.39 
9 1+8 3.7 0 1.679 
10 2+8 4 0 2.276 
11 3+8 4.154 0.04 2.593 
12 3+9 4.154 0.04 2.039 
13 4+9 4.414 0.215 2.553 
14 4+10 4.414 0.215 2.025 
15 5+10 4.7 0.543 2.578 
16 5+11 4.7 0.543 2.071 
17 6+11 5 1.025 2.641 
18 6+12 5 1.025 2.137 
19 1+6+12 5 0 2.137 
20 1+6+13 5.154 0 1.944 
21 1+7+13 5.3 0 2.257 
22 1+8+13 5.7 0 4.442 
23 2+8+13 6 0 3.598 
24 2+8+14 6 0 2.975 
25 3+8+14 6.154 0.04 3.285 
26 3+9+14 6.154 0.04 3.285 
27 3+9+15 6.154 0.04 2.801 
28 4+9+15 6.414 0.215 3.282 
29 4+9+16 6.414 0.215 2.806 
30 4+10+16 6.414 0.215 2.806 
31 5+10+16 6.7 0.543 3.319 
32 5+11+16 6.7 0.543 3.319 
33 5+11+17 6.7 0.543 2.864 
34 6+11+17 7 1.025 3.398 
35 6+12+17 7 1.025 3.398 
36 6+12+18 7 1.025 2.927 
37 1+6+12+18 7 0 2.927 
38 1+7+12+18 7.3 0 3.458 
39 2+6+12+18 8 0 4.705 
40 2+7+12+19 8 0 4.254 
41 2+7+13+19 8 0 4.254 
42 2+8+13+19 8 0 4.254 
44 2+8+14+20 8 0 3.774 
45 3+8+14+20 8.154 0.04 4.042 
48 3+9+15+21 8.154 0.04 2.867 
  當芯線根數較多并線徑較小的情況下(xià),可按束絞近似計算(suàn)導體(tǐ)絞合外徑計算(suàn)公式
  絞合節距
  一(yī)般絞合節距取絞合外徑的15~20倍.有時(shí)為(wèi)了(le)改善線材性能(néng),可選擇合适的節距.如(rú)為(wèi)了(le)改善線材的彎曲性能(néng)降低(dī)絞合節距.USB電纜為(wèi)了(le)減小芯線變形,采用大節距. 
3. 有關(guān)絞合中的基圓直徑.節圓直徑.絞合外徑 
基圓直徑:對于某一(yī)絞線層,絞線前芯線直徑稱基圓直徑. 
  節圓直徑:單線絞合在直徑為(wèi)D0的圓柱體(tǐ)上(shàng),以單線軸線至絞線軸線的距離為(wèi)半徑的圓為(wèi)節圓,其直徑為(wèi)節圓直徑. 
  絞合外徑:該層絞線的外接圓直徑為(wèi)絞線外徑. 
 
圖中對于第三層絞合: 基圓直徑為(wèi)D0即第二層1+6絞合的絞合外徑 
節圓直徑為(wèi)D’ D’=D0+d 
絞合外徑為(wèi)DD=D’+d
  4.絞入系數: 
  芯線絞合的絞入系數為(wèi)1+圓周率X絞合外徑/絞合節距的二次方. 
 
  D----絞合外徑. 
  H----絞合節距.
在絞線過程中,對于多芯并芯線分(fēn)層的情況,雖然為(wèi)束絞,各層芯線絞入系數并不相同.為(wèi)了(le)保守起見,增大安全系 數,并且減化(huà)計算(suàn),所以在上(shàng)述絞入系數的計算(suàn)中D采用芯線絞合的絞合外徑理(lǐ)論上(shàng),各層的絞合系數應為(wèi)節圓直徑代入上(shàng)式計算(suàn). 
斜包有關(guān)的設計與計算(suàn) 
  斜包在線材中主要起屏蔽作(zuò)用，有時(shí)作(zuò)為(wèi)同軸電纜的外導體(tǐ)。 
  屏蔽目的是将外界幹撓消除，對于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配,降低(dī)信号或傳輸能(néng)量之損失。 
  從屏蔽效果來(lái)講，斜包不如(rú)編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時(shí)屏蔽特性發生(shēng)變化(huà)但(dàn)其具有完成外徑小、線材柔軟、價格也(yě)比較低(dī)特點。适用于低(dī)頻屏蔽。以下(xià)從幾個(gè)方面叙述斜包結構設計: 
  1.斜包的銅線根數近似計算(suàn): 
  整數部分(fēn) 
  D-----斜包前外徑. 
  d------斜包銅線的直徑.
  如(rú)果是二、三芯絞合，絞合後不圓整，D斜包前外徑為(wèi)等效外徑。 
此設計中的D斜包前外徑，相當絞線中基圓直徑。從理(lǐ)論計算(suàn)上(shàng)講,要達到100斜包D應采用節圓直徑，但(dàn)為(wèi)了(le)防止有時(shí)因節距選取較少及其它因素而産生(shēng)過滿容易起股。所以D采用斜包前外徑基圓直徑。在實際生(shēng)産中，因斜包銅絲一(yī)般為(wèi)0.10mm、0.12mm的細線，其值在上(shàng)述計算(suàn)中忽略影響不大。采用上(shàng)面公式計算(suàn)，其斜包滿度可達90以上(shàng)，對線材的性能(néng)影響很少。 
2.斜包節距的選擇: 
  斜包節距根據斜包前外徑大小選擇，一(yī)般按下(xià)面優化(huà)節距選取此優化(huà)節距考慮到成本、附着力、外觀等方面，并通過長時(shí)間(jiān)生(shēng)産驗證。 
  成品外徑 斜包節距 
d
3.絞入系數: 
  斜包的絞入系數為(wèi)1+圓周率X斜包後外徑/斜包節距的二次方. 
 
  D----斜包後外徑.
  H----斜包節距.
4.斜包銅線的用量: 
 
  d----斜包導體(tǐ)直徑 
  ρ—斜包導體(tǐ)密度 
  N----斜包導體(tǐ)根數 
  λ---斜包導體(tǐ)絞入系數
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