電纜結構設計是把線材各組成部分參數(shù)書面化.在設計過程中,主要是根據(jù)線材的有關標準,結合本廠的生產(chǎn)能力,盡量滿足客戶要求.并把結果以書面形式表達出來,為生產(chǎn)提供依據(jù). 物料用量計算是根據(jù)設計線材時選用的材料及結構參數(shù),計算出各種材料的用量,為會計部計算成本及倉儲發(fā)料提供依據(jù).
 
導體部分有關設計與計算:
  導體在結構上有實心及絞線兩種,而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設計過程中,對于不同的線材選用這些導體材料時,基于下面幾個方面: 
  1.線材的使用場所及后序加工方式.
  2.導體材料的性能:導電率,耐熱性.抗張強度.加工性.彈性系數(shù)等. 
1.導體絞合節(jié)距設計: 
絞線中絞合節(jié)距大小一般根據(jù)絞合導體線規(guī)選取主要針對UL電子線系列, 電源線,UL444系列,CSA TR-4系列對導體的節(jié)距有要求,需根據(jù)標準設計,有時為了改善某種性能可選其它的節(jié)距.如通信線材為了降衰減選用小節(jié)距,為了提供好的彎曲性能選用較小的節(jié)距.下面的節(jié)距表選擇表是針對UL電子線. 
  美制線規(guī)對應截面積及絞線節(jié)距 
美制線規(guī) 標稱截面積 zui小截面積 節(jié)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.多根絞合導體絞合外徑計算: 
導體絞合采用束絞方式進行,絞合外徑采用下面兩種方法計算: 
方法1: 
 
方法2: 
 
d----單根導體的直徑 
D---絞合后絞合導體外徑 
N---導體根數(shù) 
上述兩種方法中,方法2比較適合束絞方式導體絞合外徑計算： 
　
  3.導體用量計算: 
  1.單根導體 
 
  2.絞合導體 
 
d----單根導體直徑 
ρ—導體密度 
N---導體絞合根數(shù) 
λ---導體絞入系數(shù) 
注:用量計算為單芯時導體用量,當多芯時須考慮芯線絞合時的絞入系數(shù). 
  4.導體防氧化. 
  為防止導體氧化, 可在導體絞合時, 加BAT或DOP油（如電源線，透明線）。
押出部分有關的設計與計算: 
押出部分包括絕緣押出.內(nèi)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.一般情況下,絕緣押出采用擠壓式,內(nèi)護層與外護層采用半擠管式.有時為了滿足性能要求采用擠管式.其具體選擇方法,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(jù)膠料的用途、耐溫等級、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無毒性能等來選擇. 
2.押出外徑: 
D2=D+2＊T 
D------押出前外徑 
D2----押出后外徑 
T------押出厚度 
押出厚度T主要根據(jù)線材有關標準,結合廠內(nèi)設備生產(chǎn)能力盡量滿足客戶要求. 
3.膠料用量: 
  采用不同的押出方式,押出膠料用量計算公式也有不同. 
  擠管式 
 
  擠壓式
  W=S成品截面-S纜芯內(nèi)容物＊ρ 
  ρ-----膠料密度. 
考慮到線材的公差, 現(xiàn)期線纜企業(yè)一般采用下面計算方法. 
W=3,14159＊1.05＊T＊2＊D+T＊ ρ
芯線絞合有關設計與計算: 
芯線絞合國內(nèi)稱為成纜，是大多數(shù)多芯電纜生產(chǎn)的重要工序之一。由若干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱芯線絞合。其原理類似如導體絞合，芯線絞合的一般工藝參數(shù)計算及線芯在絞合過程中的變形與絞線相似。芯線絞合根據(jù)絞合絕緣線芯直徑是否相同分為對稱絞合和不對稱絞合。因為芯線在絞合過程中有彎曲變形,有些較粗絕緣芯線在絞合過程采用退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發(fā)泡絕緣芯線。以下分幾個方面敘述芯線絞合的工藝參數(shù)計算: 
1.對絞:
  對絞線的等效外徑: 
  D=1.65d或1.71d 
  軟質(zhì)用1.65d,硬質(zhì)用1.71d,sometimes D=1.86d
  復對絞線等效外徑﹕ 
  D=2.6d 
  多對數(shù)絞線等效外徑﹕ 
 
  對絞節(jié)距. 
  根據(jù)對絞組對數(shù),芯線外徑選取. 
  2. 多芯絞合: 
  絞合外徑當芯線根數(shù)不多時,按正規(guī)絞合計算.見下表. 
芯線排列方式及芯線絞合外徑計算可根據(jù)下表: 
芯數(shù) 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(shù)較多并線徑較小的情況下,可按束絞近似計算導體絞合外徑計算公式
  絞合節(jié)距
  一般絞合節(jié)距取絞合外徑的15~20倍.有時為了改善線材性能,可選擇合適的節(jié)距.如為了改善線材的彎曲性能降低絞合節(jié)距.USB電纜為了減小芯線變形,采用大節(jié)距. 
3. 有關絞合中的基圓直徑.節(jié)圓直徑.絞合外徑 
基圓直徑:對于某一絞線層,絞線前芯線直徑稱基圓直徑. 
  節(jié)圓直徑:單線絞合在直徑為D0的圓柱體上,以單線軸線至絞線軸線的距離為半徑的圓為節(jié)圓,其直徑為節(jié)圓直徑. 
  絞合外徑:該層絞線的外接圓直徑為絞線外徑. 
 
圖中對于第三層絞合: 基圓直徑為D0即第二層1+6絞合的絞合外徑 
節(jié)圓直徑為D’ D’=D0+d 
絞合外徑為DD=D’+d
  4.絞入系數(shù): 
  芯線絞合的絞入系數(shù)為1+圓周率X絞合外徑/絞合節(jié)距的二次方. 
 
  D----絞合外徑. 
  H----絞合節(jié)距.
在絞線過程中,對于多芯并芯線分層的情況,雖然為束絞,各層芯線絞入系數(shù)并不相同.為了保守起見,增大安全系 數(shù),并且減化計算,所以在上述絞入系數(shù)的計算中D采用芯線絞合的絞合外徑理論上,各層的絞合系數(shù)應為節(jié)圓直徑代入上式計算. 
斜包有關的設計與計算 
  斜包在線材中主要起屏蔽作用，有時作為同軸電纜的外導體。 
  屏蔽目的是將外界干撓消除，對于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配,降低信號或傳輸能量之損失。 
  從屏蔽效果來講，斜包不如編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時屏蔽特性發(fā)生變化但其具有完成外徑小、線材柔軟、價格也比較低特點。適用于低頻屏蔽。以下從幾個方面敘述斜包結構設計: 
  1.斜包的銅線根數(shù)近似計算: 
  整數(shù)部分 
  D-----斜包前外徑. 
  d------斜包銅線的直徑.
  如果是二、三芯絞合，絞合后不圓整，D斜包前外徑為等效外徑。 
此設計中的D斜包前外徑，相當絞線中基圓直徑。從理論計算上講,要達到100斜包D應采用節(jié)圓直徑，但為了防止有時因節(jié)距選取較少及其它因素而產(chǎn)生過滿容易起股。所以D采用斜包前外徑基圓直徑。在實際生產(chǎn)中，因斜包銅絲一般為0.10mm、0.12mm的細線，其值在上述計算中忽略影響不大。采用上面公式計算，其斜包滿度可達90以上，對線材的性能影響很少。 
2.斜包節(jié)距的選擇: 
  斜包節(jié)距根據(jù)斜包前外徑大小選擇，一般按下面優(yōu)化節(jié)距選取此優(yōu)化節(jié)距考慮到成本、附著力、外觀等方面，并通過長時間生產(chǎn)驗證。 
  成品外徑 斜包節(jié)距 
d
3.絞入系數(shù): 
  斜包的絞入系數(shù)為1+圓周率X斜包后外徑/斜包節(jié)距的二次方. 
 
  D----斜包后外徑.
  H----斜包節(jié)距.
4.斜包銅線的用量: 
 
  d----斜包導體直徑 
  ρ—斜包導體密度 
  N----斜包導體根數(shù) 
  λ---斜包導體絞入系數(shù)
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