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金屬絲編織層編織密度計(jì)算公式中D的討論

金屬絲編織結(jié)構(gòu)在許多電線電纜產(chǎn)品中得到運(yùn)用，對于特殊場合下需要具有電磁屏蔽功能或具備特殊機(jī)械性能的情況下，設(shè)計(jì)電纜結(jié)構(gòu)是都會采用金屬絲編織單元，但在不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或測試方法標(biāo)準(zhǔn)中對計(jì)算編織密度的有些參數(shù)提法要求不一致，以致在測量過程中產(chǎn)生混淆，在此我們羅列有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的提法并進(jìn)行討論。

一、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編織密度的計(jì)算公式的信息

1. 塑料絕緣控制電纜

新、老版本編織覆蓋密度計(jì)算公式一致，單向覆蓋系數(shù)計(jì)算公式中，老版本分母中多了一個(gè)2，是新、老版本對m（編織錠數(shù)）的定義差異造成的，2008年版本m為編織機(jī)同一方向的錠數(shù)，而1988版本m為錠子總數(shù)，剛好相差2倍。

我們來分析一下新、老版本中對D的定義差異，1988年版本D定義為編織層平均直徑，可以理解為編織層的平均外徑（含編織銅絲）嗎？但這個(gè)D是測量值還是計(jì)算值，標(biāo)準(zhǔn)沒有說明；2008年版本D定義為編織層的節(jié)圓直徑，這個(gè)節(jié)圓直徑如何理解？這個(gè)節(jié)圓直徑D是測量值還是計(jì)算值，標(biāo)準(zhǔn)也沒有說明。

2. 塑料絕緣電線電纜

    JB/T 8734.1《額定電壓450/750V 及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線 第1 部分：一般規(guī)定》這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最近二十多年修改過三次，每次的屏蔽標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)算公式?jīng)]有發(fā)生變化，唯一變化的是屏蔽層直徑的定義有變化：JB 8734.1-1998版本中D定義為“屏蔽層直徑”；JB/T 8734.1-2012版本中D定義為“屏蔽層直徑，即成纜外徑加上兩倍的單絲直徑”；JB/T 8734.1-2016版本中D定義為“屏蔽層計(jì)算直徑”。

JB 8734.1-1998版本中D定義為“屏蔽層直徑”，標(biāo)準(zhǔn)中沒有闡述“屏蔽層直徑”是測量值還是計(jì)算值，可以理解為屏蔽層的外徑嗎？

JB/T 8734.1-2012版本中D定義為“屏蔽層直徑，即成纜外徑加上兩倍的單絲直徑”，這里已經(jīng)明確了是屏蔽層的外徑，但沒有明確説明“成纜外徑”是計(jì)算值還是測量值。

JB/T 8734.1-2016版本中D定義為“屏蔽層計(jì)算直徑”, 但沒有説明計(jì)算方法是什么。

3. 艦船電纜

    GJB1916-1994版本中定義D為“編織前電纜或軟線或線芯直徑”，沒有説明是測量值還是計(jì)算值，IEC60092-350標(biāo)準(zhǔn)中定義D為“編織層平均直徑”，可以理解為編織層的平均外徑（含編織銅絲）嗎？但這個(gè)D是測量值還是計(jì)算值，標(biāo)準(zhǔn)也沒有說明。

4. EN試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

EN50306-3:2002標(biāo)準(zhǔn)中Φ定義為“編織層下成纜直徑加上兩倍的單絲標(biāo)稱直徑”，這里已經(jīng)明確了是屏蔽層的外徑，但沒有明確説明“成纜直徑”是計(jì)算值還是測量值。

   從上述內(nèi)容我們可以看出不同標(biāo)準(zhǔn)對編織屏蔽直徑的定義都不太一樣，當(dāng)進(jìn)行檢測時(shí)各人的理解也有所不同，給檢測結(jié)論帶來一定的爭議。另外絕大部分編織屏蔽層材料都使用銅導(dǎo)體，企業(yè)在進(jìn)行原材料控制時(shí)屏蔽編織密度也控制的比較嚴(yán)，可能會出現(xiàn)同一個(gè)樣品不同的人、不同的檢測機(jī)構(gòu)測出的編織密度出現(xiàn)不一樣的結(jié)果，甚至出現(xiàn)合格與不合格的情況，因此規(guī)定D的定義和測試方法對檢測機(jī)構(gòu)或制造企業(yè)都很重要。

二、編織密度或單向覆蓋系數(shù)計(jì)算公式推導(dǎo)

    我們在這里推導(dǎo)編織密度或單向覆蓋系數(shù)計(jì)算公式不是數(shù)學(xué)演算，而是從物理意義上確定編織層直徑的定義及測量方法。

我們假定：

編織金屬單絲的編織節(jié)距為：L mm；

   屏蔽用金屬圓單線直徑為d mm；

錠子總數(shù)為m,那么單向的錠子數(shù)為m/2；

每錠根數(shù)為n；

那么單向所有編織絲覆蓋的寬度為dmn/2;如下圖所示：

此處的D是編織屏蔽的外徑（也就是編織層每一根單絲最外點(diǎn)形成的圓面的直徑）。

為了計(jì)算編織密度，我們把雙向編織層進(jìn)行如下圖所示處理，由于二個(gè)單向編織層是對稱的，可知在一個(gè)節(jié)距內(nèi)編織絲重疊部分是一個(gè)等邊四邊形+二個(gè)一半的等邊四邊形。

設(shè)等邊四邊形的面積為A：

從上述理論推導(dǎo)可以看出編織屏蔽外徑的物理含義，推導(dǎo)過程中涉及的參數(shù)（L、m、n、d、D）都是樣品的實(shí)際值（客觀存在的值），其中D是編織層每一根單絲最外點(diǎn)形成的圓面的直徑，如下圖所示。

因此，編織層外徑應(yīng)為編織層下直徑（成纜外徑）加二倍的編織單絲直徑。

三、編織層外徑D的確定及測量

在本文的上述部分我們已經(jīng)從理論推導(dǎo)了編織層外徑D在電纜結(jié)構(gòu)中所處的位置，D應(yīng)該稱作編織層實(shí)測平均外徑。

從計(jì)算公式我們可知D的大小會影響編織密度，從現(xiàn)有中、外標(biāo)準(zhǔn)中歸納關(guān)于D的提法有：編織層的節(jié)圓直徑、編織層平均直徑、屏蔽層直徑、屏蔽層直徑（即成纜外徑加上兩倍的單絲直徑）、屏蔽層計(jì)算直徑。除了“屏蔽層計(jì)算直徑”提法外其他提法在測量過程中不同的測量者理解也不一致。

下面舉幾個(gè)實(shí)例，計(jì)算不同D情況下的編織密度。

1. KVVP-450/750 10*1.5， 第1類導(dǎo)體

2. KYJVP-450/750 3*1.5， 第2類導(dǎo)體

3. KVVRP-450/750 4*2.5， 第5類導(dǎo)體

從上述三個(gè)實(shí)例看出：

（1）采用測量編織層下的平均直徑和編織層平均外徑計(jì)算的編織密度數(shù)據(jù)相差較�。�

（2）采用不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的假設(shè)直徑計(jì)算方法，計(jì)算的編織外徑，然后再計(jì)算編織密度，之間有差異，主要是計(jì)算外徑與選擇的計(jì)算方法有關(guān)；

（3）實(shí)測平均直徑與計(jì)算外徑之間的差異與成纜的絞合方式、導(dǎo)體種類、繞包層的使用等相關(guān)的。

編織密度的大小是客觀實(shí)際的反映，不應(yīng)受到理論計(jì)算參數(shù)大小的影響，而且編織密度計(jì)算公式理論推導(dǎo)時(shí)采用的D是樣品的實(shí)際外徑，因此關(guān)于編織密度計(jì)算公式中D的定義應(yīng)為：

編織層下平均直徑（測量值）+2倍的編織單絲直徑

或編織層平均外徑（測量值）。

關(guān)于測量方法，依據(jù)GB/T2951.11-2008第8.3條規(guī)定有二種情況：

a)當(dāng)軟線和電纜的外徑不超過25mm時(shí)，用測微計(jì)、投影儀或類似的儀器在互相垂直的兩個(gè)方向分別測量；

b)軟線和電纜的外徑超過25mm時(shí)，應(yīng)用測量帶測量其圓周長，然后計(jì)算直徑。也可使用能直接讀數(shù)的測量帶測量。

由于編織層表面不光滑、成纜線芯不圓整等因素，用測微計(jì)等儀器測量會產(chǎn)生一定的誤差、沒有重復(fù)性或再現(xiàn)性，直徑測量結(jié)果不穩(wěn)定，建議：不管外徑大小一律采用測量帶測量樣品的平均外徑（編織層下的成纜平均直徑或編織層平均外徑）。