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金屬絲編織層編織密度計算公式中D的討論

金屬絲編織結構在許多電線電纜產品中得到運用，對于特殊場合下需要具有電磁屏蔽功能或具備特殊機械性能的情況下，設計電纜結構是都會采用金屬絲編織單元，但在不同的產品標準或測試方法標準中對計算編織密度的有些參數提法要求不一致，以致在測量過程中產生混淆，在此我們羅列有關標準中的提法并進行討論。

一、相關標準編織密度的計算公式的信息

1. 塑料絕緣控制電纜

新、老版本編織覆蓋密度計算公式一致，單向覆蓋系數計算公式中，老版本分母中多了一個2，是新、老版本對m（編織錠數）的定義差異造成的，2008年版本m為編織機同一方向的錠數，而1988版本m為錠子總數，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D是測量值還是計算值，標準沒有說明；2008年版本D定義為編織層的節(jié)圓直徑，這個節(jié)圓直徑如何理解？這個節(jié)圓直徑D是測量值還是計算值，標準也沒有說明。

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》這個標準最近二十多年修改過三次，每次的屏蔽標準密度計算公式沒有發(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“屏蔽層計算直徑”。

JB 8734.1-1998版本中D定義為“屏蔽層直徑”，標準中沒有闡述“屏蔽層直徑”是測量值還是計算值，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”，這里已經明確了是屏蔽層的外徑，但沒有明確説明“成纜外徑”是計算值還是測量值。

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

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算值，IEC60092-350標準中定義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D是測量值還是計算值，標準也沒有說明。

4. EN試驗方法標準

EN50306-3:2002標準中Φ定義為“編織層下成纜直徑加上兩倍的單絲標稱直徑”，這里已經明確了是屏蔽層的外徑，但沒有明確説明“成纜直徑”是計算值還是測量值。

   從上述內容我們可以看出不同標準對編織屏蔽直徑的定義都不太一樣，當進行檢測時各人的理解也有所不同，給檢測結論帶來一定的爭議。另外絕大部分編織屏蔽層材料都使用銅導體，企業(yè)在進行原材料控制時屏蔽編織密度也控制的比較嚴，可能會出現(xiàn)同一個樣品不同的人、不同的檢測機構測出的編織密度出現(xiàn)不一樣的結果，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構或制造企業(yè)都很重要。

二、編織密度或單向覆蓋系數計算公式推導

    我們在這里推導編織密度或單向覆蓋系數計算公式不是數學演算，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；

錠子總數為m,那么單向的錠子數為m/2；

每錠根數為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形成的圓面的直徑）。

為了計算編織密度，我們把雙向編織層進行如下圖所示處理，由于二個單向編織層是對稱的，可知在一個節(jié)距內編織絲重疊部分是一個等邊四邊形+二個一半的等邊四邊形。

設等邊四邊形的面積為A：

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

因此，編織層外徑應為編織層下直徑（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從理論推導了編織層外徑D在電纜結構中所處的位置，D應該稱作編織層實測平均外徑。

從計算公式我們可知D的大小會影響編織密度，從現(xiàn)有中、外標準中歸納關于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）、屏蔽層計算直徑。除了“屏蔽層計算直徑”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。

下面舉幾個實例，計算不同D情況下的編織密度。

1. KVVP-450/750 10*1.5， 第1類導體

2. KYJVP-450/750 3*1.5， 第2類導體

3. KVVRP-450/750 4*2.5， 第5類導體

從上述三個實例看出：

（1）采用測量編織層下的平均直徑和編織層平均外徑計算的編織密度數據相差較��；

（2）采用不同標準規(guī)定的假設直徑計算方法，計算的編織外徑，然后再計算編織密度，之間有差異，主要是計算外徑與選擇的計算方法有關；

（3）實測平均直徑與計算外徑之間的差異與成纜的絞合方式、導體種類、繞包層的使用等相關的。

編織密度的大小是客觀實際的反映，不應受到理論計算參數大小的影響，而且編織密度計算公式理論推導時采用的D是樣品的實際外徑，因此關于編織密度計算公式中D的定義應為：

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）。

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

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

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

由于編織層表面不光滑、成纜線芯不圓整等因素，用測微計等儀器測量會產生一定的誤差、沒有重復性或再現(xiàn)性，直徑測量結果不穩(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）。