五类网线结构设计论文.docx

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五类网线结构设计论文

HSYVP4×2×0.52结构设计

1绪论

计算机网络的走进千家万户，使得“网线”的使用范围更加广泛，也使人们也更加熟悉“网线”。

本次论文具体介绍电缆型号HSYVP-54X2X0.52的设计。

1.1设计电缆型号规格的含义

本次设计的电缆型号为HSYVP-54X2X0.52实心聚烯烃绝缘聚氯乙烯护套5类屏蔽电缆，4对对绞线，单根标称直径为0.52mm。

频率为100MHZ。

1.2电缆基本结构组成

导体+绝缘+线对+缆芯+屏蔽+护套

1.3电缆使用特点

由于此电缆的主要作用为传输信号，它的性能受到衰减、干扰的影响，故，此缆的有效传输信号距离为100M，使用距离较短。

适用于家庭、楼宇、厂区内等短距离信号传输。

2电缆结构设计

2.0.1设计标准

本次设计依据YD/T1019-2013《数字通信用聚烯烃水平对绞电缆》

2.0.2设计思路

从内向外，逐层设计，依据标准，参照相关经验。

2.0.3设计内容

材料的选取、结构的选择、几何尺寸的确定以及相关参数的计算与电缆结构净重的计算。

2.1导体设计

2.1.1作用

引导电磁波传输的方向，传输信号

2.1.2材料

符合GB/T3953-1983-2009中的单根TR型软圆铜线要求的直径为0.52mm±0.01mm的实心铜导体，断裂伸长率应大于15%。

铜有良好耐腐蚀性，在大气、纯净淡水、流速不大的海水中均耐腐蚀。

在所有金属中，铜的导电性能仅次于银，居第二位。

铜有良好的塑性，易于进行热压或冷压力加工。

经过冷加工后，强度和硬度提高，但是塑性下降。

20°C时电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m。

要求表面光滑圆整，无三角口、毛刺、裂纹、扭结、折叠、夹杂物、斑疤、麻坑、机械损伤和腐蚀斑点等，为保证线对中两根导体的直流电阻差不超过规定值，必须严格控制导体的标称直径为0.52±1%。

2.1.2.1实心铜导体的拉制

2.1.2.1.1电工用铜线锭的选择

铜锭的选择须符合GB/T468-1997《电工用铜线锭》的规定。

20°C时电阻率:

0.017241Ω·mm2/m；密度：

8.89g/cm3；

抗拉强度：

216~235（软），363~412（硬）MPa；

本次选择直径为1.5mm的电工用铜锭进行拉制。

要求铜锭表面圆整，尺寸均匀，表面无氧化层。

不允许有机械损伤。

2.1.2.1.2拉线机的选择

因本次需要拉制出的线芯为直径0.52mm，选用的铜锭直径为1.5mm，所以使用一组拉线机组:

LHT200/21。

进线直径为1.5mm。

此设备由成圈放线架、盘式放线架、拉线机主机、连续退火装置、盘式收排线装置、成圈连续下线装置等组成。

此拉线机主要用于拉制铜线材用，根据需要可将拉制的铜线进行连续退火、成为软铜线或半硬铜线。

收线盘尺寸为400mm。

此设备传动系统简单，拉线速度高，易于实现机械化、自动化控制，生产效率高，总加工率较大，线材与鼓轮之间有滑动，因此线材与鼓轮都要受到磨损，但是由于滑动，线张力变动时能自动调整线速，防止断线。

但是对于配模要求严格，模孔直径稍有差异就会造成断线。

2.1.2.1.3拉线机配模

本机采用整体圆模，材料为优质人工钻石纳米模具，耐磨性高、使用寿命长，能很好地保证加工线材的尺寸准确性；抛光性好，模具工作区及定径区表面光洁度高，磨擦系数小，拉制过程线材不发生拉断拉细现象，可实现充分利用线材的塑性，减少拉模道次，提高生产效率；抗蚀性高，使得线模对润滑剂的适应性广。

2.1.2.1.3.1计算各道次出线直径

（1）计算总延伸系数μ总=d20/d2k=1.52/0.522=8.3

（2）计算拉伸道次K=

=

=5.3K=6

（3）查设备说明可知前六道牵引轮速比：

道次

γ2

γ3

γ4

γ5

γ6

速比

1.284

1.247

1.249

1.257

1.246

总速比：

γ总=γ2γ3γ4γ5γ6=3.132

（4）查相关标准d0<4.50mm，选取μ1=1.4，即第一道延伸系数为1.4.依据一下公式求得总前滑系数τ总和平均前滑系数τ平均：

τ总=τ总/τ1/γ总=8.3/1.4/3.132=1.89

τ平均=6-1√τ总=5√1.89=1.14

（5）对各道次相对前滑系数进行合理分配

道次

τ2

τ3

τ4

τ5

τ6

系数

1.15

1.145

1.14

1.14

1.135

（6）计算各道次延伸系数

根据公式：

μN=τN×γN

μ1=1.4μ2=1.4766μ3=1.4278μ4=1.42386μ5=1.43298μ5=1.41421

（7）计算各道次出线直径

道次

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

直径

1.5

1.28

1.05

0.88

0.74

0.61

0.52

2.1.2.1.4拉线润滑

拉线时采用润滑剂能良好的润滑拉伸金属和模孔表面，可以降低摩擦系数，在拉伸时减少热量，能采用较大的变形程度和拉线速度，降低功率消耗，提高模具和设备寿命。

还能避免金属与模孔直接接触发生粘连，保证制品光洁、规整、尺寸正常。

还具有冷却的作用。

本次采用的润滑剂为乳液状皂化液。

要求润滑液避免杂质混入，定期检查润滑剂的浓度。

工作温度不超过70°C。

2.2绝缘层设计

2.2.1绝缘层作用

防止电缆各导电线芯之见的接触，保证电磁波的顺利传输，同时使线芯的相互位置固定，减少回路间的串音。

2.2.2绝缘层材料选用

本次试用的为HDPE（高密度聚乙烯，为非极性材料。

它具有优异的电气性能，其绝缘电阻和耐电强度高，在较宽的频率范围内，介电常数和介质损耗角正切小，且基本不受频率变化的影响，作为通讯电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。

并且它的机械性能、耐热老化性能、低温耐寒性能、耐化学性能、耐水性都好。

具有良好的加工工艺性能。

它的比重轻，用它制造的电缆重量轻，使用、敷设方便，接头容易。

但是它的软化温度低；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差。

要求：

密度为：

0.941~0.965g/cm3 、抗拉强度：

220~390、延伸率：

15~1000、介电常数：

2.30~2.35、介质损耗角正切：

<0.0003.

2.2.3绝缘层结构

采用挤包工艺。

2.2.4绝缘层要求

根据YD/T1019-2013《数字通讯用聚烯烃水平对绞电缆》里规定，成品电缆绝缘最大外径不大于1.5mm。

绝缘表面光滑圆整、光洁均匀、不偏芯、无机械损伤、压扁；没有杂物、气泡、气孔和显著颗粒，不应有粗细不均和竹节状。

导电线芯和绝缘层、绝缘层和绝缘层、绝缘层和护套层不允许有粘合，要求护套和绝缘线芯间结合应紧密结实，其断面不应有间隙。

。

因通讯电缆的作用为传输信号，所以不必太过要求电缆绝缘层的厚度，本次取绝缘后成品外径为0.95mm。

平均绝缘厚度为0.215mm

2.2.5色谱表示

母色：

蓝橙绿棕灰子色：

白红黑黄紫

母色与子色依次配对，共25个色序，本次使用前4个色序，即：

蓝白、蓝、橙白、橙、绿白、绿、棕白、棕八种颜色。

2.2.6绝缘层挤出

2.2.6.1挤出设备

使用spv30/20挤出机，放线装置采用有轴式放线，冷却装置采用水风结合，牵引装置为双轮式。

螺杆选用分离型螺杆。

收线盘直径为：

400mm。

由放线装置、校直装置、线芯预热装置、主机（螺旋挤出机）、冷却水槽、计米器、耐压试验装置、牵引装置、收线架组成。

2.2.6.2挤出机配模

模具材料为合金结构钢（45#），挤压式模具是靠压力实现产品最后定型的，具有塑胶层结构密实，胶层与线芯结合紧密无缝隙。

但挤压式挤出产品的质量和产量对模具的依赖程度较大，不但模芯与模具配合角差决定最后压力的大小，影响着胶层质量和挤出质量，模芯和模套尺寸也直接影响到挤出产品的几何形状尺寸和表面质量。

模芯：

因考虑到线芯不受到机械损伤，取模芯为导体直径+（0.05mm~0.15mm）=0.60mm，

模套：

考虑到挤出后绝缘后厚度，挤出绝缘后直径加+（0.05~0.15）本次取1.00mm

2.2.6.3挤塑温度

塑料品种

加料段

熔融段

均化段

机脖

机头

模口

单位

聚乙烯

140~150

180~190

210~220

210~215

190~200

200~210

℃

2.3对绞组设计

2.3.1作用

当电缆弯曲时，使结构稳定、圆整，保证电缆的电气、参数稳定；减少回路之见的电磁耦合，提高回路之见的防干扰能力；并且各线对有不同的标记，有利于安装敷设时区别。

2.3.2对绞设备

Ф500型高速对绞机，由放线架、并线模、包带头、牵引、收线架组成，它的特点是节距稳定准确，操作方便，做线品质控制简单。

张力控制适当，生产效率高。

收线盘直径为400mm

2.3.3绞合方向

左向

2.3.4线对色序

按照色谱顺序，

母色：

蓝橙绿棕灰子色：

白红黑黄紫

母色与子色依次配对，即使用前4个色序：

蓝白、蓝；橙白、橙；绿白、绿；棕白、棕；四对线芯。

2.3.5线对绞合直径

D对=2×D单=2×0.95=1.90mm

2.3.6线对绞合节距设计

根据成缆节距和第一个线对的绞合节距H1，推算出“视在节距”，再确定每个线对的绞合节距。

本次成缆的绞合节距取93mm，第一个对绞组绞合节距为10mm，电缆为4对线组结构。

（1）确定第一线组的视在绞合节距

H1=

=9.03

（2）根据第一线组的视在绞合节距，推算其余三组的视在绞合节距。

H’N=

H’N-1

得H‘2=10.16H‘3=11.43H‘4=12.86

注:

N代表对绞组根数，对绞为2根。

W、V取正整数，常取1、2、3、4。

（3）根据各组的视在绞合节距，推算线组的绞合节距

HN=

得H2=11.40H3=13.03H4=14.92

（4）根据计算的绞合节距与设备的实际绞合节距相对比，进行微调整，最终确定各线组的实际绞合节距

H1=10H2=12H3=14H4=16

2.3.7表面质量

导线绞合紧密整齐，不应有松股和单线扭结、跳出、凸起、断裂等现象。

允许接头，接头要求采用冷压方式，表面光滑圆整，无毛刺，导体接头的抗拉强度应不低于相邻段相同长度无接头导体的抗拉强度的85%。

2.4成缆设计

2.4.1作用

保证线缆的结构稳定，保证传输性能

2.4.2成缆设备

2.4.2.1成缆设备

旭新800型单绞机由放线架、自动效准器、并线模、塑料带包带头、履带牵引、收线架、传动及控制系统组成。

主动放线采用变频调速，恒张力控制，保证四对绞线绞合均匀，节距稳定。

单节距绞合，绞合节距稳定，本机转动体惯性小，转速高，运行平稳。

收线盘直径为400mm，从设备说明书得知节距为93mm。

2.4.2.2模具孔径与材料

模具采用合金结构钢（45#），为保证缆芯不受到机械损伤，取模孔直径为：

缆芯外径+（0.1）=4.60mm

2.4.3排列方式

按照色谱顺序，把线对进行顺时针绞合。

2.4.4屏蔽

屏蔽使用单面复合铝箔，宽度为12mm，厚度为0.02mm，密度为58g/m2。

采用重叠绕包方式，重叠率为30%。

2.4.5抗撕裂绳

为了保证电缆的使用性能，在缆芯内同时绞合抗撕裂绳。

2.4.6成缆外径

D成缆=2.414×D对+△铝箔=4.60mm

2.4.7表面质量

导线绞合紧密整齐，不应有松股和单线扭结、跳出、凸起、断裂等现象。

2.4.8接续要求

成缆→绕包头→收线

2.5外护套设计

2.5.1作用

保证电缆的使用及防潮性，保护绝缘层。

2.5.2材料

使用聚氯乙烯塑料。

本材料作为线型热塑性高分子化合物，具有机械性能优越，耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、有足够的电绝缘性能，容易加工，成本低。

密度为1.4g/cm2，根据YD/T1019-2013《数字通讯用聚烯烃水平对绞电缆》要求，聚氯乙烯护套材料应符合GB/T8815-2008中H-70型的要求。

2.5.3要求

根据YD/T1019-2013《数字通讯用聚烯烃水平对绞电缆》里规定，护套应连续、均匀的包覆在缆芯上，表面应光滑平整、无孔洞、裂纹、气泡等缺陷。

挤出外护套后线缆最大外径在3.4~8.8mm之间，护套最小平均厚度为0.5mm，本次取0.51mm。

要求必须打印厂名、型号、规格、制造长度、制造年份等永久性的识别标识。

印字要清晰完整且连续。

间距不大于1m±0.5%。

颜色为黑色（或其他约定颜色）塑料护套出现缺陷时，允许进行修补。

2.5.4电缆直径计算

D缆芯+△护套×2=4.60+2×0.51=5.62mm，符合标准要求。

2.5.5挤出设备

使用spv65/25挤出机，放线装置采用有轴式放线，冷却装置采用水风结合，牵引装置为双轮式。

螺杆选用等距不等深型螺杆。

收线盘直径为1000mm

2.5.6挤出机配模

模具为挤管式模具。

模芯：

因考虑到线芯不受到机械损伤，取模芯为缆芯直径+放大值（2~6mm）取3=7.6mm

模套：

考虑到挤出护套后厚度，缆芯直径加+2×模芯嘴厚度+2×挤包厚度+放大值（2~5）取3。

=4.6+2×1+2×0.5+3=10.6mm

2.5.7挤出温度

塑料品种

加料段

熔融段

均化段

机脖

机头

模口

单位

聚氯乙烯

130~140

150~170

175~180

170~180

170~175

170~180

℃

2.5.8护套颜色

灰色、白色或双方协商后的颜色

2.6包装

2.6.1成盘包装

电缆应整齐的绕在电线盘上交货，电缆盘应符合JB/T8137-1999规定，电缆盘的筒体直径应不小于电缆外径的15倍。

2.6.2成圈包装

对于4对电缆，可采用蜂房式成圈，再装入包装箱内。

2.6.3包装标识

应注明：

执照厂名及商标、电缆型号及标准号、电缆长度m、毛重kg、出厂编号、制造日、期年月日、防潮标志。

2.7电缆结构尺寸表

电缆结构尺寸表

型号

线芯单线直径

绝缘

屏蔽

对绞

成缆

外护套

厚度

外径

厚度

宽度

根数

外径

对数

外径

厚度

外径

HSYVP4×2×0.52

0.52mm

0.215mm

0.95mm

0.02mm

12mm

2

1.90mm

4

4.60mm

0.5mm

5.62mm

2.8电缆结构示意图

3线缆净重计算

3.1导体净重

（1）单根截面积

S=πD2/4S导体=0.522×π/4=0.21237mm2

（2）绞入系数取1.02

（2）导体净重

W=Sρ×K×NW导体=0.21237×8.89×8×1.02=15.406kg/km

3.2绝缘净重

W绝缘=π（D+T）Tρ×N×K=π×（0.52+0.215）×0.215×0.95×8×1.02=3.847kg/km

3.3屏蔽净重

屏蔽绞入系数：

W屏蔽=π（D+TN）TN×ρ×K

=π（4.59+0.02×2）×0.02×2×2.703×

=2.247kg/km

3.4护套净重

W护套=π（D+T）Tρ=π（4.6+0.5）×0.5×1.4=11.215kg/km

3.5线缆总净重

W=W导体+W绝缘+W屏蔽+W护套=15.406+3.847+2.247+11.215=33kg/km

注:

S:

截面积ρ：

密度K:

绞入系数D:

挤包前外径T:

厚度N：

根数（层数）

3.6计算意义

为核算成本提供依据。

4电缆的检测与实验

4.1例型试验

序号

试验项目

1

尺寸及结构

1.1

颜色色序

1.2

屏蔽结构

1.3

护套表面

1.4

电缆最大外径和护套厚度

1.5

识别标志和长度标志

2

电气特性

2.1

单根导体直流电阻

2.2

线对直流电阻不平衡

2.3

介电强度

2.4

绝缘电阻

2.5

绝缘线芯断线、混线

2.6

屏蔽连续性

3

传输特性

3.1

衰减

3.2

近端串音

3.3

等电平远端串音衰减及等电平远端串音衰减功率

4.2抽样试验

进行出厂检验的抽查时，应将一天内连续生产的同一型号的电缆组成一个检查批。

序号

试验项目

1

工作电容

2

线对对地电容不平衡

3

相时延

4

时延差

5

特性阻抗

6

回波损耗和结构损耗

抽样比例如下：

批量范围

样本数（电缆盘/圈数）

1~90

8

91~150

8

151~280

8

281~500

32

501~1200

32

如出厂抽检不合格时，应对不合格项目进行第二次抽样检查，第二次抽样样本数加倍。

如第二次抽样检验仍出现不合格，则对该批产品应采用100%检验。

郑缆61期短训班

学生：

徐嘉辉

指导老师：

郝老师

2015年12月8日