电线电缆常用计算方法
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电线电缆常用计算方法
******************
1 主题内容与适用范围
本文件规定了电线电缆结构重量的常用计算方法。
本文件适用于裸线、电力电缆、控制电缆、通信电缆、电气装备电线电缆的结构重量计算。
2 参考资料 电线电缆手册。
3 导电线芯
3.1 单根导电线芯 3.1.1 圆单线的重量
ρπ
24
d W =
kg/km
式中:d —圆单线直径, mm ;
ρ—材料密度, g/cm 3。
3.1.2 镀锡圆铜单线重量
ρπ
24
d W =
kg/km
式中:d —镀锡铜线外径,mm ;
ρ—铜密度, g/cm 3。
3.1.3 锡层重量
W =W 铜·k kg/km 式中:W 铜—镀锡铜单线重量 kg/km ; k —镀锡重量系数,见表1所示。
3.2.1 铝绞线重量
C d W ρπ
24
=
kg/km
式中:d —铝单线直径,mm ;
ρ—铝的密度,g/cm 3;
C —绞合常数,其值见表2。
222
211214
421C d C d W W W ρπρπ+=+= kg/km
式中:W 1、W 2—分别为钢芯重量和铝线重量,kg/km ;
d 1、d 2—分别为单根钢丝直径和单根铝线直径,mm ; ρ1、ρ2—分别为钢丝和铝的密度,g/cm 3;
C 1、C 2—分别为钢芯和铝线绞合常数,其值见表3。
***********
3.2.3.1 扩径钢芯铝绞线的重量 (
)[]
铝铝钢钢ρρπ
m n n m K d Z d Z d Z K d Z W 2
22221120
4
+++=
kg/km
式中:Z 0—钢线根数;
d 0—钢丝直径,mm ;
Z 1、Z 2…Z n —分别为第一层、第二层…最外层铝单线根数; d 1、d 2…d n —分别为第一层、第二层…最外层铝单线直径,mm ; k m 钢、k m 铝—分别为钢线部分及铝线部分的平均绞入系数。
ρ钢、ρ铝—分别为钢及铝的密度,g/cm 3。
3.2.3.2 空心扩径绞线的重量
W=W 支+W 铝+W 钢 kg/km 式中:W 支—中心支撑物重量,kg/km
W 铝—铝线重量,铝铝铝铝铝ρπ
mq K Z d w 2
4
= kg/km W 钢—钢线重量,钢钢钢钢钢ρπ
m K Z d w 2
4
=
kg/km
3.3 普通绞线重量
3.3.1 绞线的平均绞入系数 n
n
n m Z Z Z Z k Z k Z k Z k Z k ++++++++=
(210221100)
式中:Z 0、Z 1、Z 2 …Z n —分别为中心层及其它各层的单线根数;
k 0、k 1、k 2 …k n —分别为中心层及其它各层的绞入系数。
3.3.2 k i 的计算步骤(i=0、1、2…n )
3.3.2.1 根据第一到第n 层的单线总根数Z i ,查表4得到对应于Z i 的D/D ’值。
3.3.2.2 根据已知的实际节径比M i 值,由M i ’=M i ×D/D ’计算出M i ’。
3.3.2.3 根据M i ’查表5得到对应于M i ’的k i 值。
3.3.3 实际节径比M i 的取值规定
3.3.3.1 产品标准或工艺文件中对第i 层的节径比若规定有上、 下限则取中间值作为M i 值。
3.3.2.2 产品标准或工艺文件中, 对第i 层的节径比若只有上限值,则按上限值减去4作为M i 值。
’
******************
3.3.4 普通绞线重量
ρm Zk d W 24
=
kg/km
式中:d —单线直径,mm ;
Z —单线总根数;
k m —绞线的平均绞入系数; ρ—材料密度,g/cm 3;
3.4 紧压线芯重量
ρμ
π
m k Z
d W 1
4
2=
kg/km
式中:d —单线直径, mm ;
Z —单线根数;
μ—紧压时单线的延伸系数,取以下经验值:
截面为25~70mm 2 μ=1.05 截面为95~120mm 2 μ=1.035 截面为≥150mm 2 μ=1.04;
k m —平均绞入系数,按3.3.1计算;
ρ—材料密度,g/cm 3。
或W =ρ·S
式中:W---导体重量 kg/km
ρ---导体材料密度 铜取8.89 g/cm3;铝取2.7 g/cm3 S ---导体截面 取工艺控制截面的平均值 mm2 注: 平均截面积的计算及Smax 、Smin 的确定。
3.5 束线重量
ρπ
Zk d W 24
=
kg/km
式中:d —单线直径, mm ;
Z —单线根数;
k —束线的绞入系数,按3.3.1计算; ρ—材料密度,g/cm 3。
3.6 复绞线重量
复股股k Z W W = kg/km
式中:W 股—绞制或束制的股线重量,按3.3计算,kg/km ;
Z 股—复绞线的股数;
K 复—复绞的绞入参数,按3.3.1计算。
4 绝缘层
***********
挤包型绝缘层厚度按1.05倍的绝缘标称厚度进行计算。
4.1 单根实心圆形导体绝缘层重量
W =π(d +t)t ρ
式中:d —导体直径,mm ;
t —绝缘层厚度,mm ; ρ—材料密度, g/cm 3。
4.2 单根绞合导体挤包绝缘
4.2.1 挤管方式绝缘层重量按4.1求得。
4.2.2 挤压方式绝缘层重量
W =[π(D +t)t +S 隙k 1]ρ kg/km 式中:D —线芯直径,mm ;
t —绝缘层厚度,mm ;
S 隙—绞合线芯绝缘嵌隙面积,见表6、表7; k 1—绞线外层绞入系数,按3.3.1求得; ρ──材料密度,g/cm 3。
4.2.3 复绞线挤包绝缘层重量
W =[π(D +t)t +S 隙k 1]ρ kg/km 式中:D —线芯直径,mm
t —绝缘层厚度,mm
S 隙—复绞线芯绝缘嵌隙面积,mm 2,见表8; k 1—复绞线外层绞入系数,按3.3.1求得; ρ—材料密度,g/cm 3。
4.2.4 扇形、瓦形紧压线芯挤包绝缘层重量
W =π(D 相+t)t ρ kg/km
式中:D 相—相当圆直径mm ,扇形线芯相当圆直径为紧压圆形线芯直径的1.1倍,瓦形线芯相当圆直径为紧压圆形线芯直径的1.3倍。
t —绝缘层厚度,mm ; ρ—材料密度,g/cm 3。
4.2.5 有包带的绞合线芯挤包绝缘层重量
有包带的绞合线芯绝缘嵌隙面积忽略不计,绝缘层重量按4.1计算。
4.2.6 带状绕包绝缘层重量
()k
t t D W ±+=11
ρ
π kg/km 式中:D —导电线芯直径或相当圆直径,mm ;
t —绝缘层标称厚度,mm ; ρ—材料密度,g/cm 3;
k —重叠或间隙宽(e)与带宽(b)的比值,重叠绕包采用 (1-k),间隙绕包采用(1+k),k 取0.05。
4.3 多芯电缆绝缘层重量
W =W 单·N ·k kg/km
式中:W 单—单芯电缆绝缘层重量,kg/km,按4.1,4.2求得;
N —电缆芯数;
k —成缆绞入系数,对电力电缆圆形线芯k 取1.0055,扇形线芯k 取1.0027,对其它同心层
绞电缆按产品标准或工艺文件中规定的成缆节距倍比的上限值减2查表5得。
5 电缆芯
5.1 等圆绝缘线芯成缆外径及空隙面积
5.1.1 等圆绝缘线芯成缆外径D=Md mm
式中:d —绝缘线芯外径,mm ;
M —外径比,见表9。
5.1.2 等圆绝缘线芯绞合空隙面积见表9。
5.2 不等圆绝缘线芯成缆外径及空隙面积 5.2.1 三大一小的电缆芯 5.2.1.1 成缆外径
******************
大大小大
小d d d d d D ⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+=2
198.0208.0008.2 mm 式中:d 小—小圆形绝缘线芯的直径,mm ;
d 大—大圆形绝缘线芯的直径,mm 。
表6正规绞合束线和绞线的绝缘嵌隙面积
表7非正规绞合束线和绞线的绝缘嵌隙面积
表8 复绞线芯绝缘嵌隙面积
股Z 单──每根股线中的单线数; d ──单线直径,mm 。
5.2.1.2 空隙面积
S=S C0+2S C1+2S C2 mm 2
式中:S C0—中心空隙面积mm 2,2
004
大d C S C π
=
,
3
2
04289.05072.1871.15194.0⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大不大小大小d d d d d d C ; S C1—外缘空隙面积mm 2 (大线芯与大线芯之间),2
114
大d C S C π
=
,
3
210956.03775.06693.07762.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=大不大小大小d d d d d C ;
******************
S C2—外缘空隙面积mm 2(大线芯与小线芯之间), 2
224
大d C S C π
=
,
2
21883.02132.00127.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小d d d C 。
5.2.2 四大一小的电缆芯
5.2.2.1 成缆外径
大大小d d d D ⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯+=489.0209.2 mm 式中:d 小—小圆形绝缘线芯的直径,mm ;
d 大—大圆形绝缘线芯的直径,mm 。
5.2.2.2 空隙面积
S=S C0+3S C1+2S C2 mm 2
式中:S C0—中心空隙面积mm 2,2
004
大d C S C π
=
,
3
204427.07211.13998.24306.0⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小大小d d d d d d C ; S C1—外缘空隙面积mm 2(大线芯与大线芯之间),2
114
大d C S C π
=
,
3
210292.01099.02242.04648.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=大小大小大小d d d d d d C ; S C2—外缘空隙面积mm 2(大线芯与小线芯之间),2
224
大d C S C π
=
,
2
21247.02085.00119.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小d d d d C 。
5.2.3 三大二小的电缆芯
5.2.3.1 成缆外径
大大小d d d D ⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯+=874.0811.1 mm 式中:d 小—小圆形绝缘线芯的直径,mm ;
d 大—大圆形绝缘线芯的直径,mm 。
5.2.3.2 空隙面积
S=S C0+2S C1+2S C2+S C3 mm 2
式中:S C0—中心空隙面积mm 2,2
004
大d C S C π
=
,
3
2
06455.09328.15135.25348.0⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小大小d d d d d d C ; S C1—外缘空隙面积mm 2(大线芯与大线芯之间),2
114
大d C S C π
=
,
******************
3
2
11995.06735.094.07872.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=大小大小大小d d d d d d C ; S C2—外缘空隙面积mm 2(大线芯与小线芯之间),2
224
大d C S C π
=
,
2
20315.03265.00357.0⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小d d d d C ; S C3—外缘空隙面积mm 2(小线芯与小线芯之间),2
334
大d C S C π
=
,
3
233414.01107.01066.00162.0⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=大小大小大小d d d d d d C ; 5.3 半圆形绝缘线芯成缆外径
D=2(h+2t) mm 式中:h —导电线芯的高度,mm ; t —绝缘标称厚度,mm 。
5.4 扇形绝缘线芯成缆外径
5.4.1 1200扇形绝缘线芯成缆外径
D=2(h+2.154t) mm
式中:h —导电线芯扇形高度,mm ; t —绝缘标称厚度,mm 。
5.4.2 1000扇形绝缘线芯成缆外径
D=2(h+2.31t) mm
式中:h —导电线芯扇形高度,mm ; t —绝缘标称厚度,mm 。
5.4.3 97.50扇形绝缘线芯成缆外径
D=2(h+2.33t) mm
式中:h —导电线芯扇形高度,mm ; t —绝缘标称厚度,mm 。
5.4.4 900扇形绝缘线芯成缆外径
D=2(h+2.414t) mm
式中:h —导电线芯扇形高度,mm ; t —绝缘标称厚度,mm 。
5.5 瓦形绝缘线芯成缆外径
D=2(R+t) mm
式中:R —瓦形导体大圆弧半径,mm ;
t —绝缘标称厚度,mm 。
5.6 无填充物电缆芯重量 5.
6.1 同心层绞电缆芯重量
W =G(Z 0k 0+Z 1k 1+Z 2k 2+……Z n k n ) kg/km
式中:G —单根绝缘芯重量,kg/km ,计算方法见3.1.1,4.1;
Z 0,Z 1,Z 2……Z n —分别为中心层、第1,2……最外层的绝缘芯根数; k 0,k 1,k 2……k n —分别为中心层,第1,2……最外层的绞入系数。
5.6.2 单位式电缆芯重量
m mu u k Zk GZ W = kg/km 式中:G —单根绝缘线芯的重量,kg/km ,计算方法见3.1.1,4.1;
Z u —一个单位中的单根绝缘线芯根数; Z —电缆芯的单位数;
K mu —一个单位中绝缘线芯的平均绞入系数; k m —各单位绞合成电缆芯时的平均绞入系数。
5.7 有填充物的电缆芯重量
210
填填W W k W Z W i i n
i i ++=∑= kg/km
式中:Z i ──第i 层绝缘线芯数;
W i ──第i 层绝缘线芯单根重量,kg/km ,计算方法见3.1.1,4.1;
k i ──第i 层成缆绞入系数,可按3.3.1计算;
W 填1──中心层填充物重量,kg/km ,见5.7.1;
W 填2──电缆芯外缘填充物重量,kg/km ,见5.7.2。
5.7.1 电缆芯中心填充物重量
W 填1=Z 0G 填1k 0 kg/km 式中:Z 0—电缆芯中心填充物根数;
G 填1—填充材料单位长度重量 kg/km ; k 0—中心层的绞入系数。
填充物根数的计算f
S Z C 00=
式中:S C0—电缆中心层空隙面积,mm 2,见表9;
f —单根填充物面积,mm 2。
5.7.2 电缆芯外缘填充物根数
W 填2=Z n G 填2k kg/km 式中:Z n —电缆芯外缘填充物根数;
G 填2—填充材料单位长度重量;kg/km ; k —最外层成缆绞入系数。
填充物根数计算f
S Z n
C n =
式中:S Cn —电缆芯外缘空隙面积,mm 2;
f —单根填充物面积,mm 2。
6 护层
挤包型护层厚度有平均厚度要求的按1.05倍的护套标称厚度进行计算,无平均厚度要求的按护套标称厚度进行计算。
6.1 挤包护层重量
6.1.1 单芯护层及挤管方式护层重量
W =π(D +t)t ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
t —护层厚度,mm ;
ρ—护层材料密度,g/cm 3。
6.1.2 缆芯无填充挤压方式护层重量 6.1.2.1 等圆绝缘线芯构成的多芯电缆护层重量
W =[ π(D +t)t +S Cn ] ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
t —护套厚度,mm ;
S Cn —电缆芯外缘的空隙面积,mm 2,见表9; ρ—材料密度,g/cm 3。
6.1.2.2 绝缘线芯为相接的三大一小的电缆护层重量。
W =[ π(D +t)t +2(S C1+S C2)] ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
t —护层厚度, mm ;
S C1、S C2—分别为两个大绝缘线芯间的外缘空隙面积及一大一小绝缘线芯间的外缘空隙面积,
mm 2。
它们的值分别按5.2.1.2计算;
ρ—材料密度,g/cm 3。
6.1.2.3 绝缘线芯为相接的四大一小的电缆护层重量。
W =[ π(D +t)t +3S C1+2S C2)] ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
t —护层厚度, mm ;
S C1、S C2—分别为大绝缘线芯间的外缘空隙面积及大与小绝缘线芯间的外缘空隙面积,mm 2。
它
们的值分别按5.2.2.2计算;
ρ—材料密度,g/cm 3。
6.1.2.4 绝缘线芯为相接的三大二小的电缆护层重量。
W =[ π(D +t)t +2(S C1+S C2)+S C3] ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
t —护层厚度, mm ; S C1、S C2、、S C3—分别为大绝缘线芯间的外缘空隙面积、大与小绝缘线芯间的外缘空隙面积、
小与小绝缘线芯间的外缘空隙面积,mm 2。
它们的值分别按5.2.3.2计算;
ρ—材料密度,g/cm 3。
6.1.3 缆芯有填充挤压方式护层重量
按6.1.2计算重量,但6.1.2中的空隙面积应减去缆芯外缘填充物面积。
6.1.4 缆芯有包带挤压方式护层重量
2~6芯有包带电缆芯护层重量按6.1.2计算,其余有包带电缆芯护套重量按6.1.1计算。
6.1.5 嵌入编织层的圆形护层
W=π(D+t)t ρ+π(D 0+2d)2d(1-P)ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ; t —护层厚度,mm ; D 0—编织前外径,mm ; d —编织金属丝直径,mm ; P —编织覆盖率,%;
ρ—挤包护层材料密度,g/cm 3。
6.1.6 螺旋皱纹圆管护层重量
W=π(D+2C+t)tk ρ kg/km 式中:D —挤包前外径,mm ;
C —皱纹管波峰内壁与缆芯表面的空隙距离mm ,其值见表10;
t —皱纹管壁厚,mm ;
k —皱纹圆管的压缩系数,取1.04; ρ—挤包护层材料密度,g/cm 3。
6.1.7 螺旋皱纹铝管外塑料护层重量按6.1.1计算,但护层厚度按1.05倍的标称厚度计算。
6.2 绕包护层(包括屏蔽)重量 ()ρπk
nt
nt D W ±+=11
kg/km 式中:D —绕包前外径,mm ;
n —绕包带层数;
t —绕包材料厚度,mm ; ρ—材料密度,g/cm 3;
k —重叠或间隙宽(e)与带宽的比值,重叠绕包采用(1-K),间隙绕包采用(1+K)。
6.2.1 绕包带k 值选取原则
(1)重叠绕包时,只有下限规定时,k 值按下限规定值加5%计算,有上、下限规定时,取中间值。
(2)间隙绕包时,只有上限规定时,按上限值的80%计算;有上、下限规定时,取中间值。
6.3 铠装钢带重量
ρπtk t D W 2)2(+= kg/km 式中:D —铠装前外径,mm ; t —钢带厚度,mm ;
k —钢带间隙系数,D ≤15.0mm ,k 取0.8, D >15.0mm ,k 取0.733。
ρ—钢带密度,g/cm 3。
6.4 金属丝编织层重量 ()ρπpk d D d W 22
2
+=
kg/km
式中:d —编织金属丝直径,mm ;
D —编织前外径,mm ;
P —编织层前单向覆盖率,见表11; K —交叉系数,取1.02; ρ—编织材料密度,g/cm 3。
6.5 钢丝铠装层重量
6.5.1 铠装钢丝根数(Z) ()
dk
d D Z +=
π
式中:D —铠装前电缆直径,mm ;
d —圆钢丝直径,mm ;
k —钢丝绞入系数,取1.04。
6.5.2 钢丝铠装层重量
ρπ
Zk d W 2
4
=
或 ρπd d D W )(4
2
+=
kg/km
式中:d —圆钢丝直径,mm ;
Z —钢丝根数;
K —钢丝绞入系数,取1.04; ρ—钢丝密度,g/cm 3。
6.6 绕包聚丙烯绳重量 6.6.1 聚丙烯绳根数
()d
d D h tg d D Z ⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=
-)(sin 1ππ 式中:D —绕包前外径,mm ; d —聚丙烯绳直径,mm ;
h —绕包节距,mm ,取(1~3)D 。
6.6.2 聚丙烯绳重量
ρπ
Zk d W 2
4
=
或 ρπd d D W )(4
2
+=
kg/km
式中:d —聚丙烯绳直径,mm ;
Z —聚丙烯绳根数;
k —绞入系数,⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
-)(sin 1
1d D h
tg k π
D —绕包前外径,mm ;
ρ—聚丙烯绳密度,g/cm 3。
6.7 沥青层重量
6.7.1 涂于光滑金属管、绕包带、聚丙烯绳外沥青重量
W =π(D +t)t ·ρ kg/km 式中:D —涂沥青前外径,mm ; t —所涂沥青层的厚度,mm ; ρ—沥青密度,g/cm 3。
6.7.2 涂于麻衬、麻被外沥青重量
W =W 麻 kg/km 6.7.3 涂于螺旋皱纹铝管外沥青重量
()
()ρπ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⋅++-=t t D D D W 峰谷峰2
2121 kg/km
式中:D 峰—皱纹管波峰外径,mm ,D 峰=D+2C+2t 1,
D —挤管前外径,mm ,C —皱纹管波峰内壁与缆芯表面的空隙距离mm ,其值见表10,t 1—皱纹管壁厚,mm ;
D 谷—皱纹管波谷外径,mm ,D 谷=D+2t 1+1.0, D —挤管前外径,mm ,t 1—皱纹管壁厚,mm ;
t —所涂沥青层的厚度,mm ; ρ—沥青密度,g/cm 3。
6.9 白垩粉重量
W =0.9D kg/km 式中:D —电缆成品外径,mm 。
6.10 防腐漆层重量
W =0.8(D +4d) kg/km 式中:D —编织前外径,mm ;
d —编织金属丝直径,mm 。
电线电缆常用密度
一、金属材料三、塑料四、纤维材料
名称密度
(g/cm3)名称
密度
(g/cm3)名称
密度
(g/cm3)
电解铜8.89 交联聚乙烯0.93 高压电缆纸0.85 电工铝 2.7 交联内屏蔽 1.1 低压电缆纸0.9 铝合金 2.8 交联外屏蔽 1.2 黄麻0.58 铝带(箔) 2.7 低密度聚乙烯绝缘0.93 无纺布0.41 铅11.34 高密度聚乙烯绝缘0.96 SJD胶粘带0.95 合金铅11.36 低密度聚乙烯护套0.93 单色半导电纸0.98 锰黄铜8.5 高密度聚乙烯护套0.96 双色半导电纸0.9 镀锌钢丝7.8 阻燃聚氯乙烯绝缘 1.4 浸油电缆麻0.65 镀锌钢带7.8 硅烷交联聚乙烯绝缘0.93 无碱玻璃布 1.08 钛7.87 阻燃聚氯乙烯护套 1.38 云母玻璃丝带 1.3 锌7.14 J-70软聚氯乙烯绝缘 1.38
锡7.3 H-70软聚氯乙烯护套 1.35
H-90软聚氯乙烯护套 1.35
二、胶料聚乙烯发泡填充条0.6
橡号密度
(g/cm3)聚氯乙烯发泡填充条0.91
XJ-00A 1.48 聚乙烯包带0.92 XJ-10A 1.46 聚氯乙烯包带 1.35 XJ30A 1.38 聚丙烯包带0.91 XH-00A 1.58 聚丙烯网状撕裂膜0.9 XH-01A 1.6 聚脂包带 1.38 XH-03A 1.56
XH-21A 1.62
内护公式0.02D+0.6
外护公式0.035D+1。