Расчёт производительности линии пултрузии

Базовые величины

Номинальные диапазоны скорости линий ХАПУЛ: PT и GT — 0,1–1,2 м/мин; SV — 0,05–1,0 м/мин с плавной регулировкой сервоприводом. Реальная v на крупном швeller часто 0,15–0,4 м/мин; на стержне 10–20 мм — до 0,8–1,0 м/мин.

Формула метража

Метраж за смену (м):

M_смена = v(м/мин) × 60 × t_эфф

где t_эфф = t × η — эффективное время с учётом простоев.

Метраж в год (м):

M_год = v × 60 × t_год × η

t_год — календарные часы работы (например, 8760 × k, k — доля смен, 1–3 смены).

Пример расчёта (иллюстративный, без привязки к ценам)

Допустим: v = 0,3 м/мин, 2 смены по 8 ч, η = 0,75.

• t_эфф/сутки = 16 × 0,75 = 12 ч
• M_сут = 0,3 × 60 × 12 = 216 м/сутки
• M_год (250 раб. дней) ≈ 54 000 м

Подставляйте свои v и η по результатам наладки — см. скорость тяги.

Коэффициент использования η

η включает не только аварии, но и технологические потери:

Для нового завода на этапе монтажа и пуска закладывают η = 0,6–0,7; после стабилизации — 0,75–0,85.

Масса и тоннаж

Линейная плотность ρ зависит от сечения, содержания стеклопластика и плотности смолы (≈ 1,1–1,2 г/см³ для полиэфира, волокно ≈ 2,5 г/см³).

Оценка ρ для полого или сплошного профиля — по CAD-массе или взвешиванием эталона после выхода на режим.

Q_год (т) = M_год (м) × ρ (т/м) / 1000

Точное значение — только после контроля качества и взвешивания партии.

Ограничивающие факторы скорости

Скорость v ограничивается не «мощностью мотора», а химией отверждения и тяговым усилием:

1. Gel time смолы при рабочей T формы — см. катализаторы.
2. Длина зоны отверждения — температура формы.
3. Толщина стенки — теплопередача в центр сечения.
4. Тяга — на пределе PT/SV/GT появляются рывки и дефекты.

Увеличение v без удлинения формы или повышения T зоны часто даёт недоотверждение (липкость, низкая прочность).

Производительность и конфигурация линии ХАПУЛ

Сравнение серий: PT, SV, GT, гидравлика vs серво.

Несколько профилей на одной линии

При смене пултрузионной формы производительность считают отдельно по каждому SKU:

M_год,total = Σ (M_год,i × доля_i)

доля_i — доля времени на i-й профиль. Переналадка (смена формы, прогрев) может занимать 4–24 ч — закладывают в календарь, не в η текущего профиля.

Связь с сырьём и складом

Расход смолы (кг/м) ≈ ρ × (1 − w_f), где w_f — массовая доля волокна (0,5–0,65 типично). Ровинг — по линейной плотности и числу нитей.

План закупок на год:

Смола (т) ≈ M_год × m_смолы(кг/м) / 1000

Добавьте 5–10 % на технологические потери и отходы.

Производительность и качество

Завышение v ради тоннажа увеличивает брак — см. дефекты профиля. Оптимальная v — максимум при стабильном выходном QC. На ХАПУЛ-SV архив HMI помогает найти «потолок» без риска.

Практический расчёт: от скорости к годовому тоннажу

Ниже — сквозной пример для типового швеллера 100×50×5 мм из полиэфирного стеклопластика:

Исходные данные:

• Рабочая скорость тяги v = 0,4 м/мин
• Масса погонного метра ρ = 2,5 кг/м
• Число рабочих смен: 2 смены × 8 часов = 16 ч/сутки
• Рабочих дней в году: 300
• Коэффициент использования η = 0,75 (учёт ТО, переналадок, смены бобин)

Расчёт:

• Эффективное время в сутки: 16 × 0,75 = 12 ч/сут
• Метраж в сутки: 0,4 × 60 × 12 = 288 м/сут
• Годовой метраж: 288 × 300 = 86 400 м/год
• Годовой тоннаж: 86 400 × 2,5 / 1000 = 216 т/год

Для трёхсменного режима (24 ч/сут, η = 0,70): годовой метраж ~121 000 м, тоннаж ~302 т/год.

По оценке инженерного отдела ХАПУЛ, завышение коэффициента использования η — самая частая ошибка в бизнес-планах. «Мы регулярно видим ТЭО, где заложено η = 0,90–0,95. На практике, при трёх-четырёх типоразмерах и двухсменной работе, η выше 0,78–0,82 не держится даже на отлаженном производстве. Основные потребители времени: смена бобин (15–20 мин/смену), плановое ТО (2–3 % годового фонда), переналадка между типоразмерами (4–6 ч/переход). Рекомендуем закладывать η = 0,65 для первого года, η = 0,75 для второго и η = 0,80 для третьего и далее».

Для новых заводов критичен «кривой обучения»: первые 3 месяца реальная скорость составляет 50–70 % проектной, выход на 100 % происходит к 6–9 месяцу. Заложите это в финансовую модель. См. также окупаемость линии и непрерывное производство.

Этапы расчёта для ТЭО

1. Чертёж сечения → оценка ρ.
2. Рецептура → время гелеобразования → оценка v по опыту аналогов или пробной форме.
3. Выбор серии линии по тягу.
4. η по зрелости завода.
5. M_год, Q_год.
6. Сверка с рынком сбыта — окупаемость.

ХАПУЛ выполняет предварительный расчёт под ваше сечение при запросе КП — без фиктивных цифр «тонн в сутки из рекламы».

Таблица: чек-лист исходных данных

Непрерывность и резка

Летающая пила и непрерывное производство не останавливают линию — η выше, чем при дисковой резке с остановкой. Учитывайте длину хлыста L при логистике: длиннее 6–12 м — транспортные ограничения.

Пример расчёта в три смены

Пусть v = 0,25 м/мин, 3 смены по 8 ч, 300 рабочих дней, η = 0,78. t_эфф/сут = 24 × 0,78 = 18,72 ч. M_сут = 0,25 × 60 × 18,72 ≈ 281 м. M_год ≈ 84 300 м. При ρ = 1,8 кг/м → Q_год ≈ 152 т. Подставьте свои v и η с линии.

Узкие места и теория ограничений

Если ванна смолы — bottleneck (частые дозаправки), увеличение v на тяге не даст прироста M_год. Картируйте простои по Pareto: смена бобин, резка, переналадка формы, аварии. Инвестиция в вторую ванну или больший крепель иногда дешевле, чем вторая линия.

Сценарный анализ

Цифры иллюстративны; базовый сценарий согласуйте после пуска.

Связь с числом форм

Одна линия ХАПУЛ с тремя формами не даёт суммарный M_год трёх линий: есть время переналадки. Планируйте календарь: M_год,total = Σ M_i − время_переналадок × v_сред.

Энергия и производительность

Нагрев формы ограничивает минимальный цикл при смене профиля — прогрев 1–3 ч. На ХАПУЛ-SV быстрее выход на стабильную тягу после остановки, что косвенно повышает η — см. серия SV.

Плотность и масса: практический расчёт

Для полого профиля площадь сечения стенки × плотность композита (≈ 1,9–2,1 г/см³ при 60 % стекла) + коррекция на скругления. Сверка с взвешиванием 10 м эталона обязательна — CAD часто занижает на 3–5 % из-за радиусов.

Влияние числа смен и календаря

При 1 смене t_год = 250 × 8 × η часов эффективных; при 3 сменах — 250 × 24 × η, но η часто ниже из‑за ночных простоев и ТО. Не умножайте «номинальные 8760 ч» без η и без учёта планового ремонта формы.

Планирование сырья под M_год

Рovинг: суммарный tex × число нитей × M_год. Смола: M_год × m_смолы(кг/м). Запас 7–10 % на отходы. Согласуйте с отделом снабжения lead time поставщиков — простой из‑за смолы обнуляет расчёт v.

KPI для директора завода

• M_факт / M_план (%);
• η по журналу простоев;
• т/сменa при стабильном ρ;
• брак % (связь с QC).

Когда пересчитывать план

При смене катализатора, длине формы, серии тяги (PT/SV/GT) — пересмотр v и M_год обязателен.

Excel-шаблон (логика столбцов)

Столбцы: дата, смена, v_факт, часы_эфф, M_сменa, брак_м, ρ, Q_сменa_кг. Суммируя M за месяц, получаете фактический η vs планового. Сравнение с расчётным M_год — ежемесячный отчёт директору. Шаблон не подменяет MES, но достаточен на старте.

Связь с окупаемостью

Если фактический M_год через 6 месяцев < 70 % плана — пересмотрите v, η или рынок сбыта до заказа второй формы.