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      1最速降線一個(gè)物體（簡化為質(zhì)點(diǎn)）在重力作用下，從一個(gè)給定點(diǎn)到不在它垂直下方的另一點(diǎn)，如果不計(jì)摩造自動化。
　　張明學(xué)（1960-），男，高工，所長；專業(yè)方向?yàn)榧Z食物流。
　　擦力，沿什么曲線滑下所需時(shí)間最短，這就是著名的最速降線問題，早在1630年伽利略就仔細(xì)研究了最速下降的初始模型，他認(rèn)為球體沿圓弧下降要比沿直線下降快，但是這是不完全正確的。而后約翰。伯努利等人采用變分法完整地求解了這一問題，最終求解出了最速降線為一段上凹的旋輪線。
　　設(shè)問題為：求解連接定點(diǎn)A、B的光滑曲線，使物體在重力作用下沿曲線以最短時(shí)間從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)（初速度為零），模型簡化為質(zhì)點(diǎn)在不考慮摩擦?xí)r的最速下降如所示。
　　最速降線2/2010糧食流通技術(shù)15把A點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)，在所示的坐標(biāo)系中B點(diǎn)為Bu，y，）。根據(jù)能量守恒定律，質(zhì)點(diǎn)在曲線y（X）上任一點(diǎn)處的速度df滿足其中s為弧長，將ds=/1+y式得于是質(zhì)點(diǎn)滑行時(shí)間應(yīng)表為（x）的泛函端點(diǎn)條件為最速降線滿足歐拉方程，因?yàn)椴缓�自變量x，所以歐拉方程Fx-xFxx-Fxx=0可寫作等價(jià)于對的參數(shù)方程，其中常數(shù)Cl可利用另一邊界條件y（x）=y1來確定。
　　最速降線無論在數(shù)學(xué)上還是物理上都進(jìn)行過嚴(yán)格的證明，對工程來說，其物理原理為在同一高度滾下的兩個(gè)球，兩球下滾的原因都是受重力分力的作用，沿直線下滾的球，下滑的加速度保持不變，速度穩(wěn)定地增加。沿著旋輪線下滑時(shí)，開始的一段的坡度非常大，使得下滑的球在非常短的時(shí)間內(nèi)取得的下滑速度非常大。雖然，在下滑的后半階段，坡度逐漸變小、速度增加變緩，但此時(shí)的下滑速度已經(jīng)變得很大。所以，沿著旋輪線下滑在整個(gè)下滑階段的平均速度很大。即使旋輪線的長度比直線的長度大，沿著旋輪線下滑的時(shí)間也比直線短。
　　2糧食倉儲物流中的應(yīng)用最速下降理論在工程實(shí)際中有諸多應(yīng)用，通過分析糧食倉儲物流的工藝過程和糧食特殊的物性，該理論對糧食倉儲業(yè)工藝和設(shè)備的改進(jìn)和完善同樣具有重要意義。
　　2.1空氣斜槽空氣斜槽輸送系統(tǒng)即風(fēng)動斜槽濃相輸送系統(tǒng)是利用風(fēng)機(jī)通過透氣層吹出的有一定壓力的空氣使透氣層上的物料流態(tài)化，在傾斜布置的槽內(nèi)物料靠自身的重力下滑而達(dá)到輸送目的。通常用于近距離輸送干燥粉狀物料�？諝庑辈鄣慕Y(jié)構(gòu)簡單、緊湊、投資、能耗和運(yùn)行費(fèi)用很低，運(yùn)行可靠、維護(hù)工作量少，易于改變輸送方向，可多點(diǎn)喂料，自動運(yùn)行可不依靠昂貴的控制裝置，其輸送能力可達(dá)每小時(shí)數(shù)百噸以上，是一種多快好省的輸送方式。
　　空氣斜槽內(nèi)的空氣流并不產(chǎn)生使粉料運(yùn)動的推力，只是起流態(tài)化作用，以減小粉料與槽體之間、粉料自身顆粒之間的摩擦力。推動粉料向前運(yùn)動的是粉料自身重力，因此，從本質(zhì)上講�？諝庑辈鄄⒉粚儆跉饬�輸送裝置，而是一種氣化作用下的重力輸送裝置。正是由于這一點(diǎn)，決定了空氣斜槽的先天性不足，即只能以一定角度向下傾斜輸送，不可以向上和水平輔送。
　　空氣斜槽的輸送量的提高是非常困難的，一般情況只有增大設(shè)備尺寸，但是最速降線理論為解決這個(gè)問題提供了另一個(gè)方向，可以通過優(yōu)化設(shè)備的形狀參數(shù)，減少物料下降所需的時(shí)間來增大設(shè)備的輸送量。
　　2.2溜管溜管是“四散”技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)械化糧庫中的常用設(shè)備，它是依靠糧食流動性好的物性，依靠重力作用進(jìn)行糧食進(jìn)出倉等工藝的輔助設(shè)備，在糧食倉儲物流中廣泛應(yīng)用。但是由于糧食在溜管內(nèi)流動時(shí)會對管壁產(chǎn)生摩擦，必然會造成溜管的磨損，為了解決糧食對溜管的磨損，斜溜（下轉(zhuǎn)第31頁）同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個(gè)復(fù)雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。

　　如果采用通常的現(xiàn)場總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)量大、信息點(diǎn)多、實(shí)時(shí)性高的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)技術(shù)異軍突起，已經(jīng)進(jìn)人工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達(dá)到100MHz的嵌人式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變配電所自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是未來發(fā)展方向。
　　4數(shù)字化變配電所自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題數(shù)字化變配電所自動化系統(tǒng)的研究正在自下而上逐步發(fā)展。在3個(gè)層次中，目前研究的主要內(nèi)容集中在過程層方面，諸如智能化開關(guān)設(shè)備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)。國外已有一定的成熟經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關(guān)廠家都投人了相當(dāng)?shù)娜肆�進(jìn)行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。但歸納起來，目前主要存在的問題是：①研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強(qiáng)，比如智能化電器的研究至少存在機(jī)、電、光3個(gè)專業(yè)協(xié)同攻關(guān)。②材料器件方面的缺陷及改進(jìn)。③試驗(yàn)設(shè)備、測試方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，特別是EMC（電磁干擾與兼容）的控制與試驗(yàn)還是薄弱環(huán)節(jié)。
　　5結(jié)束語數(shù)字化變配電所自動化是一個(gè)系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)全部數(shù)字化變配電所自動化的功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，相信在不太遠(yuǎn)的將來數(shù)字化的變配電所自動化系統(tǒng)，將迎來一個(gè)蓬勃的發(fā)展期。
　�。ㄉ辖拥�16頁）管和彎頭的內(nèi)表面均加設(shè)了至少8mm厚的高分子耐磨板，這對延長溜管的使用壽命具有重要的意義。但是高分子耐磨板也不是磨不穿的，一旦磨穿的地方發(fā)生在固定螺栓的位置上，會使耐磨板脫落堵塞溜管，造成料堵傳感器動作，輸送設(shè)備停機(jī)。因此減小糧食對溜管的摩擦就可以從根本上降低磨損，提高壽命和設(shè)備運(yùn)行效率。
　　在不考慮物料與管壁的摩擦力時(shí)，沿直線下落的物料是作加速直線運(yùn)動，沿曲線下落的物料是作變加速曲線運(yùn)動，它們在剛開始下滾時(shí)的速度都是零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，它們到達(dá)底端時(shí)所具有的動能都是由重力勢能所轉(zhuǎn)換來的，因此物料通過路程雖然各不相同，但它們到達(dá)底端時(shí)速度相同。這樣物料沿最速降線下降就可以在最大速度不增加的前提下，用比較短的時(shí)間完成下落過程，在工程實(shí)際中這將減少物料對管壁的磨損，可見研究最速降線理論的應(yīng)用可以在不降低產(chǎn)量的前提下，減少物料對輸送管道的磨損，從而提高溜管的壽命，進(jìn)而提高設(shè)備運(yùn)行效率。
　　2.3布糧器、均料器、分料器布糧器作為淺圓倉的進(jìn)糧設(shè)備，目前主要存在著傳動不平穩(wěn)，布糧不均和糧食破碎率高等問題，為更好地解決這些問題，除了深人研究糧食物性以為，最速降線理論也為更好地解決這個(gè)問題，提供了一種途徑。同上述兩種原理一樣，最速降線的研究可以在提高糧食進(jìn)倉速度的同時(shí)，不增加糧食末端速度，從而減小糧食破損和管道的磨損。
　　通過研究糧食在上凹旋輪線中速度變化情況，可以看出，糧食在其中速度變化相對比較平穩(wěn)，從而可以減少系統(tǒng)因速度劇烈變化帶來的振動。結(jié)合最速降線的一系列優(yōu)點(diǎn)，其在提高均料器、分料器等設(shè)備的性能，改善整個(gè)糧食倉儲物流工藝中都有積極意義。
　　3結(jié)論最速降線理論在糧食倉儲物流中有廣泛的應(yīng)用前景，在解決倉儲工藝和設(shè)備上可發(fā)揮重要作用，如改善空氣斜槽、溜管和布糧器等設(shè)備的性能參數(shù)，優(yōu)化糧食倉儲工藝等。但是其中也存在諸多問題，首先是最先降線的求解還需要考慮工程中的諸多因素，其次是工程實(shí)施中還需克服如形狀參數(shù)改變帶來的加工成本增加、安裝和調(diào)試難度的增加等難題，如何更好地解決這些難點(diǎn)，將是最速降線理論在糧食倉儲應(yīng)用中面臨的問題，相信這些問題的解決，必將促進(jìn)糧食倉儲物流的進(jìn)一步發(fā)展。