Электрошпили применяют при проведении маневровых работ на железнодорожных путях, в портах и доках, для подъема якорей на судах, подтаскивания различных грузов и т. п.
Электрошпили
Рис. 1: а — с горизонтальным барабаном; б — с вертикальным барабаном
Электрошпиль — это лебедка с фрикционным барабаном, имеющим горизонтальную или вертикальную ось вращения. Канат, соединенный с грузом, не закрепляется на барабане, а сцепляется с ним силой трения, возникающей между поверхностью барабана и несколькими витками каната, намотанными на него, и удерживается от проскальзывания относительно небольшой силой Sсбег, прикладываемой к сбегающей ветви. Это возволяет работать с канатом, имеющим большую длину при малых размерах барабана. Тогда натяжение набегающей ветви каната, соединенной с грузом:
где f — коэффициент трения между канатом и барабаном: f = 0,12 ÷ 0,15 при гладком барабане и f = 0,15 ÷ 0,2 при барабане, имеющем на своей поверхности невысокие продольные ребра; α — угол обхвата барабана канатом, рад.
Обычно барабаны электрошпилей делают переменного диаметра, с минимальным значением в середине, чтобы обеспечить постоянное сбегание каната к центру барабана. Элемент каната, натянутого с силой S, охватывающий угол dα (рис. 2), создает радиальную силу dN = Sdα. Сила dN sinφ стремится передвинуть канат к центру барабана (на минимальный диаметр). Здесь φ — угол между осью вращения барабана и касательной к поверхности барабана, проведенной в точке касания каната с барабаном.
Схема действия сил на барабане электрошпиля
Рис. 2
Сила трения между канатом и барабаном fdN cosφ препятствует этому перемещению. Для того, чтобы канат перемещался вдоль оси барабана, результирующая сила, сдвигающая канат, должна быть больше нуля, то есть dN sinφ — dNf cosφ > 0, что возможно, если угол φ больше угла трения ρ = arctg f.