Фланцевые муфты являются наиболее распространенными из класса жестких нерасцепляемых (постоянного действия) муфт из-за удобства монтажа и возможности жесткого соединения валов. На концы соединяемых валов насаживают полумуфты с фланцами, которые стягивают винтами. Муфты выполняют открытыми (рис. 21.4 – 21.6) без защитного обода и закрытыми (рис. 21.7).

Рис. 21.4. Муфта фланцевая (ГОСТ 20761-96)

Рис. 21.5. Муфта фланцевая с центрирующим пояском

Для обеспечения соосности полумуфты центрируются винтами без зазора, поставленными через один, либо выступом на одном фланце и выточкой на другом (рис.21.5, 21.7), либо промежуточными полукольцами (рис. 21.6). В последнем случае при монтаже и демонтаже не требуется осевого смещения валов, но снижается точность центрирования.

Рис. 21.6. Муфта фланцевая с центрирующими промежуточными полукольцами

Рис. 21.7. Муфта фланцевая закрытая с центрирующим пояском

Для точного сопряжения валов и предотвращения их изгиба должна быть обеспечена строгая перпендикулярность торцовых поверхностей полумуфт к оси вала (рис. 21.8).

Полумуфты устанавливают на валы с небольшим натягом. После напрессовки рабочие торцовые поверхности фланцев проверяют на биение во избежание деформации валов при затяжке винтов. В тяжелых машинах фланцы приваривают к валу или выполняют их за одно целое с валом.

Если фланцы полумуфт жесткие и стянуты винтами, поставленными с зазором, вращающий момент передается силами трения между торцевыми поверхностями полумуфт и расчет винтов сводится к определению диаметра винтов по потребной силе затяжки:

Рис. 21.8. Отклонения расположения поверхностей фланцевых полумуфт

,

где  – сила затяжки, Н;  – вращающий момент, Н·м;  – коэффициент режима (запаса сцепления), учитывающий условия эксплуатации привода (табл. 21.1);  – диаметры, мм;  – число крепежных винтов;  – коэффициент трения.

Далее определяется внутренний диаметр резьбы по формуле:

,

где  – внутренний диаметр резьбы, мм; [] – допускаемое напряжение материала винта при растяжении, МПа.

При установке крепежных винтов без зазора вращающий момент передается силами сопротивления на сдвиг крепежных винтов и силами трения. Крепежные винты в данном случае рассчитывают на срез по формуле:

,

где  – сила среза, Н;  – диаметр окружности расположения крепежных винтов.

Диаметр стержня болта определяется по формуле:

,

где  – диаметр стержня болта, мм; – допускаемое напряжение на срез, МПа;  – предел текучести материала винта, МПа.

Таблица 21.1 Значение коэффициента режима работы

Если муфты дополнительно нагружаются значительными изгибающим моментом и осевой силой, то при расчете винтов следует учитывать увеличение потребной силы затяжки, исключающей раскрытие стыка.

В муфтах, выполненных по ГОСТ 20761-96 (см. рис. 21.4), центрирование полумуфт и восприятие поперечных сил осуществляется винтами, поставленными без зазора через один. Муфты стандартизированы в интервале посадочных диаметров  мм, вращательных моментов:

· для стальных полумуфт –  Н·м;

· для чугунных полумуфт –  Н·м.

Наружный диаметр муфт  мм.

Допускаемая максимальная окружная скорость:

· для муфт из стали  м/с;

· для муфт из чугуна  м/с.

Материал полумуфт: стали 40, 35Л, чугуны марок СЧ30 и выше. Допускается изготовление полумуфт из чугуна марки СЧ20 по ГОСТ 1412-85, в этом случае вращающий момент и окружная скорость должны быть уменьшены в два раза.

Полумуфты имеют два исполнения: с цилиндрическими концами валов по ГОСТ 12080-66; с коническими концами валов по ГОСТ 12081-72 двух исполнений (с наружной резьбой на конце – исполнение 1; с резьбовым отверстием исполнение – 2).

Пример условного обозначения фланцевой муфты, передающей номинальный вращающий момент  Н·м, с диаметром посадочного отверстия  мм, исполнения I, материал 1 – сталь:

Муфта фланцевая 63-20-I-1 ГОСТ 20761-96.