Z uwagi na stosunkowo prosty kształt geometryczny często nie docenia się złożoności sprężyn talerzowych pod kątem ich produkcji i zastosowania. Tymczasem istnieje duże ryzyko błędu przy projektowaniu określonego rozwiązania, które w konsekwencji nieuchronnie spowoduje błędy konstrukcyjne, a nawet usterki. Dlatego też trudno jest znaleźć lepsze elementy zastępcze, jako że w większości przypadków przestrzeń montażowa jest z góry ustalona.
Problemów tych można łatwo uniknąć dzięki prawidłowemu projektowi. Główną trudność stanowi jednak uświadomienie sobie tych kwestii już na etapie projektowania, co pozwolił na uzyskanie optymalnego rozwiązania.
Jako że dla większości projektantów sprężyny talerzowe nie są „chlebem powszednim”, a wielu z nich posiada znikomą wiedzę dotyczącą zasad projektowania sprężyn talerzowych, poniżej zebrano najistotniejsze aspekty tego zagadnienia.
Siła sprężyny
Obliczanie siły sprężyny talerzowej opiera się na modelu Almena i László. Jego dokładność w zakresie praktycznym linii charakterystyki sprężyn jest bardzo wysoka. Mimo tego obserwuje się niewielki wzrost na początku krzywej obciążenia/ugięcia pomiarowego, jako że sprężyny talerzowe nigdy nie są idealnie symetryczne. Muszą one zostać niejako równomiernie dociśnięte. W końcowej części krzywej obciążenia/ugięcia siła sprężyny wzrasta również powyżej wartości obliczeniowej, w sytuacji gdy sprężyna obciążana jest pomiędzy dwoma równoległymi powierzchniami. Spowodowane jest to działaniem dźwigni, które zmienia się z uwagi na fakt, że powierzchnie nigdy nie są idealnie równe.
Obciążanie statyczne
Przy projektowaniu nowej sprężyny talerzowej nigdy nie należy przekraczać pewnego poziomu naprężenia. Maksymalny dopuszczalny limit określa naprężenie odniesienia σom. Jego wartość nie powinna przekraczać wartości wytrzymałości na rozciąganie Rm danego materiału, co pozwoli uniknąć odkształcenia plastycznego sprężyny, tzn. strat wynikających z utrwalenia kształtu.
Obciążanie dynamiczne
Większość sprężyn talerzowych może znieść ograniczone obciążenie dynamiczne. Ich żywotność zależna jest od zakresu i poziomu obciążeń. Liczbę cykli, której można oczekiwać w określonych warunkach obciążeniowych, można oszacować na podstawie wykresów zmęczeniowych. W przypadku zastosowań dynamicznych niezbędne jest również dokonanie wstępnego obciążenia sprężyn talerzowych na poziomie co najmniej 15-20% maksymalnego ugięcia, w celu uniknięcia naprzemiennych naprężeń ściskająco-rozciągających na początku zakresu ugięcia sprężyny.
Układanie w pakiet
Sprężyny talerzowe można układać w stos, kierując je do siebie powierzchniami czołowymi (układ seryjny) – w takim ułożeniu ugięcie sprężyn będzie się sumowało – lub w sposób równoległy – w takim przypadku siły sprężyn sumują się . Drugi z układów powoduje zwiększone tarcie i większy efekt histerezy . Dlatego też siła w kierunku obciążania jest większa, a w kierunku odciążania niższa od wartości obliczeniowych. Efekt histerezy można zmniejszyć, stosując odpowiedni smar (zawierający MoS2). W ramach jednego stosu można stosować różne kombinacje układów sprężyn. Różne układy w ramach jednego stosu sprężyn można wykorzystywać do uzyskania progresywnej linii charakterystyki. W przypadku stosów kombinowanych należy jednak zwracać uwagę na ich słabsze części, ponieważ z reguły ulegają one szybszemu „rozpłaszczeniu”, co nie jest dopuszczalne w przypadku obciążeń dynamicznych. W razie konieczności należy zapewnić ograniczenie ugięcia.
Element prowadzący
W przypadku dynamicznych zastosowań sprężyn talerzowych powierzchnia elementów prowadzących musi być zawsze twardsza od samej sprężyny talerzowej. Zaleca się poziom 55 HRC, gdyż w przypadku wartości niższych może dojść do uszkodzenia powierzchni, co powoduje nierównomierne przemieszczanie podczas uginania się sprężyny. W konsekwencji dochodzi do zmiany charakterystyki, a nawet pęknięć zmęczeniowych . Niewłaściwy luz elementu prowadzącego może również negatywnie wpłynąć na dynamikę obciążania.