Naprężenia obciążeniowe

Obciążanie talerza powoduje powstawanie naprężeń ściskających w punktach I i IV. Naprężenia ściskające oddziałują zazwyczaj na górną powierzchnię talerza. W punkcie teoretycznym (O) pomiędzy punktami I i IV naprężenie nie może przekraczać granicy plastyczności materiału talerza (1400 – 1600 N/mm2 dla materiałów określonych w DIN 2093), aby nie doszło do odkształcenia trwałego. Wartości naprężenia rozciągającego w punktach II i III stanowią podstawę do obliczania trwałości zmęczeniowej. Naprężenia rozciągające oddziałują zazwyczaj na dolną powierzchnię talerza.

Obciążenie statyczne definiuje się jako obciążenie stałe lub zmieniające się sporadycznie w długich odstępach czasowych, nieprzekraczających 10 tys. cykli na projektowany okres żywotności. W takich przypadkach największe znaczenie ma najwyższa wartość obliczeniowa naprężenia w punkcie O, która nie powinna przekroczyć 1400 – 1600 N/mm2 w położeniu płaskim (s = ho) dla materiałów określonych w normie DIN 2093.

W warunkach obciążenia statycznego można stosować standardowy zakres sprężyn talerzowych bez konieczności przeprowadzania obliczeń naprężenia teoretycznego. W warunkach takich odkształcenie trwałe sprężyny nie stanowi czynnika przy naprężeniach nieprzekraczających F = 0,75 ho.

W punkcie I na górnej krawędzi średnicy wewnętrznej pojawiają się szczątkowe naprężenia rozciągające powstałe podczas procesu produkcyjnego. Odwracają się one tworząc naprężenia ściskające w momencie, gdy talerz ulegnie ugięciu o 15% – 20% całkowitej wysokości stożka (ho). Odwrócenie naprężenia powoduje gwałtowne obniżenie trwałości zmęczeniowej i dlatego talerze przewidziane do zastosowań dynamicznych należy obciążać wstępnie na poziomie 15-20%. Należy przestrzegać maksymalnej granicy ugięcia wynoszącej 75% ugięcia całkowitego (s = 0,75 ho). Aby zwiększyć trwałość zmęczeniową należy: 1) zmniejszyć naprężenia maksymalne, 2) zwiększyć naprężenie wstępne lub 3) zastosować oba te działania. Sprężyny talerzowe obciążane dynamicznie dzielą się zasadniczo na dwie kategorie: 1. O ograniczonej żywotności – talerze mogące pracować bez uszkodzenia przez 2 x 106 cykli. 2. O praktycznie nieograniczonej żywotności – talerze, które powinny pracować bez uszkodzenia przez 2 x 106 cykli.