Wymiary i dobór
Należy dobierać talerze o największej średnicy zewnętrznej (De), co pozwala na zmniejszenie naprężeń przy danym stosunku siły (F) do ugięcia (s), a w konsekwencji zwiększa trwałość zmęczeniową sprężyny. Dobre wyniki sprawności oraz wysoką żywotność sprężyny uzyskuje się także wówczas, gdy stosunek średnicy zewnętrznej (De) do wewnętrznej (Di) zawiera się w przedziale pomiędzy 1,7 a 2,2.
Należy dobierać talerze, które uzyskują maksymalną wymaganą siłę przy ugięciu niższym niż 75%. Ugięcie o wielkości 75% wysokości stożka (ho) powinno być maksymalną wartością projektową. Zmniejszenie ugięcia zwiększa trwałość zmęczeniową.
Krzywe stosunku siły do ugięcia można zmieniać poprzez różnicowanie stosunku wysokości stożka (ho) do grubości (t). Krzywe dla talerzy można wyznaczyć przy wykorzystaniu danych stosunku siły do ugięcia podanych na stronach 9 – 14 przy ugięciu 25%, 50%, 75% i 100%.
Talerze o większej grubości posiadają większą charakterystykę tłumienia (histerezę).
Ułożenie
Niższe pakiety cechują się większą skutecznością. Ma to szczególne znaczenie przy obciążeniach dynamicznych. Talerze znajdujące się na ruchomym końcu pakietu ulegają nadmiernemu ugięciu, natomiast talerze na przeciwnym końcu uginane są niedostatecznie. Powoduje to powstawanie tarć pomiędzy talerzami oraz pomiędzy talerzami a trzpieniem lub tuleją prowadzącą. Zastosowanie talerza o największej praktycznej średnicy zewnętrznej pozwala na zmniejszenie liczby talerzy, a co za tym idzie również wysokości pakietu. Zaleca się, by całkowita wysokość pakietu nie przekraczała trzykrotności zewnętrznej średnicy talerza (De) lub całkowitej liczby dziesięciu talerzy.
W przypadku, gdy talerze stosowane są równolegle, należy wziąć pod uwagę poniższe czynniki:
- Zjawisko wytwarzania ciepła w zastosowaniach dynamicznych.
- Zależność pomiędzy siłami obciążającymi i odciążającymi w wyniku tarcia.
- Histerezę, zwiększone tłumienie wynikające z tarcia pomiędzy talerzami
- Smarowanie – konieczność w przypadku stosowania talerzy równoległych.
Smarowanie wymagane jest do zapewnienia wydajnej eksploatacji i długotrwałej żywotności talerzy. W zastosowaniach umiarkowanych wystarcza użycie smarów takich jak disiarczek molibdenu. W przypadku zastosowań w trudnych lub korozyjnych warunkach pracy może zachodzić konieczność użycia oleju lub smaru umieszczonego w komorze.
Trwałość zmęczeniowa
Trwałość zmęczeniową można poprawić poprzez zwiększanie obciążenia wstępnego i zmniejszanie maksymalnego ugięcia. Zapewnienie takich warunków będzie prawdopodobnie wymagało zastosowania dodatkowych talerzy ułożonych szeregowo, lecz pozwoli na wydłużenie żywotności.
Śrutowanie wywołuje korzystne naprężenia ściskające na powierzchni talerzy, zmniejszając prawdopodobieństwo powstania pęknięć zmęczeniowych w wyniku naprężeń, które zazwyczaj rozpoczynają się od powierzchni.
Wstępne uginanie sprężyn określa się jako pojedyncze lub wielokrotne ściskanie talerzy poddanych obróbce cieplnej do stanu płaskiego. Wywołane w ten sposób odkształcenia pociągają za sobą odkształcenia plastyczne, skutkujące zmniejszeniem wysokości sprężyny. Pozostała wysokość stożka talerza bez obciążenia (ho) jest wynikiem naprężeń szczątkowych, będących w stanie sił równoważących oraz momentów. Dzięki temu podczas kolejnych obciążeń talerz nie będzie ulegał odkształceniom plastycznym. Skutkuje to wyższym naprężeniem w wyniku obciążeń oraz większą trwałością zmęczeniową.
W większości zastosowań materiały ze stali wysokowęglowej i stopowej zapewniają doskonałą wytrzymałość i trwałość użytkową. Standardowa powłoka z fosforanu cynku i oleju chroni przed wilgocią i sporadycznym zmoczeniem. Dostępne są również skuteczniejsze wykończenia ochronne, lecz w zastosowaniach dynamicznych mają one tendencję do ścierania się.
Należy unikać stosowania wykończenia w postaci powłok elektrolitycznych, ponieważ kruchość wodorowa stwarza zbyt duże zagrożenie w przypadku talerzy o twardości wyższej niż HRC 40, znajdujących się pod dużym obciążeniem.
Do zastosowań statycznych i o niskim cyklu obciążeń doskonale nadaje się austenityczna stal nierdzewna, która zapewnia wysoką wartość sił i znakomitą odporność na korozję. Podczas stosowania materiał ten stopniowo ulega umocnieniu, co powoduje, że wprawdzie jego żywotność cykliczna jest ograniczona, ale zachowuje on dobrą odporność na pełzanie.
Do zastosowań statycznych i o niskim cyklu obciążeń doskonale nadaje się austenityczna stal nierdzewna, która zapewnia wysoką wartość sił i znakomitą odporność na korozję. Podczas stosowania materiał ten stopniowo ulega umocnieniu, co powoduje, że wprawdzie jego żywotność cykliczna jest ograniczona, ale zachowuje on dobrą odporność na pełzanie.
W zastosowaniach dynamicznych, gdzie wymagana jest ochrona przed korozją, zaleca się stosowanie stali nierdzewnych utwardzanych wydzieleniowo. Wykazują one wytrzymałość bliską standardowym materiałom DIN oraz wysoką odporność na korozję.
W temperaturach powyżej ok. 200 °F (100 °C) standardowe materiały DIN zaczynają poddawać się pełzaniu lub ulegają odkształceniu trwałemu. Pomiędzy 300 °F a 400 °F (150 °C a 200 °C) materiały tracą swoją wytrzymałość i uznaje się je wówczas za zniszczone. Stale nierdzewne są nieznacznie bardziej odporne na działanie temperatury, lecz jedynie do poziomu 575 °F (300 °C).
