Sześć jednakowych sprężyn talerzowych nie oznacza sześciokrotnie większej siły. Efekt zależy od kierunku ich ułożenia i liczby talerzy pracujących razem. Przed doborem trzeba odróżnić grupę równoległą od całego stosu: ta sama liczba części może tworzyć bardzo różne charakterystyki.
Równolegle: siły się sumują
Talerze złożone w tym samym kierunku, jeden w drugi, tworzą grupę równoległą. W modelu idealnym jednakowe sprężyny mają takie samo ugięcie, a siły się dodają. Jeżeli pojedynczy talerz przy danym ugięciu wymaga siły F, grupa trzech wymaga w przybliżeniu 3F.
Nie oznacza to trzykrotnego skoku. Dopuszczalne ugięcie każdego talerza nadal trzeba sprawdzić w jego charakterystyce. Zależności układów opisuje SCHNORR w materiałach o sprężynach talerzowych.
Szeregowo: sumują się ugięcia
Przy naprzemiennym, przeciwnym ustawieniu pojedynczych talerzy tworzy się układ szeregowy. W idealnym modelu przenoszą tę samą siłę, natomiast ich ugięcia się dodają. Dwie jednakowe sprężyny dają więc dwa razy większą drogę przy sile odpowiadającej pojedynczej sprężynie w tym samym punkcie pracy.
To przekształcenie charakterystyki, a nie założenie, że pojedyncza sprężyna jest liniowa. Siłę zawsze odczytuje się dla właściwego ugięcia talerza. Sprężyna talerzowa nie musi zachowywać się jak element o stałej sztywności w całym zakresie.
Pakiet mieszany na liczbowym przykładzie
Załóżmy wyłącznie do objaśnienia, że pojedynczy talerz przy ugięciu 0,50 mm daje 2 kN. Układamy dwie grupy szeregowe, każdą z trzech talerzy pracujących równolegle. Pakiet zawiera sześć części.
| Układ | Siła w rozpatrywanym punkcie | Łączne ugięcie |
|---|---|---|
| Jeden talerz | 2 kN | 0,50 mm |
| Trzy równolegle | 6 kN | 0,50 mm |
| Dwie takie grupy szeregowo | 6 kN | 1,00 mm |
Ogólnie, dla n jednakowych talerzy równoległych w każdej z m jednakowych grup szeregowych: przy całkowitym ugięciu S pojedynczy talerz ma ugięcie S/m, a siła idealnego pakietu wynosi n × F(S/m). Liczby w przykładzie nie pochodzą z katalogu konkretnej części.
Dlaczego rzeczywisty pakiet wymaga weryfikacji
Tarcie w grupach i na powierzchniach współpracujących wpływa na przebieg obciążania oraz odciążania. Tolerancje, stan talerzy i prowadzenie mogą powodować nierównomierną pracę. Obliczenie idealne jest punktem wyjścia, nie gwarancją dokładnego wyniku zamontowanego zespołu.
Pakiet potrzebuje właściwego prowadzenia osiowego i powierzchni podparcia. Luzy, materiał prowadnicy oraz warunki smarowania powinny odpowiadać konstrukcji i dokumentacji producenta. Nie dobieraj ich przez przypadkowe powiększenie średnicy otworu lub obudowy.
Nie utożsamiaj też całkowitej wysokości stosu w stanie swobodnym z dostępnym skokiem. Wysokość obejmuje materiał talerzy, geometrię stożkową i sposób ułożenia. Zespół musi mieścić się zarówno przed obciążeniem, jak i w całym przewidzianym zakresie pracy.
Co zapisać w dokumentacji doboru
Podaj oznaczenie sprężyny, liczbę talerzy w grupie, liczbę grup i ich kierunek. Dołącz rysunek kolejności montażu oraz wymagane siły przy konkretnych wysokościach lub ugięciach. Sam zapis „pakiet sześciu sprężyn” nie pozwala odtworzyć zachowania zespołu.
Przy pracy cyklicznej określ zakres obciążenia i oczekiwaną trwałość, nie tylko największą siłę. Szersze podstawy omawia tekst o charakterystyce sprężyn talerzowych. Sprawdzenie gotowego pakietu powinno potwierdzać wymagane punkty pracy, zanim trafi on do mechanizmu.
