涉及氣體稀薄效應(yīng)的磁頭磁盤空氣軸承動(dòng)力學(xué)特性分析.pdf

1、硬盤驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為電子信息數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)媒介,其工作原理是不接觸的磁頭和磁盤通過電磁信號(hào)傳遞而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交換。磁頭和磁盤間距離的不斷減小,使頭盤界面間產(chǎn)生不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。當(dāng)磁頭的飛行高度在幾個(gè)納米量級(jí)時(shí),氣體稀薄效應(yīng)對(duì)該方面的動(dòng)力學(xué)特性影響愈發(fā)顯著。因此,研究磁頭/磁盤界面在穩(wěn)定工作時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性及穩(wěn)定性,對(duì)延長硬盤驅(qū)動(dòng)器的使用壽命,實(shí)現(xiàn)硬盤驅(qū)動(dòng)器組件的優(yōu)化設(shè)計(jì),尤其是浮動(dòng)塊表面形貌和磁頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),具有重要的參考意義。

2、r>　　本文主要對(duì)硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭在納米級(jí)飛行高度時(shí)的浮動(dòng)塊表面壓力分布和磁頭組件動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。對(duì)磁頭/磁盤界面上空氣軸承作用機(jī)理及穩(wěn)定性影響因素的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,提出了一種計(jì)及氣體稀薄效應(yīng)和范德華力作用的空氣軸承動(dòng)力學(xué)特性分析方法。考慮稀薄效應(yīng)的影響,建立了磁頭/磁盤間范德華力作用模型,并推導(dǎo)出了作用力表達(dá)式。基于修正的雷諾方程和板間范德華力,計(jì)算出了不同形貌浮動(dòng)塊工作表面的壓力分布,分析了表面形貌對(duì)壓力分布造成的影響,對(duì)磁頭

3、浮動(dòng)塊表面形貌、接觸區(qū)形成機(jī)理、接觸面壓力分布、空氣軸承的形成等因素對(duì)磁頭及浮動(dòng)塊動(dòng)力學(xué)特性的影響進(jìn)行了理論研究和仿真分析。
　　提出了基于COMSOL軟件薄膜氣流模塊的磁頭/磁盤界面超薄氣膜潤滑雷諾方程和范德華力的數(shù)值求解方法,對(duì)硬盤驅(qū)動(dòng)器中磁頭/磁盤系統(tǒng)浮動(dòng)塊表面上壓力分布和空氣軸承力進(jìn)行了分析,得出了平板型空氣軸承、雙軌型空氣軸承和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)雙軌型空氣軸承在穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)浮動(dòng)塊工作表面壓力分布。
　　考慮了浮動(dòng)塊和磁

4、盤、浮動(dòng)塊和懸臂之間的接觸和碰撞等因素的影響,建立了磁頭懸臂組件及硬盤片系統(tǒng)三自由度的動(dòng)力學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上建立了動(dòng)力學(xué)方程,并對(duì)方程中的主要參數(shù)(等效剛度、等效質(zhì)量、等效阻尼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等)進(jìn)行了逐一計(jì)算;利用MATLAB軟件編程求解動(dòng)力學(xué)方程,得到了不同浮動(dòng)塊表面形貌和不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的磁頭浮動(dòng)塊的振動(dòng)特性和其恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。研究表明,對(duì)于飛行高度為納米量級(jí)的硬盤驅(qū)動(dòng)器,磁頭浮動(dòng)塊表面形貌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)形態(tài)對(duì)硬盤驅(qū)動(dòng)器工作性能影響很大