超低飞高磁头/磁盘系统气膜润滑动态特性研究

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenth_1980
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硬盘是当今信息存储的主要工具,随着信息技术的发展,硬盘朝着小体积、高密度、低飞高和高转速方向发展。超低的飞高和超高的转速,对硬盘读取磁头的飞行稳定性控制提出了较高的要求,成为影响硬盘稳定工作的关键问题。预紧力是平衡浮动块气膜承载力的主要力,其大小影响到浮动块的飞行高度和稳定性;磁盘转速影响浮动块的读写能力,同时也影响浮动块的动态飞行特性;在加入氦气的硬盘内,氦气含量的高低将影响浮动块的动态飞行特性。为此本文建立了磁头/磁盘系统动态运动数学模型及数值分析方法,研究了预紧力、磁盘转速、硬盘内气体成分对磁头浮动块动态飞行特性的影响,并以此对磁头的触盘现象进行了研究,为超低的飞高和超高的转速磁头浮动块的飞行控制提供了理论基础。为了准确研究浮动块动态飞行特性,本文基于含时间项Reynolds方程与浮动块平衡方程,利用牛顿迭代法计算求解,建立浮动块动态运动数学模型,利用该模型研究磁头浮动块的动态运动。利用已建的浮动块动态数学模型,本文对预紧力和磁盘转速对浮动块动态飞行特性的影响进行详细研究。预紧力是平衡浮动块气膜承载力的必要条件,随着预紧力的增加,磁头浮动块的飞高逐渐减小,俯仰角减小,承载力增大,但是预紧力不能一直增加,当预紧力过大时会造成浮动块触盘现象,严重影响飞行稳定性。磁盘转速也是影响硬盘存储能力的重要因素,当磁盘转速过低时,也会发生触盘现象,随着转速的增加,浮动块飞高增大,俯仰角变小,但变化的趋势越来越小,飞高过低或者过高浮动块的稳定性均降低。密封硬盘充入空气与氦气的混合气,对硬盘有很多好处。本文针对不同飞高不同压强下,氦含量对浮动块动态飞行特性的影响进行分析。随着氦含量的增加,浮动块的最小飞高呈现先增大后减小的趋势,而支点飞高受其影响较小,俯仰角逐渐减小,侧翻角则呈现先变大后减小的变化,而x方向的剪切力矩随氦含量的增加逐渐减小,y方向的剪切力矩随不同的转速呈现不同的变化。此外,压强对各项参数的影响较明显,与1个标准大气压下相比,磁头浮动块在0.5个标准大气压下,磁头浮动块的支点飞高明显降低,俯仰角明显减小,达到稳定的过程中各项参数的波动性明显增大,说明在0.5个标准大气压下飞行稳定性降低,剪切力矩也明显降低。针对动态模拟过程中出现的触盘现象进行了分析。浮动块发生触盘是因为承载力不足,但不同情况下,触盘现象不同。在低转速时发生触盘,俯仰角较大,浮动块尾部触盘;高转速低气压下发生触盘是因为浮动块飞行稳定性太低,浮动块头部触盘;预紧力过大发生触盘比较明显,触盘较严重,俯仰角急剧降低到负值,浮动块头部多次触盘。
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