涉及氣體稀薄效應的磁頭磁盤空氣軸承動力學特性分析.pdf

1、硬盤驅動器已經成為電子信息數(shù)據(jù)的主要存儲媒介,其工作原理是不接觸的磁頭和磁盤通過電磁信號傳遞而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和交換。磁頭和磁盤間距離的不斷減小,使頭盤界面間產生不穩(wěn)定的風險大大增加。當磁頭的飛行高度在幾個納米量級時,氣體稀薄效應對該方面的動力學特性影響愈發(fā)顯著。因此,研究磁頭/磁盤界面在穩(wěn)定工作時的動力學特性及穩(wěn)定性,對延長硬盤驅動器的使用壽命,實現(xiàn)硬盤驅動器組件的優(yōu)化設計,尤其是浮動塊表面形貌和磁頭結構的設計,具有重要的參考意義。

2、r>　　本文主要對硬盤驅動器磁頭在納米級飛行高度時的浮動塊表面壓力分布和磁頭組件動力學特性進行研究。對磁頭/磁盤界面上空氣軸承作用機理及穩(wěn)定性影響因素的研究現(xiàn)狀進行了分析,提出了一種計及氣體稀薄效應和范德華力作用的空氣軸承動力學特性分析方法。考慮稀薄效應的影響,建立了磁頭/磁盤間范德華力作用模型,并推導出了作用力表達式?；谛拚睦字Z方程和板間范德華力,計算出了不同形貌浮動塊工作表面的壓力分布,分析了表面形貌對壓力分布造成的影響,對磁頭

3、浮動塊表面形貌、接觸區(qū)形成機理、接觸面壓力分布、空氣軸承的形成等因素對磁頭及浮動塊動力學特性的影響進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,對硬盤驅動器中磁頭/磁盤系統(tǒng)浮動塊表面上壓力分布和空氣軸承力進行了分析,得出了平板型空氣軸承、雙軌型空氣軸承和復雜運動狀態(tài)雙軌型空氣軸承在穩(wěn)定工作狀態(tài)時浮動塊工作表面壓力分布。
　　考慮了浮動塊和磁

4、盤、浮動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)三自由度的動力學模型,在此基礎上建立了動力學方程,并對方程中的主要參數(shù)(等效剛度、等效質量、等效阻尼轉動慣量等)進行了逐一計算;利用MATLAB軟件編程求解動力學方程,得到了不同浮動塊表面形貌和不同運動狀態(tài)下的磁頭浮動塊的振動特性和其恢復穩(wěn)定狀態(tài)的時間。研究表明,對于飛行高度為納米量級的硬盤驅動器,磁頭浮動塊表面形貌結構設計和運動形態(tài)對硬盤驅動器工作性能影響很大