【摘要】： 磁頭是硬盤讀寫數(shù)據(jù)的重要部件之一,讀寫單元就安裝在磁頭的浮動塊上,而浮動塊粘接在懸架的撓臂舌尖部分,繞著窩點運動使磁頭適應(yīng)盤面的高低變化。窩點和舌尖的法向和徑向微動會造成窩點的磨損,產(chǎn)生的磨屑會嚴(yán)重污染盤面,影響磁頭的飛行狀態(tài)及降低硬盤的可靠性和壽命。針對窩點與舌尖的微動磨損這一問題,本文從接觸力學(xué)的角度出發(fā),對窩點與舌尖的接觸狀態(tài)進行力學(xué)分析及數(shù)值仿真,分析載荷、粗糙度、材料特性等參數(shù)對磨損的影響,可為研究窩點與舌尖的微動磨損和疲勞損傷機理及控制方法奠定基礎(chǔ),對進行窩點與舌尖的微動磨損實驗及優(yōu)化設(shè)計具有一定的指導(dǎo)作用。 通過對磁頭懸架窩點與撓臂舌尖的接觸狀態(tài)進行理論分析及計算,采用ANSYS有限元仿真方法,建立了在完全粘著條件下懸架窩點與撓臂舌尖的接觸有限元模型。研究表明隨著法向力的增加,窩點和舌尖接觸的最大靜摩擦力增加,窩點和舌尖的相對滑動變的更加困難,不容易發(fā)生磨損,但是,法向力過大,在接觸表面下方出現(xiàn)的塑性變形增加,窩點可能產(chǎn)生疲勞破壞。 研究了舌尖厚度和彈性模量對窩點Von Mises應(yīng)力分布和Von Mises應(yīng)力大小的影響,舌尖的厚度越小,在大于預(yù)緊力作用下,窩點的應(yīng)力值越小,當(dāng)舌尖厚度超過一定值時,尺寸的影響可以忽略。相同的外力作用下,舌尖的彈性模量越小,窩點的應(yīng)力值越小,則不容易發(fā)生疲勞破壞。 仿真了舌尖受預(yù)緊力作用下以及預(yù)緊力和氣浮力共同作用下窩點的塑性應(yīng)變情況,得出了窩點最大塑性應(yīng)變出現(xiàn)位置及接觸表面的塑性變形分布,揭示了磁頭在工作和非工作狀態(tài)下,疲勞裂紋可能的萌生位置和接觸表面可能發(fā)生磨損的區(qū)域。隨著切向載荷的增加,塑性變形區(qū)域增大,塑性應(yīng)變值增大,越容易發(fā)生磨損。 通過對懸架窩點和撓臂舌尖的粗糙接觸模型進行研究,得出接觸表面的粗糙度越小,表面的塑性指數(shù)越小,窩點和舌尖發(fā)生相對滑動越困難,越難磨損,并且存在著一個與塑性指數(shù)相關(guān)的法向力閾值,當(dāng)法向力超過閾值時,接觸表面的粗糙度影響可以忽略,窩點和舌尖的粗糙接觸問題可以用光滑的球體和平面模型解決。
【圖文】：

在懸架對應(yīng)于浮動塊重心的位置有一個球形突起，稱為窩點。撓臂與窩點相接觸的部分稱為舌尖，如圖 1-1 所示。圖1-1 磁頭懸架窩點和撓臂舌尖結(jié)構(gòu)示意圖在磁盤工作時，由于 T 型限制器的作用，撓臂的舌尖部分和懸架的窩點始終保持接觸，并且被施加了一定的預(yù)緊力以保證浮動塊能以窩點為支點任意的轉(zhuǎn)動和滑動來適應(yīng)磁盤盤面的高低變化以及磁頭和盤面間氣膜厚度的變化。懸架窩點與撓臂舌尖之間的微小滑移將導(dǎo)致微動磨損的發(fā)生，如圖 1-2 所示。而當(dāng)磁盤受到外力激勵產(chǎn)生震動或者沖擊時，，懸架窩點和撓臂舌尖可能交替的分離和接觸，這種交替的分離和接觸的碰撞使得窩點和舌尖之間發(fā)生變形而導(dǎo)致疲勞進一步產(chǎn)生內(nèi)部的損傷裂紋。圖1-2 懸架窩點表面磨損情況掃描電鏡照片隨著計算機技術(shù)，機械加工技術(shù)的不斷提高，計算機硬盤朝著高速、高容量的方向不斷發(fā)展[2]

這種交替的分離和接觸的碰撞使得窩點和舌尖之間發(fā)生變形而導(dǎo)致疲勞進一步產(chǎn)生內(nèi)部的損傷裂紋。圖1-2 懸架窩點表面磨損情況掃描電鏡照片隨著計算機技術(shù)，機械加工技術(shù)的不斷提高，計算機硬盤朝著高速、高容量的方向不斷發(fā)展[2]，同時隨著硬盤轉(zhuǎn)速的提升而帶來的硬盤工作可靠性和使用壽命的問題也受到硬盤制造商和科研機構(gòu)越來越多的關(guān)注。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP333.35

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李隆球;硬盤懸架窩點與撓臂的接觸力學(xué)行為及微動磨損機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2706100