【摘要】： 磁頭是硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的重要部件之一,讀寫(xiě)單元就安裝在磁頭的浮動(dòng)塊上,而浮動(dòng)塊粘接在懸架的撓臂舌尖部分,繞著窩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)使磁頭適應(yīng)盤(pán)面的高低變化。窩點(diǎn)和舌尖的法向和徑向微動(dòng)會(huì)造成窩點(diǎn)的磨損,產(chǎn)生的磨屑會(huì)嚴(yán)重污染盤(pán)面,影響磁頭的飛行狀態(tài)及降低硬盤(pán)的可靠性和壽命。針對(duì)窩點(diǎn)與舌尖的微動(dòng)磨損這一問(wèn)題,本文從接觸力學(xué)的角度出發(fā),對(duì)窩點(diǎn)與舌尖的接觸狀態(tài)進(jìn)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(duì)磨損的影響,可為研究窩點(diǎn)與舌尖的微動(dòng)磨損和疲勞損傷機(jī)理及控制方法奠定基礎(chǔ),對(duì)進(jìn)行窩點(diǎn)與舌尖的微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。 通過(guò)對(duì)磁頭懸架窩點(diǎn)與撓臂舌尖的接觸狀態(tài)進(jìn)行理論分析及計(jì)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(diǎn)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(diǎn)和舌尖接觸的最大靜摩擦力增加,窩點(diǎn)和舌尖的相對(duì)滑動(dòng)變的更加困難,不容易發(fā)生磨損,但是,法向力過(guò)大,在接觸表面下方出現(xiàn)的塑性變形增加,窩點(diǎn)可能產(chǎn)生疲勞破壞。 研究了舌尖厚度和彈性模量對(duì)窩點(diǎn)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(diǎn)的應(yīng)力值越小,當(dāng)舌尖厚度超過(guò)一定值時(shí),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(diǎn)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(diǎn)的塑性應(yīng)變情況,得出了窩點(diǎn)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(guò)對(duì)懸架窩點(diǎn)和撓臂舌尖的粗糙接觸模型進(jìn)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(diǎn)和舌尖發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)越困難,越難磨損,并且存在著一個(gè)與塑性指數(shù)相關(guān)的法向力閾值,當(dāng)法向力超過(guò)閾值時(shí),接觸表面的粗糙度影響可以忽略,窩點(diǎn)和舌尖的粗糙接觸問(wèn)題可以用光滑的球體和平面模型解決。
【圖文】：

在懸架對(duì)應(yīng)于浮動(dòng)塊重心的位置有一個(gè)球形突起，稱為窩點(diǎn)。撓臂與窩點(diǎn)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(diǎn)和撓臂舌尖結(jié)構(gòu)示意圖在磁盤(pán)工作時(shí)，由于 T 型限制器的作用，撓臂的舌尖部分和懸架的窩點(diǎn)始終保持接觸，并且被施加了一定的預(yù)緊力以保證浮動(dòng)塊能以窩點(diǎn)為支點(diǎn)任意的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)來(lái)適應(yīng)磁盤(pán)盤(pán)面的高低變化以及磁頭和盤(pán)面間氣膜厚度的變化。懸架窩點(diǎn)與撓臂舌尖之間的微小滑移將導(dǎo)致微動(dòng)磨損的發(fā)生，如圖 1-2 所示。而當(dāng)磁盤(pán)受到外力激勵(lì)產(chǎn)生震動(dòng)或者沖擊時(shí)，，懸架窩點(diǎn)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(diǎn)和舌尖之間發(fā)生變形而導(dǎo)致疲勞進(jìn)一步產(chǎn)生內(nèi)部的損傷裂紋。圖1-2 懸架窩點(diǎn)表面磨損情況掃描電鏡照片隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)械加工技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)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(diǎn)和舌尖之間發(fā)生變形而導(dǎo)致疲勞進(jìn)一步產(chǎn)生內(nèi)部的損傷裂紋。圖1-2 懸架窩點(diǎn)表面磨損情況掃描電鏡照片隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)械加工技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)朝著高速、高容量的方向不斷發(fā)展[2]，同時(shí)隨著硬盤(pán)轉(zhuǎn)速的提升而帶來(lái)的硬盤(pán)工作可靠性和使用壽命的問(wèn)題也受到硬盤(pán)制造商和科研機(jī)構(gòu)越來(lái)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP333.35

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2706100