气体动压径向轴承超薄气膜润滑动特性分析

在微纳米尺度下工作的气体薄膜润滑轴承,气膜厚度与气体分子平均自由程较为接近,气体稀薄效应是影响轴承动态特性的关键因素。通过MATLAB的偏微分方程工具箱求解超薄气膜润滑动态Reynolds方程得到动态刚度和阻尼系数,探讨了不同半径间隙,稀薄效应修正模型以及轴承参数对动特性系数的影响。结果表明,随轴承间隙减小,气体稀薄程度增加,气体径向轴承的动态刚度系数显著降低,动态阻尼系数有所增加。当半径间隙降低到纳米尺度时,动态性能受轴承参数的影响较小。

超薄气膜润滑的雷诺方程修正

针对超薄气膜的润滑问题,根据稀薄气体动力学理论,提出了一种具有3个可调参数的2阶滑流速度边界的数学模型,通过数值模拟得到了3个参数的确切数值,经连续方程积分得到了超薄气膜润滑的修正雷诺方程。对倾斜平板的超薄气膜润滑的压力分布和承载能力进行了数值分析,与采用线性波尔兹曼方法的计算结果吻合很好。

计算机磁头/磁盘超薄气膜润滑稳定性

以任意拉森数的超薄气体润滑方程为基础,给出磁头刚体小扰动对空气轴承滑块 (ABS)气膜压强摄动方程。采用算子分裂法求解气膜压强和非结构三角网格的有限元法解压强摄动方程,得到气膜的刚度系数和阻尼系数矩阵。模态分析得到磁头气固耦合系统的固有频率,衰减率和振型。以Ω型磁头为例,分析了在不同气膜厚度和磁盘转速下的磁头稳定性。研究结果表明,磁头稳定性对气膜厚度很敏感,在小气膜厚度运行时,系统固有频率高,稳定性好;磁头升沉和纵倾运动的动力耦合,使磁头系统固有频率和衰减率降低,对稳定性不利;高转速的磁盘对磁头稳定性不利,但影响不大。

硬盘磁头超薄气膜润滑研究进展

介绍硬盘磁头发展状况以及超薄气膜润滑理论的研究现状,提出超薄气膜润滑研究中存在的问题,如10nm以下飞行间隙的润滑理论模型、超薄气膜润滑有效的数值计算方法,以及建立飞行高度试验台和开发磁头气体轴承设计分析软件模块等问题,并介绍一种新型有效的计算磁头磁盘超薄气膜的数值计算方法。

超薄气膜润滑压力分布的计算方法

根据超薄气体润滑方程的特点,采用有限差分法离散方程,改变迭代主元,建立了计算超薄气膜润滑压力分布的计算方程和误差估计方程,并利用VC++编程技术求解方程,实现了磁头飞行高度在10 nm以下的压力分布计算.

范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响

在纳米间隙条件下,以楔型滑块和双轨式磁头为例,推导出楔型及双轨式磁头范德华力的计算公式,考察了范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响.结果表明,范德华力对计算机磁头/磁盘的承载性能影响很大,范德华力可以降低磁头的承载能力,尤其在最小空气间隙小于6 nm时;在相同尺寸的磁头中,双轨式磁头的范德华力小于楔型滑块的范德华力,而前者的承载力大于后者,双轨式磁头的范德华力对其承载性能影响较小.范德华力可以使飞行高度降低,为磁头设计和磁头/磁盘装配的重要依据.

粗糙表面微型气体轴承润滑性能及其转子动力学特性研究

微型气体轴承-转子系统作为微型旋转机械实现功能转换的重要部件,表面粗糙形貌、薄膜润滑性能及转子动力学特性是影响整体设备可靠运转的关键因素.利用Boltzmann稀薄效应模型修正可压缩气体动压润滑Reynolds方程,通过分形理论表征微型轴承表面的粗糙轮廓,研究了气体稀薄效应和表面粗糙度耦合作用下微型轴承的静动态性能.并利用有限元法建立粗糙表面微型气体轴承-转子系统的动力学模型,得到转子系统固有特性和轴心轨迹的变化规律.结果表明:表面粗糙度效应提高了轴承的承载能力和动态刚度系数,在较大轴承数时增加幅度更明显.由于稀薄效应降低了轴承的直接刚度系数,转子振幅随气膜稀薄程度的增加而增大,表面粗糙峰的增加会降低转子系统的固有频率.

磁头热变形对飞行高度影响的数值分析

计算机硬盘向小型化和高密度存储量方向发展,硬盘磁头的飞行高度越来越低,同时磁头的厚度也越来越小,更容易发生热变形,从而影响飞行高度。目前产品设计中采用多种措施降低热变形以图保证飞行高度稳定性,影响了其他性能。用数值仿真的方法分析磁头热变形与其稳态飞行高度之间的关系,再利用高阶滑移模型修正超薄气膜雷诺方程,采用加权余量法和有限元方法求解气膜压力方程组,得出气膜压力分布,建立磁头在盘片上飞行的简化物理模型,分析磁头热变形与稳态飞行高度之间的关系。计算结果表明,一定的热变形反而有利于稳定磁头飞行高度。