A new concept of the changes of memory capacity of fluid dynamics HDD micro-bearings

• Autorzy: Wierzcholski K.

Warianty tytułu

PL

Nowa koncepcja zmian pamięci nośności w hydrodynamicznych HDD mikrołożyskach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the presented paper is the present the shapes of HDD microbearing journal which have an influence on the enhancement of memory capacity. It is a new concept of changes of the memory capacity of parabolic fluid hydrodynamics HDD micro-bearings. Moreover, the asymmetrically grooved lateral surfaces of parabolic journal bearings generate the asymmetric pressure distribution that leads to concentric rotation and the eccentricity of a rotor. Most of the stiffness coefficient due to asymmetric grooves and parabolic shapes of lateral journal surfaces are bigger than those of the conventional cylindrical micro-bearings without grooves. The damping coefficients and friction torque due to asymmetric grooves and parabolic shapes of lateral journal surfaces are slightly larger than those of the conventional cylindrical micro-bearings without grooves. The asymmetric grooves of parabolic micro-journal bearings may have advantages in terms of small whirls radius and large dynamic coefficients occurring during the bearing exploitation. The idea of the seeking of slide micro-bearings with the optimum of the capacity memory was implied from the author's investigation of human joints, which fulfil the role of intelligent bio-bearings. This paper investigates the dynamic behaviour of HDD microbearings with parabolic journal lateral shapes by solving the proper Reynolds equation and the equation of a motion of a HDD spindle system. This paper presents the friction forces calculation in hydrodynamic HDD micro-bearing lubrication with parabolic shapes of journals.

PL

Łożyska kulkowe twardych dysków komputerowych zostały szybko zastąpione przez hydrodynamiczne mikrołożyska ślizgowe. Główną przyczyną jest fakt, że łożyska hydrodynamiczne ślizgowe zapewniają większą stabilność pracy, a czynnik smarujący opóźnia suchy kontakt i zatarcia pomiędzy współpracującymi obrotowymi powierzchniami jak też daje lepsze efekty uszczelniania i sztywności hydrodynamicznej. System wrzecionowy HDD jest wsparty na dwóch czopach oraz dwóch łożyskach wzdłużnych o powierzchniach z wyciętymi w jodełkę lub na kształt spirali rowkami (nacięciami). Według badań G.H. Janga oraz C.S. Kima wspomniane nacięcia (rowki) przyczyniają się do wzrostu pamięci nośności mikrołożysk w twardych dyskach komputerowych. Jednakże mają one pewne wady, między innymi takie, jakie powodują duże momenty tarcia, przyczyniają się do znaczniejszych spadków lepkości cieczy ze wzrostem temperatury, dają niską sztywność łożyska. Według Janga oraz Kima środek masy wrzecionowego systemu HDD zazwyczaj lokuje się ponad środkiem łożyska, co daje stożkowe ruchy wirowe o kącie nachylenia, w którym górna część stanowi większy promień aniżeli dolna część. Ruch stożkowy redukuje wzrosty pamięci nośności w mikrołożyskach HDD. Pamięć nośności jest uzyskiwana nie tylko poprzez właściwą selekcję górnej i dolnej części szerokości czopa łożyskowego oraz odpowiednio nacięte rowki na powierzchniach nośnych, jak to zauważył Jang, lecz także na podstawie badań autora można efekt zmian pamięci nośności uzyskać przez odpowiednie wyprofilowanie powierzchni czopa mikrołożyska.

Słowa kluczowe

EN

micro bearings of comport disks; memory of capacity; intelligent bearings; new shapes

PL

mikrołożyska dysków komputerowych; pamięć nośności; inteligentne łożyska; nowe kształty

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 4
• Strony: 267--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

• Gdynia Maritime University, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia,

Bibliografia

• 1. Asada T., Saito H., Asaida Y., Itoch K.: Design of hydrodynamic bearing for high-speed HDD. Microsystem Technologies 8, 2002, pp. 220-226
• 2. Bharat Bhushan: Nano-tribology and nanomechanics of MEMS/NEMS and BioMEMS, BioNEMS materials and devices. Microelectronic Engineering 84, 2007, pp. 387-412.
• 3. Fung Y.C.: Biomechanics, Motion, Flow, Stress and Growth, Springer Verlag, New York, Hong Kong, 1993.
• 4. Fung Y.C.: The Meaning of Constitutive Equations in Biomechanics, Mechanical Properties of Living Tissues, Springer Verlag, Berlin, 1993.
• 5. Jang G.H., Lee S.H., Kim H.W., Kim C.S.: Dynamic analysis of a HDD spindle system with FDBs due to the bearing width and asymmetric grooves of journal bearing. Microsystems Technologies, 11, 2005, pp. 499-505.
• 6. Jang G.H., Seo C.H., Ho Scong Lee: Finite element model analysis of an HDD considering the flexibility of spinning disc-spindle, head-suspension-actuator and supporting structure. Microsystem Technologies, 13, 2007, pp. 837-847.
• 7. Jang G.H., Park S.J., Kim C.S., Han J.H.: Investigation of the electromechanical variables of the spindle motor and the actuator of HDD due to positioning and the free fali. Microsystem Technologies, 13, 2007, pp. 797-809.
• 8. Jang G.H., Yoon W.: Dynamic characteristics of a coupled journal and thrust hydrodynamic bearing in a HDD spindle system due to its groove location. Microsystem Technologies 8, 2002, Springer Verlag, pp. 261-270.
• 9. Truckenbrodt E.: Stromungsmechanik, Springer Verlag, New York, Berlin, 1986.
• 10. Truesdell C.: A First Course in Rational Continuum Mechanics John, Baltimore, Maryland, Hopkins University, 1972.
• 11. Wierzcholski K.: Bio and slide bearings; their lubrication by non-Newtonian fluids and application in non-conventional systems. Vol. I, Second Edition: Principles of Human Joint Lubrication. Monograph. Gdańsk University of Tech., 2006, ISBN 83-923367-2-0.