Kształty nanorowków i żeberek na powierzchniach mikrołożysk

• Autorzy: Wierzcholski K.

Warianty tytułu

EN

Shapes of nano-grooves and ridge shapes on micro-bearing surfaces

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Inteligentne cechy mikrołożysk o średnicach wału około 1 milimetra oraz o wysokościach szczeliny często mniejszych od jednego mikrometra osiągamy poprzez nacięcia rowków o średniej głębokości około 100 nm o różnym kształcie i rozmaitym usytuowaniu po kierunku kąta opasania, a także w kierunku wzdłużnym na współpracujących powierzchniach warstw wierzchnich czopa i panewki o różnych kształtach. Takie rowki zmieniają wysokości supercienkiej szczeliny mikrołożyska o różnej geometrii czopa. Zarówno kształty rowków, jak też kształty czopów walcowych, stożkowych, parabolicznych, hiperbolicznych wpływają istotnie na rozkłady wartości ciśnień hydrodynamicznych oraz na wartości sił tarcia. W niniejszej pracy ograniczymy się do czopów walcowych. Dla umożliwienia obliczeń numerycznych rozkładów ciśnienia hydrodynamicznego, sił nośnych, sił tarcia w mikrołożyskach niniejsza praca przy wykorzystaniu jednostkowych funkcji Heaviside'a oraz rozwinięć funkcji w szeregi Fouriera, przedstawia formuły analityczne opisu różnych kształtów rowków i żeberek na powierzchniach czopa i panewki. Żeberkowane oraz rowkowane czopy mają zastosowanie w mikrołożyskach dla HDD.

EN

In micro-bearings, where journal diameter has values up to 1 millimetre and the height of the micro-bearing gap has the largest value 1 micrometer, the intelligent features are attained by the groove and ridges on the sleeve and journal surfaces. The average groove depth and ridge height has a value of about 100 nm. The grooves have various geometrical shapes and are lying on the superficial layer of the sleeve and on the journal and are situated in circumferential and longitudinal directions of the cooperating bearing surfaces. The journals have additionally various geometrical shapes; however, in this paper, we are restricted to the cylindrical bearings only. Such grooves and ridges change in real form the height of the super thin, micro-bearing gap where the journal has various shapes. The geometrical shapes of the grooves and the cylindrical, conical, parabolic, hyperbolical geometry of the bearing journal has substantial influence on the hydrodynamic pressure distribution values and friction forces. Using the unit Heaviside'a function and Fourier series expansions, the present paper shows the various formulae for an analytical description of the various shapes of grooves, which enables one to perform the numerical calculations of the hydrodynamic pressure, carrying capacities, and friction forces. The grooved and ridged gaps have applications in Computer Hard Discs Drivers (HDD) microbearings.

Słowa kluczowe

PL

mikrołożyska; nanorowki; nanożeberka; szczeliny; wzory

EN

micro-bearings; nano-grooves; ridges; gaps; formulae

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 5
• Strony: 211--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej, 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15/17,

Bibliografia

• 1. Sadik Unlu B., Atik E.: Determination of friction coefficient in journal bearings. Elsevier, Materiał & Design, 28, 2007, pp. 973-977.
• 2. Bhushan B.: Nano-tribology and nanomechanics of MEMS/NEMS and BioMEMS, BioNEMS materials and devices. Microelectronic Eng. 84, 2007, pp. 387-412.
• 3. 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.
• 4. Wierzcholski K.: A new concept of the changes of memory capacity of fluid dynamics HDD micro-bearings. Tribologia 2008, 4(220), pp, 207-274.
• 5. Wierzcholski K., Miszczak A.: Load Carrying Capacity of Microbearings with Parabolic Journal. Solid State Phenomena, Trans. Tech. Public, Switzerland, Vols. 147-149, 2009, pp. 542-547.
• 6. Wierzcholski K.: Bio and slide bearings; their lubrication by non-Newtonian fluids and application in non-conventional systems. Vol. III, Monograph. Gdańsk University of Tech., 2007.