The intelligent operation of nano-grooved microbearing surfaces in computer HDDS

• Autorzy: Wierzcholski K. , Miszczak A. , Khudoley A.

Warianty tytułu

PL

Nanorowki na powierzchni mikrołożyska komputerowego HDD jako wkład do inteligentnej eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The nano- and micro-grooves on two cooperating micro-bearing surfaces depend strongly on the intelligent operation of computer HDDs. Therefore, the main topic of this paper is concerned with the influence of micro- and nanostructures in cooperating surfaces on intelligent micro bearing behaviour. The measurements are performed for a new, unused cooperating journals and sleeve surfaces of micro bearings in a new Hard Disc Driver 2.5, Samsung, HM 160 HI, 5400 rpm, utilising a atomic force microscope and scanning electron microscope and micro-x-ray analysis. The structure and geometry of nano-grooves and the composition of the roots in the material of the journal and sleeve alloy enables one to indicate the proper micro-bearing operation process and hydrodynamic lubrication model. These surfaces are radically different in comparison to cooperating surfaces occurring in micro bearings inside the computer ventilator. The presented measurements indicate that, in the micro-bearing gap, the changes of lubricant viscosity in the gap height direction have important implications on the HDD operation. In classical bearings such influences never occur.

PL

Rezultaty badań naukowych dysków komputerowych przeprowadzone w ostatnich trzech latach w USA, Chinach i Japonii wykazały, że inteligentne właściwości eksploatacyjne HDD uzyskuje się dzięki mikro- i nanorowkom znajdującym się na powierzchniach mikrołożysk ślizgowych. Autorzy zauważyli, że w nieużywanych komputerowych HDD produkowanych na Tajwanie i Chinach kontynentalnych a także w Japonii występują różne geometrie nanorowków na powierzchniach mikrołożyska. Powierzchnie te zasadniczo różnią się od powierzchni mikrołożysk występujących w wentylatorkach komputera L. 8. Dlatego też są rozpatrywane w oddzielnym artykule. Specyficzna geometria rowków umożliwia niespotykaną w klasycznych łożyskach zmianę lepkości czynnika smarującego po grubości warstwy. Ten fakt powoduje wytworzenie dodatkowych sił nośnych, które przy świadomym ukształtowaniu geometrii nanorowków są celowo wykorzystywane w trakcie procesu eksploatacji twardych dysków komputerowych. W niniejszej pracy została przedstawiona analiza pomiarów dwóch nowych niezużytych współpracujących powierzchni mikrołożyska o obrotach 5400 rpm występujących w dysku twardym komputera HDD 2,5'' Samsung HM 160 HI wyprodukowanym w Chinach. Celem pracy jest interpretacja opracowanych pomiarów zawierających wymiary i geometrię oraz profile przekrojów poprzecznych nanorowków dla powierzchni roboczych czopa i panewki. Uzyskane wyniki pomiarów pozwalają ocenić i porównać zmiany geometrii nanorowków i ich profili przekroju poprzecznego w trakcie eksploatacji. Badania takie mogą być również pożyteczne dla konstruktorów w trakcie projektowania i budowy mikrołożysk HD.

Słowa kluczowe

EN

HDD-microbearing; nano-profiles of work surfaces; intelligent operation

PL

HDD mikrołożyska; nanoprofile powierzchni roboczych; inteligentna eksploatacja

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 1
• Strony: 157--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

autor

Miszczak A.

autor

Khudoley A.

• Koszalin University of Technology, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, PL 75-453 Koszalin, ul. Śniadeckich 2, Poland,

Bibliografia

• 1. Chizhik S., Khudoley A., Kuznetsova T., Wierzcholski K., Miszczak A.: Micro and Nanoscale Wear Studies of HDD Slide Bearings By Atomie Force Microscopy. Proceedings of Methodological Aspects of Scanning Probe Microscopy, Heat and Mass Transfer Institute of NAS, Minsk 2010, pp. 247-252.
• 2. Chizhik S., Wierzcholski K.,Trushko A., Zbytkowa M., Miszczak A.: Properties of cartilage on macro and nanolevel. Advances in Tribology, vol. 2010, Hindawi Publishing Corporation, New York: http://www.hindawi.com/journals/at/2010/243150/.
• 3. Jang G.H., Seo C.H., Ho Seong 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.
• 4. 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 fall. Microsystem Technologies, 13, 2007, pp. 797-809.
• 5. Liu L.X., Spakovszky Z.S.: Effects of Bearing Stiffness Anisotropy on Hydrostatic Micro gas Journal Bearing Dynamic Behavior, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, ASME, Jan. 2007, Vol. 129, pp. 177-184.
• 6. Wierzcholski K., Miszczak A.: Adhesion Influence on the Oil Velocity and Friction Forces in Cylindrical Microbearing Gap. Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance, Polish Academy of Sciences (Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Kwartalnik PAN), 2010, z. 1 (161), Vol. 45, pp. 71-79.
• 7. Wierzcholski K.: Algorithm for Friction Force Computation in Intelligent Micro-Pairs System.(in English). XIII Journal of Applied Computer Science, vol. 19, No. 1, 2011, pp. 139-160.
• 8. Wierzcholski K., Miszczak A., Khudoley A.: Measurements of unused microbearing grooved surfaces for computer ventilator. Tribologia, 2011, 3(237), pp. 143-153.