李雨臺灣大學：應用力學研究所張永亭Chang, Yung-TingYung-TingChang2007-11-292018-06-292007-11-292018-06-292004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62493本文研究凡得瓦力對磁碟機內載運讀寫頭的滑座在貼近旋轉碟片飛行時的力學效應。我們修改前人所發展及修正過的ABAC計算程式，與在滑座運動方程式中加入凡得凡得瓦力項，並對兩種不同外型的滑座進行數值模擬。分別為三條滑軌的溫徹斯特滑座(TRIPAD WINCHESTER SLIDER)及以兩條不對稱古比型(GUPPY)滑軌為主滑軌並外加一第三副滑軌所組成的蒙娜滑座(MONA SLIDER)。其中前者主用以與前人之文獻結果比較驗證。後者基本上乃目前業界所採用外型。結果顯示本文計算與前人定性相符。當飛行高度(滑座與碟片間的最短距離)低於10NM時，凡得瓦力不可忽略，在0.2NM時凡得瓦力以斥力效應變的重要，而使滑座飛行不穩定。針對不同參數，本文亦作了詳細模擬。目錄 摘要 I 目錄 II 圖表說明 III 符號說明 VI 第一章　　導論 1 1－1 前言 1 1－2 讀寫頭的作用原理與薄膜的形成 2 1－3文獻回顧 3 1－4研究動機與目的 5 第二章 滑座軸承的理論模式 7 2－1廣義雷諾方程式(GENERALIZED REYNOLDS EQUATION) 7 2－2 滑座之運動方程式 9 第三章 結果與討論 13 3－1　三根滑軌的溫徹斯特滑座(TRIPAD WINCHESTER SLIDER) 14 3－2 蒙娜滑座(MONA SLIDER) 18 第四章 結論與未來展望 23 圖表說明 圖 3- 1 歪斜角ψ（skew angle）之定義及說明。 32 圖 3- 2 三根滑軌之溫徹斯特滑座(Trapid Winchester slider)示意圖。 33 圖 3- 3 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=-13度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 34 圖 3- 4 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=-10度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 35 圖 3- 5 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=-5度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 36 圖 3- 6 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=0度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 37 圖 3- 7 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=+5度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 38 圖 3- 8 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=+10度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 39 圖 3- 9 三根滑軌的溫徹斯特滑座在Skew angle=+13度下，施加不同外力 (a)所得到不同的飛行高度與各項力的關係，(b)圖(a)中凡得瓦力得放大圖，(c)飛行高度與 的關係，(d)俯仰角與 的關係，(e) 搖穡六P 的關係。 40 圖 3- 10不同外力( )下三軌溫徹斯特，滑座軸承內之應力分佈圖。左行為純壓力P，右行為包含壓力及凡得瓦力效應的應力分佈 ，本例中的歪斜角=-13度。 41 圖 3- 11　三根滑軌的溫徹斯特滑座在外力施加20mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度、(b)前後俯仰角、(c)左右搖穡丑C 42 圖 3- 12　三根滑軌的溫徹斯特滑座在外力施加25mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度、(b)前後俯仰角、(c)左右搖穡丑C 43 圖 3- 13　三根滑軌的溫徹斯特滑座在外力施加27mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度、(b)前後俯仰角、(c)左右搖穡丑C 44 圖 3- 14 三根滑軌的溫徹斯特滑座在外力施加20mN下，徑向位置r=22.736mm，不同歪斜角與(a)最低飛行高度、(b)前後俯仰角、(c)左右搖穡云疑鰜Y圖。 45 圖 3- 15 三根滑軌的溫徹斯特滑座在外力施加27mN下，徑向位置r=22.736mm，不同歪斜角與(a)最低飛行高度、(b)前後俯仰角、(c)左右搖穡云疑鰜Y圖。 46 圖 3- 16 0.2~5奈米的凡得瓦力趨勢圖 47 圖 3- 17 蒙娜滑座示意圖 48 圖 3- 18 蒙娜滑座在Skew angle=-13度下得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 49 圖 3- 19 蒙娜滑座在Skew angle=-10度下得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 50 圖 3- 20 蒙娜滑座在Skew angle=-5度下，所得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 51 圖 3- 21 蒙娜滑座在Skew angle=0度下的結果，所得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 52 圖 3- 22 蒙娜滑座在Skew angle=+5度下的結果，所得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 53 圖 3- 23 蒙娜滑座在Skew angle=+10度下得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 54 圖 3- 24 蒙娜滑座在Skew angle=+13度下得(a)正負軸承力與 的關係，(b)飛行高度與 的關係，(c)俯仰角與 的關係，(d)搖穡六P 的關係。 55 圖 3- 25 不同外力( )下，蒙娜滑座軸承內之應力分佈圖。左行為純壓力P，右行為包含壓力及凡得瓦力效應的應力分佈P+ ，本行中歪斜角=0度。 56 圖 3- 26蒙娜滑座在外力施加19.6mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡丑C 57 圖 3- 27蒙娜滑座在外力施加49mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡丑C 58 圖 3- 28蒙娜滑座在外力施加63.7mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡丑C 59 圖 3- 29蒙娜滑座在外力施加68.6mN下，不同碟片徑向位置處的(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡丑C 60 圖 3- 30蒙娜滑座在外力施加19.6mN下，徑向位置r=22.736mm，不同歪斜角與(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡云疑鰜Y圖。 61 圖 3- 31蒙娜滑座在外力施加63.7mN下，徑向位置r=22.736mm，不同歪斜角與(a)最低飛行高度，(b)前後俯仰角，及(c)左右搖穡云疑鰜Y圖。 62 表說明 表 3- 1　模擬三根滑軌之溫徹斯特滑座時所用之參數表 64 表 3- 2 模擬蒙娜滑座時所用之參數表 65 附錄說明 附錄一 66 表1－1 材料特性參數 771465411 bytesapplication/pdfen-US硬碟機分子間作用力滑座軸承slider bearinghard diskintermolecular forcesthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62493/1/ntu-93-R90543061-1.pdf