Жидкостные подшипники в винчестерах открывают новые перспективы
Разработкой новых жидкостных подшипников для приводов шпинделя винчестеров компания Seagate, крупнейший в мире производитель накопителей на жестких дисках и компонент к ним, занималась не одна, а в тесном сотрудничестве с тремя другими лидирующими производителями высокоточных инструментов и оборудования.
Японская фирма Sankyo Seiki Manufacturing Co., Ltd. была основана в 1946 году и с тех пор занимается выпуском прецизионных деталей. Сегодня она лидер в производстве микромоторов, оптических считывающих устройств, устройств чтения магнитных карт, а также промышленных роботов.
Вместе с ней к работам над жидкостными подшипниками была привлечена еще одна известная японская компания - Seiko Instruments, Inc. Она появилась в составе группы Seiko шестьдесят лет назад как компания, специализирующаяся на часовой продукции. Сегодня у нее 75 производственных и маркетинговых подразделений по всему миру, и она занимается уже не только наручными часами, но и информационными устройствами, электронными компонентами, научными приборами и инструментами, высокоточными станками, оборудованием и системами для автоматизации заводского производства.
Четвертой к работам приступила английская компания Taylor Hobson Pneumo, разрабатывающая и выпускающая сверхпрецизионные измерительные инструменты и системы контроля, традиционно поставляемые автомобильной, станкостроительной и аэрокосмической промышленности. Ее продукция пользуется успехом как у крупнейших транснациональных компаний, так и гораздо меньших фирм, поэтому ее исследовательские и сбытовые подразделения размещены не только в Великобритании, но и во многих других странах.
С помощью такого вот межнационального партнерства решаются сегодня ключевые проблемы в компьютерных технологиях, которые спустя короткое время появляются на столе у многих пользователей и становятся привычным явлением. В данном случае фирмы Seagate, Sankyo Seiki, Seiko Instruments и Taylor Hobson Pneumo славно потрудились над разработкой и запуском в производство жидкостных динамических подшипников для приводов жестких дисков - одной из ключевых технологий, необходимой для развития прикладных систем массовой памяти.
Вот как оценивает важность этой технологии Гюнтер Хайне, вице-президент Seagate, выступивший в 1994 году инициатором программы создания жидкостных динамических приводов: "Приводы с жидкостными динамическими подшипниками используются в гироскопах и высокоточных станках на протяжении многих лет. Адаптация этой технологии к применению в накопителях на жестких дисках является значительным достижением с точки зрения как производительности, так и устойчивости к ошибкам, продления жизненного цикла компонент и их себестоимости. Партнерство с другими компаниями мирового класса помогло Seagate добиться превосходных результатов в высокоточной механике и серийном производстве, что сделало эти передовые в техническом отношении приводы сегодняшней реальностью".
И это уже подтверждено практикой. Если помните, две недели назад в "Компьютерной хронике" промелькнуло сообщение о том, что Seagate выпустила новые жесткие диски семейства Medalist Pro, ориентированные на использование в настольных высокопроизводительных персональных компьютерах и мультимедийных системах. Это первые на сегодня диски в своем классе (с интерфейсом АТА), в которых скорость вращения пластин повышена до 7,200 оборотов в минуту. До этого такая скорость была прерогативой дорогих SCSI-накопителей для рабочих станций и серверов, а теперь стала доступна и обычным пользователям. И не последнюю роль тут сыграли новые жидкостные приводы шпинделя, обеспечившие высокую надежность, устойчивость к ударным нагрузкам и вибрации, снизившие шум и трение.
В жидкостных подшипниках, предназначенных для моторов привода пластин винчестера, используется вязкое масло или просто воздух, а не металлические шарики. Благодаря этому такие приводы значительно превосходят по ряду характеристик традиционные шарикоподшипниковые.
Число шариков в подшипниках приводов пластин обычно составляет от 8 до 12. Любые малейшие неточности их формы или формы направляющей канавки, по которой они катятся, при вращении мотора могут послужить причиной неповторяющихся вибраций. Это накладывает некоторые ограничения на допустимую удельную плотность записи треков на дюйм рабочей поверхности пластины, заметно снижая таким образом общую емкость винчестера. К тому же инженеры с машиностроительным образованием вспомнят, что подшипники качения отличаются от подшипников скольжения тем, что при больших частотах вращения у них снижается долговечность и весьма ограничена способность воспринимать ударные нагрузки.
В жидкостных динамических подшипниках вращающиеся части мотора отделены друг от друга пленкой масла, которая действует как поглотитель ударных нагрузок и предупреждает повреждение рабочих поверхностей подшипника. Если обычные шарикоподшипниковые приводы винчестеров способны выдержать ударные нагрузки до 150g (в нерабочем состоянии, разумеется), то жидкостные гидравлические подшипники спокойно переносят таковые до 1,200g, что подтвердили проведенные Seagate испытания.
По мере повышения частоты вращения пластин винчестера приобрела актуальность проблема шума, возникающего при контакте шариков с направляющими канавками подшипника. Этот вопрос удалось отложить на более далекое будущее, применив в приводе шпинделя жидкостные подшипники, так как в них исключено непосредственное физическое соприкосновение вращающихся металлических поверхностей.
Отсутствие контакта обеспечивает и теоретически бесконечный срок службы приводов с жидкостными подшипниками. Ресурс обычных приводов рассчитывается в часах работы мотора, по истечении которых в металле накопляются усталостные напряжения от постоянного качения шариков по направляющим канавкам подшипника. После этого резко возрастает вероятность заклинивания привода. Естественно, срок службы сокращается и за счет физического износа поверхностей шариков и канавок, что приводит к нарушению их формы, снижению точностных характеристик привода и учащающимся ошибкам при чтении/записи данных с заданной плотностью треков.
Хорошо сконструированный динамический жидкостный подшипник способен быстро гасить любые вибрации как внутреннего, так и внешнего происхождения. Эта способность также чрезвычайно важна для обеспечения правильной записи и чтения данных с дисковых пластин при высокой их удельной плотности.
Таким образом, чтобы привести подсистемы массовой памяти, строящиеся в основном на базе накопителей на жестких дисках, в соответствие с современными требованиями и при этом сохранить их доступность по цене, нужно постоянно совершенствовать не только электронику, но и механику винчестеров. Эти технологии как бы поддерживают друг друга и позволяют обеспечить более высокую производительность и емкость.
Роман Соболенко,по материалам Seagate
Японская фирма Sankyo Seiki Manufacturing Co., Ltd. была основана в 1946 году и с тех пор занимается выпуском прецизионных деталей. Сегодня она лидер в производстве микромоторов, оптических считывающих устройств, устройств чтения магнитных карт, а также промышленных роботов.
Вместе с ней к работам над жидкостными подшипниками была привлечена еще одна известная японская компания - Seiko Instruments, Inc. Она появилась в составе группы Seiko шестьдесят лет назад как компания, специализирующаяся на часовой продукции. Сегодня у нее 75 производственных и маркетинговых подразделений по всему миру, и она занимается уже не только наручными часами, но и информационными устройствами, электронными компонентами, научными приборами и инструментами, высокоточными станками, оборудованием и системами для автоматизации заводского производства.
Четвертой к работам приступила английская компания Taylor Hobson Pneumo, разрабатывающая и выпускающая сверхпрецизионные измерительные инструменты и системы контроля, традиционно поставляемые автомобильной, станкостроительной и аэрокосмической промышленности. Ее продукция пользуется успехом как у крупнейших транснациональных компаний, так и гораздо меньших фирм, поэтому ее исследовательские и сбытовые подразделения размещены не только в Великобритании, но и во многих других странах.
С помощью такого вот межнационального партнерства решаются сегодня ключевые проблемы в компьютерных технологиях, которые спустя короткое время появляются на столе у многих пользователей и становятся привычным явлением. В данном случае фирмы Seagate, Sankyo Seiki, Seiko Instruments и Taylor Hobson Pneumo славно потрудились над разработкой и запуском в производство жидкостных динамических подшипников для приводов жестких дисков - одной из ключевых технологий, необходимой для развития прикладных систем массовой памяти.
Вот как оценивает важность этой технологии Гюнтер Хайне, вице-президент Seagate, выступивший в 1994 году инициатором программы создания жидкостных динамических приводов: "Приводы с жидкостными динамическими подшипниками используются в гироскопах и высокоточных станках на протяжении многих лет. Адаптация этой технологии к применению в накопителях на жестких дисках является значительным достижением с точки зрения как производительности, так и устойчивости к ошибкам, продления жизненного цикла компонент и их себестоимости. Партнерство с другими компаниями мирового класса помогло Seagate добиться превосходных результатов в высокоточной механике и серийном производстве, что сделало эти передовые в техническом отношении приводы сегодняшней реальностью".
И это уже подтверждено практикой. Если помните, две недели назад в "Компьютерной хронике" промелькнуло сообщение о том, что Seagate выпустила новые жесткие диски семейства Medalist Pro, ориентированные на использование в настольных высокопроизводительных персональных компьютерах и мультимедийных системах. Это первые на сегодня диски в своем классе (с интерфейсом АТА), в которых скорость вращения пластин повышена до 7,200 оборотов в минуту. До этого такая скорость была прерогативой дорогих SCSI-накопителей для рабочих станций и серверов, а теперь стала доступна и обычным пользователям. И не последнюю роль тут сыграли новые жидкостные приводы шпинделя, обеспечившие высокую надежность, устойчивость к ударным нагрузкам и вибрации, снизившие шум и трение.
В жидкостных подшипниках, предназначенных для моторов привода пластин винчестера, используется вязкое масло или просто воздух, а не металлические шарики. Благодаря этому такие приводы значительно превосходят по ряду характеристик традиционные шарикоподшипниковые.
Число шариков в подшипниках приводов пластин обычно составляет от 8 до 12. Любые малейшие неточности их формы или формы направляющей канавки, по которой они катятся, при вращении мотора могут послужить причиной неповторяющихся вибраций. Это накладывает некоторые ограничения на допустимую удельную плотность записи треков на дюйм рабочей поверхности пластины, заметно снижая таким образом общую емкость винчестера. К тому же инженеры с машиностроительным образованием вспомнят, что подшипники качения отличаются от подшипников скольжения тем, что при больших частотах вращения у них снижается долговечность и весьма ограничена способность воспринимать ударные нагрузки.
В жидкостных динамических подшипниках вращающиеся части мотора отделены друг от друга пленкой масла, которая действует как поглотитель ударных нагрузок и предупреждает повреждение рабочих поверхностей подшипника. Если обычные шарикоподшипниковые приводы винчестеров способны выдержать ударные нагрузки до 150g (в нерабочем состоянии, разумеется), то жидкостные гидравлические подшипники спокойно переносят таковые до 1,200g, что подтвердили проведенные Seagate испытания.
По мере повышения частоты вращения пластин винчестера приобрела актуальность проблема шума, возникающего при контакте шариков с направляющими канавками подшипника. Этот вопрос удалось отложить на более далекое будущее, применив в приводе шпинделя жидкостные подшипники, так как в них исключено непосредственное физическое соприкосновение вращающихся металлических поверхностей.
Отсутствие контакта обеспечивает и теоретически бесконечный срок службы приводов с жидкостными подшипниками. Ресурс обычных приводов рассчитывается в часах работы мотора, по истечении которых в металле накопляются усталостные напряжения от постоянного качения шариков по направляющим канавкам подшипника. После этого резко возрастает вероятность заклинивания привода. Естественно, срок службы сокращается и за счет физического износа поверхностей шариков и канавок, что приводит к нарушению их формы, снижению точностных характеристик привода и учащающимся ошибкам при чтении/записи данных с заданной плотностью треков.
Хорошо сконструированный динамический жидкостный подшипник способен быстро гасить любые вибрации как внутреннего, так и внешнего происхождения. Эта способность также чрезвычайно важна для обеспечения правильной записи и чтения данных с дисковых пластин при высокой их удельной плотности.
Таким образом, чтобы привести подсистемы массовой памяти, строящиеся в основном на базе накопителей на жестких дисках, в соответствие с современными требованиями и при этом сохранить их доступность по цене, нужно постоянно совершенствовать не только электронику, но и механику винчестеров. Эти технологии как бы поддерживают друг друга и позволяют обеспечить более высокую производительность и емкость.
Роман Соболенко,по материалам Seagate
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 43 за 1997 год в рубрике hard :: hdd
