Динамическое взаимодействие магнитной головки с лентой Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция физики

УДК 658.512.2.011.56

С.П. Малюков

ДИНАМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКИ С

ЛЕНТОЙ

При эксплуатации аппаратуры магнитной записи различного назначения с течением времени происходит нарушение нормальной работы, при этом ухудшается качество выходного сигнала и точность передаваемой информации. Контактная пара «головка - лента» является чрезвычайно важным фрикционным узлом, как бы задающим «тон» в дальнейшем прохождении качественного выходного сигнала.

Цель данной работы - исследование динамики кинематической системы «магнитная головка - лента» с учетом износа головок. На процессы трения и износа в области взаимодействия магнитной головки с лентой влияет множество различных факторов. Преобладающими являются: физико-механические свойства лент и материалов магнитных головок, микрогеометрия рабочих поверхностей лент и головок, параметры и режим работы лентопротяжных механизмов (ЛПМ), распределение давлений на грани, . -лучены при исследовании специальных образцов и макетов магнитных го.

и зарубежных магнитных лент, в том числе металлические и биметаллические ленты [1].

Способ измерения износа определялся по величине потерь в весе образца после прогона ленты в течение определенного времени. На основании полученных замеров строили график в координатах «весовой износ -время испытаний», который позволяет установить характер процесса изнашивания и определить постоянство интенсивности изнашивания. Сопоставление полученных кривых между собой или с кривой какого-либо из, , -тельной износостойкости того или другого материала [2].

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и на рис. 1. Повторяемость результатов при испытаниях можно считать удовлетворительной, так как отклонение отдельных замеров в одном испытании и от образца к образцу не превышало ±4% от среднего.

Таблица

Износостойкость конструкционных материалов магнитной головки

Материал Весовой износ за период времени Тип ленты

10 ч 20 ч 30 ч 40 ч

Феррит 500НТ 0,0134 0,0254 0,0402 0,0520 В4502 - 12

0,0137 0,0270 0,0431 0,0576 6

Окончание таблицы

Материал Весовой износ за период времени Тип ленты

10 ч 20 ч 30 ч 40 ч

Феррит 1000НТ 0,0149 0,0310 0,0491 0,0643 В4502 - 12

0,174 0,0373 0,0546 0,0715 6

Феррит 2000МТ 0,204 0,0415 0,0603 0,0812 В4502 - 12

0,0217 0,0462 0,0675 0,0937 6

Стекло 0,0143 0,0310 0,0484 0,0607 В4502 - 12

, -

риалов с помощью магнитофонной ленты, хотя и приближает к условиям реальной эксплуатации МГ, однако очень трудоемок и длителен во времени, поэтому весьма актуальным является исследование динамики кинема-

феррит 2 ООО [VIТ

феррит ■ ОООНТ

феррит

500НТ

11 1* го эо 40 Времм

испытаний, чае

Рис.1. Зависимость износа образцов феррита и стекла от времени

испытаний

Истирание лентой типа В4502-12 Истирание абразивной лентой типа 6

Динамическая система представляется как система материальных точек. Рассматривается поступательное движение точки, взаимосвязанной с лентой, масса которой равна приведенной массе узла. Таким образом, исследуемую систему можно представить как систему поступательного дви-, ,

тическои системы «головка - лента» с учетом износа головок.

сопротивление растяжению и находящейся под действием приложенных .

упрощения анализа и расчетов учитывались только тангенциальные составляющие упругих и диссипативных параметров контакта «головка - лента» (Ск, Ук) [3].

Тогда система дифференциальных уравнений, описывающая динамическую модель «головка - лента», имеет следующий вид:

тх 1 + 2( у + ук)х 1 + (2С + С к )х 1 — ух 2 - Сх 2 = ух (г) + Сх (г) — 2С А - уку ■ /Ы ; (1) — ух 1 — Сх 1 + ух 2 + Сх 2 = —С А ,

где С, Ск - коэффициенты жесткости ленты и контакта; у, ук - коэффициенты демпфирования; т - приведенная масса ленты; х© - продольные колебания за головкой; х1, х2 - продольные колебания ленты;

- ;

V - скорость движения;

/ - коэффициент трения пары.

Для определения дифференциального уравнения, связывающую продольные колебания ленты, измеренные перед головкой, с продольными колебаниями ленты за головкой, т.е. считая входным сигналом х©, а выходным координату х2, на основе полученной системы (1) определялась передаточная матрица системы и далее по передаточной матрице найдено дифференциальное уравнение между х© и х2:

т 7х 2 + (72 + ТУ к + тС ) х 2 + (2ТС + 7С к + 7кС ) х 2 + (С 2 + СС к ) х 2 =

= у2&( г) + 2]Сх (г) + С2 х (г) + аС — (2С + Ск) А С .

(2)

Для определения коэффициентов дифференциального уравнения использован метод наименьших квадратов. После несложных преобразова-

, (2) -

дится к виду:

Г У .. .2Л

—х 2 + х

С 2

V

^2 +

£

С

2 х 2

А =

(3)

— т ух 2 — тС х 2 + У х (г) + 2^Сх (г) + С х (г) + аС — (2С + С к )А С;

где А2 = 2 + 7Ск +7кС; А3 = С 2 + ССк .

(3) :

А

L

С

Кхх (Т) + Кх,х (Т)

+ А

7 ■■

КХ2х (Т) — С? Кх2х (Т)

= т %х^х (т) — тСК (т) + у К^ (т) + 2тСКхх (т) + С Кхх (т). (4)

Так как корреляционные функции вычисляются по центрированным реализациям процесса, то среднее значение х© равно нулю. Обозначим

х

2

коэффициент при А2 через ф1(т), при А3 через ф2(т), а правую сторону уравнения через у(т).

(4) :

(Р1(Т)А +ф2(т)А3 =у(Т) . (5)

А2 А3,

т точкам значениям корреляционных функций Кх 2х(т), Кхх(т) и их производных при условии, чтобы отклонение функции у(т), вычисленной в любой точке от значения той же величины, определенный по формуле (5), было мини.

За меру отклонения при этом принималась сумма квадратов уклонений ет и наилучшими коэффициентами считались те, для которых сумма квадратов отклонений сводилась к минимуму.

£т = А2?1 (тт ) + АзФ2(т„ ) — ¥(т„ ) . (6)

С учетом необходимых условий экстремума функции нескольких переменных решалась нормальная система уравнений для отыскания коэффи-.

Т,^21(тт У^т )?1(тт ) — Е ^ (Гт )^2 (тт ^Гт )?2 (тт )

А т=1__________т=1_______________т=1_______________т=1_____________ ; (у)

2 т т т ’

Е?12(тт )Е^22(тт ) — 2Е?1(тт )?2(тт )

т ___ ___ ___

X (р!^(тт )Х У(тт )Ф2 (тт ) — X ^ (*т )^2 (тт )Х У(Хт Ж (Хт )

А ___ т=1_________т=1_________________т=1_______________т=1_______________ (8)

3 т т т ' ' '

X (Р1^(тт )Х (Р22 (тт ) — 2Х?1 (тт )^2 (тт )

т=1 т=1 т=1

По полученным значениям корреляционных и взаимокорреляционных функций определены параметры жесткости и демпфирования. В результате расчета установлено некоторое увеличение коэффициентов жесткости и демпфирования в случае изношенной магнитной головки, обусловленное увеличением контурной площади касания и давлений на краях контактной площадки, что, в свою очередь, сказывается на изменении выходных параметров. Предложены рекомендации по выбору оптимальной геометрии головок, материалов и конструкций лентоприжимных устройств [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Цесарский АЛ., Маслов А.И. Выбор конструкционных материалов для магнитных головок высокоплотной записи // Техника кино и телевидения. 1991, №11. С.16-20.

2. . . -писи. М.: НИИ ЭИР. // Сб. рефератов депонированных рукописей. №6. 1992.

3. . ., . ., . . -

ния магнитных головок во времени // Вопросы радиоэлектроники. Вып. 9, 1972.

т

т

т

т

т=1

т=1

т

т

т