车载移动监控终端应用在颠簸、振动、摇摆等恶劣环境下,要保证设备长期稳定工作,对减振加固技术提出了较高的要求,尤其是对硬盘减振加固技术是该系统重点难题。
产品的硬盘减振加固技术基于中国电子科技集团第52研究所军工技术。我公司结构设计人员在军工结构设计专家的指导下,参照军用标准(GJB367A-2001国军标军用通信设备通用规范),自主研发设计硬盘加固模块。产品通过大量的环境测试,目前达到并超过了相关军用车载设备的要求。
硬盘驱动器振动失效原因分析
硬盘工作时,磁盘高速旋转,磁头依靠空气的阻力悬浮于盘面上面,伺服机构驱动磁头沿着盘面的径向移动,实现对磁盘进行读/写。为了保证磁头对盘面记录信号的敏感性,磁头与盘面的间隙变得很小,一般在20~50nm 之间。硬盘工作时磁头和盘片距离非常小,易受到外部环境的影响。
外部振动可能导致硬盘出现以下问题:
㈠、定位失效,为保证磁头能准确定位于盘面的某一磁道,伺服机构必须能控制磁头精确地移动,任何对硬盘驱动器的扰动都会引起磁头定位的偏差,偏差大到一定值后会造成磁头不能准确定位,造成读/写失效。
㈡、物理损坏,强烈的外部冲击会使硬盘的磁头发生振动,并与盘片发生拍击,产生致命的微小碎屑,导致硬盘的损坏。
硬盘受外部振动影响导致损坏示意图
二、硬盘减振加固技术分析
根据上述振动引起硬盘失效原因的分析我们可以得出结论:对硬盘保护措施是尽量减少外部冲击和硬盘共振。硬盘减振加固技术原理是使用隔振材料吸收外部振动能量,避免硬盘受到猛烈的冲击。
三、不锈钢丝绳和阻尼橡胶为原料的减振加固技术
本技术采用不锈钢丝绳减振器和阻尼橡胶减振器作为原料。使用一根不锈钢钢丝绳与上下两块夹板绕制成不锈钢丝绳减振器,其刚度和阻尼取决于钢丝绳直径股数、长度、圈数、缠绕方式及松紧程度,阻尼特性与隔振器变形有关。阻尼橡胶制作成特殊的形状阻尼橡胶垫(阻尼橡胶减振器);钢丝减振弹簧和阻尼橡胶垫安装在硬盘盒的周边部分;可在上下前后左右六个方向与硬盘盒固定。
减振加固模块示意图
减振加固技术通过国家电子计算机外部设备质量检测中心严格的检测:包括振动、冲击、碰撞等试验。系统还通过了在山路、乡村公路、石子路等较差的路面环境下进行车辆振动随机测试,试验证明本系统可以在四级公路(乡村公路)上正常使用。
四、减振加固技术的特点
1、同时具有优良的减振和抗冲击性能;
2、利用钢丝之间的摩擦和变形产生非线性阻尼,可以大幅度吸收振动能量;
3、刚度渐软的非线性,设备正常工作时变形小,设备稳定;
4、结构紧凑,占用空间小、能在狭窄场合安装使用,更换操作方便。
5、可以大幅度吸收高频和低频振动;
6、强冲击下只发生弹性变形,不产生永久变形;
7、采用了不锈钢丝绳及不锈钢夹板,耐高温,抗腐蚀,不受盐雾、油液、有机溶液的影响;
8、传递率大大低于传统减振器;
9、兼顾了弹性支承元件隔振、缓冲、降低高频结构噪声的三大功能;
10、性能稳定,寿命长,一般不需更换;
11、其特有的绳结构,抑制了通常的金属隔振器很难避免的高频波动效应;
12、具有明显的非线性特性,在抗冲击、被动隔振等方面具有其它隔振装置无法比拟的优良特性。
13、具有变频特性。周围的环境振动非常复杂,频率成分很多,不可能完全避开环境振动频率。采用一般的隔振器无能为力,而采用钢丝绳隔振器可有效地抑制共振。当外界激励频率接近隔振器固有频率,振幅放大时,钢丝绳隔振器逐渐变软,使固有频率远离激振频率,钢丝绳隔振器的变频特性自动地改变固有频率,避免共振。