一、先给结论：转速有硬上限
滚珠丝杠的转速不是想提多高就多高，存在一个临界转速。接近这个转速，丝杠会开始横向振动，也就是共振。
共振一旦发生，振动幅度会迅速放大，噪音、发热、精度全部恶化，严重时丝杠会弯曲甚至断裂。
所以高速设备的选型，第一步不是看推力，而是校核临界转速。
滚珠丝杠的临界转速，样本上通常会给一条曲线，按长度和直径查。
曲线是在标准支撑条件下测的，实际要打折。很多选型表只写允许线速度，不写转速，要自己换算。
二、临界转速和什么有关
临界转速主要和三个因素有关：丝杠的安装长度、公称直径和支撑方式。
长度越长，临界转速越低，而且是按长度的平方下降。行程翻一倍，临界转速可能降到四分之一。
滚珠丝杠的长度一旦定死，临界转速就很难改，除非换支撑。
直径越大，临界转速越高，抗弯能力更强。同样的行程，加大一号直径，转速上限能明显提升。
临界转速还和丝杠的安装方式有关，自由端越长，越容易振。
空心丝杠能减轻重量，对高速有利，但刚性会下降。
三、支撑方式的影响
支撑方式决定了丝杠端部的约束条件。一端固定一端自由，临界转速最低；一端固定一端支撑，居中；两端固定，最高。
这也是长行程高速设备常用两端固定的原因。约束越强，丝杠越不容易横向振动。
选型时不要只看丝杠参数，支撑结构要一起考虑。同样的丝杠，换一种支撑方式，允许转速可能差一倍。
两端固定的结构，预拉伸也能提高临界转速。
中间支撑适合超长行程，但安装和防护更复杂。
四、导程和线速度的换算
设备工程师常说的是线速度，比如每秒一米。丝杠选型要看的是转速，两者通过导程换算。
线速度等于导程乘以转速。同样的线速度，导程越大，需要的转速越低，越不容易碰到临界转速。
所以高速长行程设备，常选大导程丝杠。代价是推力下降，电机转矩要重新核算。
导程换算时注意单位，线速度用米每秒，转速用转每分。
换算错了，选型全错。大导程丝杠的推力小，电机选型要重新算。
五、超过临界转速会怎样
最直接的表现是振动和噪音。运行到某个速度点，设备突然开始抖，换个速度就正常，这是共振的典型特征。
长期在临界转速附近运行，丝杠会疲劳，轴承和螺母的载荷也会异常，寿命明显缩短。
有些设备不是一直超速，而是加减速过程中短暂经过共振区。这种短时共振同样有害，调试时要避开。
共振还会让编码器读数波动，表现为位置跳变。
振动还会通过机架传到其他工位，影响面比想象中大。
共振状态下继续运行，滚珠丝杠的寿命会快速消耗。
六、怎么选：校核和留余量
选型时先算出最高工作转速，再对照样本上的临界转速，留出安全余量。一般建议工作转速不超过临界转速的八成。
如果余量不够，有几种办法。加大丝杠直径，提高临界转速；改支撑方式，增加端部约束；加大导程，降低所需转速；长行程还可以加中间支撑。
这些办法各有代价，直径大了惯量和成本上去，导程大了推力下降，中间支撑增加结构复杂度。要按实际工况权衡。
校核时按最高转速算，不是按常用转速算。
留余量不是保守，是给温升和磨损留空间。
滚珠丝杠的最高转速，要按电机和联轴器的能力一起校核。校核表要留档，选型评审时带上。
七、结语
滚珠丝杠的临界转速，是高速设备选型的第一道门槛。长度、直径、支撑方式三个变量，决定了转速上限。
滚珠丝杠的临界转速校核，是选型阶段就该做完的事，不是装完再补。
校核一步都不能省。选型前先算一遍。
你们设备上有没有遇到过某个速度点特别抖的情况？评论区聊聊，我帮你判断是不是共振。
