润滑脂的主要性能参数是润滑脂的寿命。对于终身密封轴承，润滑脂寿命通常决定轴承寿命。如果可以进行再润滑，则使用润滑脂寿命来计算再润滑间隔。使用一台试验机将多组油脂润滑轴承运行至失效，评估油脂寿命性能，然后使用威布尔统计计算可靠寿命，通常为失效概率为10%的L10寿命或失效概率为10%的L50寿命。失败概率为50%。
不幸的是，由于可用的润滑脂如此之多，润滑脂制造商和轴承制造商无法承受如此大的测试样本量。人们一致认为，润滑脂寿命测试应导致至少5 组轴承失效。
润滑脂寿命始终指定为当轴承在DIN 等标准规定的指定条件下使用FE9 或R0F 试验机运行时，直至润滑脂失效（以指定概率）的小时数。该值对于质量检查很有用，但通常不能量化润滑脂的寿命性能。此外，在其他测试机器上和其他条件下测试相同的润滑脂将产生不同的数据。本文通过一个模型表明，润滑脂寿命能力可以包含在阿累尼乌斯温度Ta 中，该温度代表温度对润滑脂寿命的影响，以及润滑脂寿命因数(GLF)，这是衡量润滑脂能力的指标。在特定温度下延长寿命。这些可以在任何测试机器上进行测量，并将显示如何使用任何测试的结果来量化寿命性能，这应该是润滑脂规格的一部分。该方法与量化轴承寿命能力的方法有相似之处。
轴承疲劳寿命通过承载能力C来量化。轴承寿命可以通过C/P概念来计算，其中轴向和径向载荷被转换成当量载荷，这是轴承应力状况的量度。该概念最初由Lundberg 和Palmgren 提出，至今仍在使用，并在ISO 281 中标准化。长寿命轴承具有高承载能力，即高C 值。根据本标准，球轴承的额定寿命为
以转数表示。因此，可以在任何（合理的）载荷和速度下评估特定轴承的承载能力。油脂不存在这样的模型。除了轴承寿命之外，润滑脂寿命迄今为止仅以特定测试中获得的寿命来表示。本文介绍了GLF的概念，本质上与轴承寿命的概念相同。这将表明，可以在任何常用的润滑脂寿命测试机（例如R0F、R0F、FE9）上或在ASTM车轮轴承测试中测量到相同的值。但重要的是，各种测试中的轴承都是在润滑脂设计的条件下运行的。
因此，首先对这些进行说明。接下来对润滑脂寿命测试进行深入分析。然后将描述最常用的测试方法。本文的主要部分致力于描述润滑脂寿命模型及其推导。然后，GLF 概念将通过两种最广泛使用的测试方法（使用不同尺寸、负载和温度的滚珠轴承）获得的结果来说明。这里使用两种类型的润滑脂：一种是由锂皂稠化剂和矿物基础油组成，以Li/M表示；另一种是由聚脲增稠剂和矿物基础油组成，表示为PU/M。
适当润滑的轴承组将具有较长的使用寿命，因为滚动元件（球或滚子）（至少部分）被润滑膜分开。该薄膜是由弹性变形体之间的流体动力相互作用产生的，因此这种机制称为弹性流体动力润滑（EHL）。最初，轴承内部会发生宏观润滑脂流动（搅拌）。润滑脂是半固态的，根据轴承的速度，润滑脂槽会在很短的时间内形成（开槽），然后在较长的时间内（几个小时）从滚道上清除（清理）。在搅拌阶段，完全浸没状态占主导地位，这意味着接触区的入口充满润滑剂，并且膜厚度不小于Dowson和Hamrock或Nijenbanning等人给出的方程预测的值。然而，在短暂的搅拌阶段后就会出现缺油现象，其中油膜厚度不仅取决于润滑剂的流变性，还取决于其可用性。
稠化剂材料可能仍处于接触区，但较长时间后的供油主要由相对静止的油脂（也称为油库）油分布提供。油会因蒸发、氧化和泄漏而损失。轴承轨道中（主要）油的可用性将缓慢减少，导致油膜变薄并最终导致轴承卡住，由于氧化可能导致润滑性丧失，从而加速了这种效应。剪切会导致机械降解，再次导致油分离性能和流变学的变化。当轴承在这些条件下运行时，可以预测润滑脂的寿命。可能有多种因素会缩短润滑脂的寿命，例如水污染、通过轴承的气流、振动等，但这里不讨论这种复杂性，因为这些条件不会出现在润滑脂寿命测试中。
滚动轴承的润滑脂寿命终止点取决于润滑脂由于上述机制而不再能润滑轴承的点。如果氧化是唯一的降解机制，那么润滑脂的寿命就确定了。在其他降解机制也很重要的情况下，该过程变得更加随机。这是由于非线性流变和三相（空气、油脂和分离油）流动引起的润滑脂流动不均匀，导致润滑脂剪切分布不均匀，从而导致润滑脂降解不均匀。特别是，起始条件的差异（例如初始条件的微小变化）起着重要作用。为了正确测量润滑脂寿命，需要运行多组轴承直至润滑脂失效，并计算出具体的可靠寿命（如L50）。
润滑脂/轴承应在设计或选择的应用条件下长期发挥作用。这会导致测试时间不可接受，因此几乎总是使用加速测试。这意味着测试是在非常高的温度下进行的（但不是太高，如下所述），然后将结果外推到实际寿命。显然，只有当测试条件导致与实际生活中预期相同的故障模式时，才能做到这一点。
如果润滑脂失效仅由氧化引起（这是肯定的），那么寿命离散度将非常小（威布尔斜率高）。在这种情况下，L10是合理且准确的。在实际温度下，由于失效也是由其他退化机制引起的，因此寿命离散性较大，L50的测试精度高于L10。它还随着试验样本的大小而增加。由于一次测试通常只包含5 次失败，因此测试中使用L50 作为润滑脂寿命的衡量标准。本文的图中绘制了L50（包括其90% 置信区间）。有关润滑脂寿命测试数据评估的更多详细信息，请参阅[13]。然后可以假设特定的威布尔斜率来计算其他可靠性寿命。例如，Huiskamp用=2.3的值给出最常用的可靠寿命L10（L10=L50/2.7）。
FE9 试验机在DIN 51821 中标准化。在文献[4] 的试验中，使用角接触球轴承7206，在纯轴向载荷Fa=6 000 N 和温度T=140。然而，通常采用更高的温度。该测试有2 个变体： 开式轴承（变体A）和闭式轴承（变体B）。本文仅考虑封闭式轴承，因为它们使用最广泛，并且开放式轴承在润滑脂寿命测试中并不常用。
R0F试验机尚未标准化，但它是常用的润滑脂寿命试验机，已升级为R0F。 R0F采用标准深沟球轴承6204-2Z/C3，可承受轴向载荷Fa=0.1kN，径向载荷Fr=0.05kN。 R0F配置中，载荷不固定，可选择径向载荷0.9 kN，轴向载荷1.1 kN。 R0F也可以在R0F条件下运行，因此这也是该试验机的标准条件。与FE9 类似，该测试机可以在不同（受控）温度下运行。在R0F 和FE9 中，5 组轴承在一次测试中出现故障。 R0F 中还将测试另外5 组轴承。
ASTM D3336 也称为POPE 测试，与R0F 非常相似。与R0F 中使用类似的轴承6204 和速度（10 000 r/min）。轴向负载22 N
润滑脂寿命与可用润滑脂量成正比。经验法则是用润滑脂填充大约30% 的自由轴承容积。自由体积是轴承的体积减去其钢件的体积（密度=0.007 8 kg/m3），即
(1)
式中， D、d、B分别为轴承外径、内径、宽度，mm； M为质量，kg。向轴承填充体积为Vg 的润滑脂，填充比例为
(2)
在此等式中，对于配备聚合物保持架的轴承，保持架体积被忽略。然而，这不仅被认为很小，而且对于所有轴承来说都是相似的。该模型是通过对6204-2Z深沟球轴承进行R0F试验建立的。该轴承填充了1.5 mL润滑脂，对应f=0.27，因此使用基准润滑脂得到GLF=1的基准值。 FE9测试轴承7206（D=62 mm，d=30 mm，B=16 mm）填充2 mL润滑脂，对应f=0.18。因此，测试结果应乘以0.65。 R0F中使用的7204角接触轴承的外部尺寸与6204深沟球轴承相似。然而，此处使用了更多的润滑脂(2.3 mL)，对应于f=0.4，因此基准润滑脂的使用寿命预计可延长1.7 倍。因此，测试寿命将乘以1.7。
1、 绿色温度窗口
每种润滑脂均设计为在特定温度范围内安全运行。低温极限（LTL）是指润滑脂的刚度如此之高以至于在轴承启动时存在滚动体不旋转、导致打滑和轴承损坏的风险的特定温度。高温极限(HTL) 是增稠剂不可逆地失去其结构的温度。预测润滑脂寿命的窗口更窄。只有润滑机制符合所开发模型的物理定律（润滑脂不应过热），才能预测润滑脂寿命。普遍接受的连续旋转轴承的机构如上所述。
这意味着油应与相对稳定的油库（在轴承肩部上和/或在轴承保持架下）形成的润滑脂基质分离。低温性能极限（LTPL）由油分离实际停止的温度给出，而高温性能极限（HTPL）由润滑脂基体失去将油保持在其结构内的能力或润滑脂软化，导致发生过多泄漏。对于锂皂稠化润滑脂，温度窗口一般为80宽。值得注意的是，由于基础油的粘度随着温度的降低而增加，因此在很低的温度下轴承摩擦力比较大，自感温度大多在50。因此，在极低温度下运行的轴承通常只能在这些条件下运行很短的时间。
LTPL 和HTPL 之间的温度窗口通常称为绿色区域，它根据润滑脂的机械和化学降解来预测润滑脂寿命。在这个区域，润滑脂寿命遵循范特霍夫或阿伦尼乌斯行为，方便地写为
(3)
式中， L50为失效概率为50%时的时间； L50,r是温度T=Tr时的L50。 Ta通常约为15C，这意味着温度每升高15C（在绿色区域），润滑脂寿命将减半。
测试润滑脂时，应考虑绿色区温度窗口。测试几乎总是在加速条件下进行，加速条件不应太极端，以致润滑机制与润滑脂在正常条件下运行的机制不同。因此，润滑脂寿命测试绝不能在绿色区域之外进行。除了执行润滑脂寿命测试（在连续测试中升高温度，直到润滑脂寿命偏离方程（3））之外，没有可用的方法来确定HTPL。这是非常不切实际且成本高昂的，因为需要对大量测试轴承进行多次润滑脂寿命测试。因此，在实践中使用经验法则。
2、变化的温度
由式（3）得到的Ta可以通过两次R0F测试计算出来（当T=T1时，寿命为L50,1；当T=T2时，寿命为L50,2）。
(4)
温度对Li/M润滑脂寿命的影响如图1所示。最佳拟合为Ta=12时。对于其他润滑脂PU/M，将表1中FE9试验结果代入式（4），得Ta=19。该图还显示了带宽为：0.7的实验结果
图1 Li/M 润滑脂的寿命与温度的关系。实验数据显示90% 置信区间。黑线最适合实验数据。灰线代表带宽0.73、变化的载荷
在R0F试验机上测得的载荷的影响如图2所示。测量结果表明，润滑脂寿命与尺寸一的载荷之间存在指数关系，即
图2 Li/M润滑脂的寿命与纯轴向载荷的关系。温度T=130C。灰线代表带宽0.74、变化的转速
为了显示转速的影响，在R0F 条件下评估润滑脂寿命，并在图3 中绘制T=130C 的曲线。该图显示，润滑脂寿命几乎与转速成反比。给出最佳拟合
图3 R0F条件下，T=130下Li/M润滑脂的寿命与转速的关系。黑线最适合
通常的做法是将滚动轴承的转速表示为dmn，它是轴承的平均直径（内径和外径的平均值）与转速的乘积。将转速归一化为典型转速dmn=335 000后，给出转速参数。
(7)
式中，nR为归一化速度。
5、润滑脂类型
GLF 给出了润滑脂类型对润滑脂寿命的影响。标准优质锂基脂为基准，GLF=1。例如，具有双寿命（在相同温度、转速和负载下的绿色温度窗口）的润滑脂，其GLF=2，等等。
6、润滑脂寿命方程
综合载荷、转速、填充量和温度的影响，得到轴向载荷下的润滑脂寿命方程为
(8)
基准润滑脂已在R0F 和FE9 试验机上进行了测试。结果如表2和表1所示。
表2和表1的结果表明，R0F和FE9得到的测试结果的GLF相似。 Li/M 润滑脂还在纯轴向载荷下的R0F 上进行了测试。这些结果如图2 所示，其中也获得了相同的GLF。两种润滑脂的平均GLF如表3和表4所示。通过R0F测试和FE9测试，Li/M润滑脂的GLF均为1。对于PU/M来说，这两种测试方法得到的GLF都是5。
表2 R0F测试结果。 Li/M 润滑脂的平均GLF 为1，PU/M 润滑脂的平均GLF 为5
表3 R0F、C=13.3 kN的ACBB测试结果。填充的修正系数为0.6。因此，Li/M 润滑脂的平均校正GLF 为1，PU/M 润滑脂的平均校正GLF 为3
表4 在不同试验机上得到的最终GLF
例如，一套用于电机轴承的润滑脂的性能是通过其提供长使用寿命或高耐用性的能力来衡量的。这通常被规定为特定试验机在特定条件下获得的特定可靠寿命。然而，润滑脂的测试条件与实际应用中使用的条件并不相同。在过去的50年里，不同的测试方法和测试机器被开发出来，甚至导致了不同的标准。
由于结果似乎不一致，因此对各种测试方法的可靠性进行了大量讨论。本文表明，通过不同方法得出的润滑脂寿命不应以小时表示，而应以与基准相比的性能表示。性能参数显然应该是真实的润滑脂性能，与轴承尺寸、温度和转速无关。此外，性能系数应该可以预测润滑脂在电动机等应用中的性能。这是通过采用纯轴向载荷下的润滑脂寿命模型来实现的。本文论证了润滑脂寿命性能可以用GLF来表示，适用于任何试验机或试验条件。参数定义为
式中， C/Fa 为归一化负荷。此公式适用于填充了使用公式(1) 计算的27% 自由体积的球轴承。由于不包括保持架的体积，并且不同的测试方法使用不同类型和体积的保持架的不同轴承，可能会存在一些偏差。然而，与实验的准确性相比，这种影响很小。当然，重要的是在润滑脂不会过热的条件下进行测试。因此，进行试验时，温度不超过HTPL，转速不超过轴承的参考转速，载荷不能太高，以致失效不是由润滑脂寿命引起，而是由轴承疲劳引起。生活。
GLF 的精度取决于测试条件和所使用的测试机器。如果在120下进行测试，则Ta的选定值无关紧要，R0F和FE9测试机的GLF精度将为0.5。对于偏离此的测试温度，精度可估计为1。可以通过增加试验次数来提高准确性。值得注意的是，在R0F试验机上进行ACBB测试时，观察到PU/M存在偏差。对此没有任何解释，因为使用Li/M 润滑脂的ACBB 在R0F 上测量的结果与DGBB 在R0F 和FE9 上测量的结果相似。这可能是由于批次质量的变化造成的。该模型是基于DGBB测试的工程模型，因此尽管适用于FE9轴承/测试，但应用于ACBB时其可靠性有些不确定。因此，建议建立类似于式（4）的ACBB润滑脂寿命方程。
可以对主要采用径向载荷的试验机进行类似的分析。这一概念还可用于确定润滑脂的高温性能极限。如果温度超过此限制，根据方程（9）测量的GLF将开始偏离较低温度下的值。预计对于极低速和/或高速和大型轴承，润滑机制将有所不同。然而，这种不确定性不适用于润滑脂寿命测试，润滑脂寿命测试总是在中速下的中小型轴承上进行。
本文的研究表明，润滑脂寿命性能可以仅用2个参数（GLF和Ta）来表达。一般为10Ta20。 GLF是决定润滑脂质量的主要因素，其中GLF=1为优质锂基润滑脂。润滑脂寿命与该因素成正比。这一概念适用于任何试验机或条件，前提是试验在润滑脂设计的温度范围内进行，即LTPL T HTPL，转速低于参考速度，轴承尺寸等效对于本文中使用的那些，负载大小是保证润滑脂失效而不是轴承疲劳寿命失效。该因素应取代润滑脂寿命性能，后者通常在特定测试机器上以小时为单位表示。该系数可以在任何主要承受轴向载荷的滚珠轴承试验机上测量，甚至可以在载荷（纯轴向载荷）、转速和温度恒定的任何电动机上测量。
