【润滑百科】粘度是个有趣的话题

粘度是个有趣的话题。

讲这个之前，先看看“内力”的概念，一个流体被外部改变要发生变形时，其内部任意截面的两个方向上出现的作用力，称为内力。通俗地理解，你去打别人，可人家是个练家子，能用力挡住，这就叫做内力。内力是考察于特定截面积上的，如果人家将内力集中于手掌阻挡你，而你却打人家脑袋，这就悲剧了。

内力又可分解成与截面相切（平）的力叫做切线力，也叫剪切力；而垂直于截面的力叫正力，也叫法向力。怎么会有两个方向呢，因为力和我们截取的平面不一定是平行的，这样力就可以分解成垂直的两个方向。

应力的概念，所考察的截面某一点单位面积上的内力，叫做应力，单位N/㎡。

说到这里，已经出现了正向应力和剪切应力（Shear Stress）的概念了。正向应力咱们很少用，但剪切应力是咱们要讲的。

举个例子，水管中的水，咱们可以把水想象分成无限的薄层，在流体流通的横截面上，就会产生速度差，如下图：

这时，剪切速率=流速差/所取两液面的高度差

速度的单位m/s，高度的单位m，那么剪切速率的单位是1/s,也写作S-1。

说到这里，估计有人烦了，这和粘度什么关系？

别急，粘度马上来了，这些先决条件要清楚，后续有大量和它们有关系的工作条件。

而且，这里之所以花些笔墨来介绍以上两个定义，是因为这是粘度测试的基础，尤其是旋转粘度仪原理。

剪切速率与剪切应力间具有如下关系：（F/A）=η（dv/dx），此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度。这里，F: 剪切力，A：面积，dv/dx:剪切速率。

这个公式是牛顿同学发现的，后来人们发现牛顿的这个理论有时候也不对，那么，就把符合这个公式的流体叫做牛顿流体，而不符合这个定律的流体就叫做非牛顿流体。通俗地说，水就是典型的牛顿流体，而搅匀了的生鸡蛋就是非牛顿流体。对于咱们润滑油来说，没有VIM的油品基本都是牛顿流体，而具有VIM的则都是非牛顿流体。

牛顿流体的定义：剪切应力和剪切速率呈线性关系，粘度不随着剪切速率而改变的流体。

动力粘度（dynamic viscosity），也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，定义为应力与应变速率之比，其数值上等于面积为1m2相距1m的两平板，以1m/s的速度作相对运动时，因之间存在的流体互相作用所产生的内摩擦力。单位为N·s/㎡(牛顿秒每米方），即Pa·s（帕秒）。

工程上也常用泊（P）和厘泊(cP, Centipoise)作单位，这些单位的换算关系如下：1Pa.s=1000cP=1000mPa.s=10P

请问，这个大家是否眼熟，这里的动力粘度其实就是剪切粘度η，在定义里我们将所有的单位数据都定义为1。

按定义来说，动力粘度的定义为流体之间的内摩擦力，这个参数才是粘度的真实老大，而咱们经常说的油品粘度往往都不是动力粘度。

不只在润滑油行业，在几乎所有的流体里，动力粘度的测量都是很广泛的，大家所熟悉的如发动机油扫描粘度SBV、车辆齿轮油的低温粘度等都是测试动力粘度。这个公式是基本。因此，不理解动力粘度，后续将严重影响对粘度的理解。

运动粘度的概念是这样的，动力粘度是需要有一定的外力条件下成形的，如果没有外力，那就谈不上粘度了，因为没有任何的相对运动，属于平衡状况。

可运动粘度不一样，运动粘度表征是假设没有外力，只靠流体的重力区分流体的粘稠度，也就是说，外力就是自身的重力，因此运动粘度表征是在重力作用下，不同的流体的流动情况，大家看到的所有测运动粘度的设备都是基于这个原理的。

说到重力作用影响流动，除了流体内部摩擦的阻力以外，还有一个重要的参数就是密度，如水银和水在重力的作用下肯定有很大的差别，但这种差别可能更多的体现在密度上，因此咱们需要解决密度这个变量，因此动力粘度的定义就出来了：简单的说，就是动力粘度/密度=运动粘度，运动粘度单位为(m2)/s，有兴趣的可以推演一下单位的换算，请注意，这个单位其实没什么意义。

常用的还有另外的一个单位是Stokes，叫做斯，还有一个更小的叫做“Centistokes”读作“厘斯”），这几个单位的换算m2/s=1*104 Stroke=1*106 cst=1*106mm2/s。

换算单位：动力粘度 mpa/s，运动粘度：mm2/s，密度单位g/cm3

大家常说的多少多少的粘度，其实说的是运动粘度，但有很多的应用，重力的作用其实都不大，比如低温下的发动机油，但为什么大家都习惯说运动粘度呢？是因为这个指标更容易测试，还很准确。而动力粘度则不容易测，但对发动机油来说，有些条件下的动力粘度是非测不可的，如CCS，MRV，HTHS粘度。看到了吧，J300里面总共4个粘度指标，3个都是动力粘度，只有1个是运动粘度，可能大家更喜欢说运动粘度（30、40、50等）。我们再提一提在什么条件下测试哪一类粘度。