2.1.3 黏性

由于液体分子间有内聚力，在外力作用下液体流动（或有流动趋势）时，内聚力会阻碍分子相对运动，使分子之间产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的黏性。描述液体黏性大小的物理量称为黏度。在工程机械中，黏度是选择液压油的主要指标：黏度过高，会增大液压油的内部摩擦，从而使液压系统产生高温、增大压力损失和能耗；黏度过低，会增加内外泄漏风险，增大液压泵的动力传递损耗和机械零件的磨损。

1.黏度的定义及物理意义

液体黏性示意图如图2-1所示，两块平行平板之间充满液体，下平板固定不动，而上平板以速度v₀向右运动。由于液体的黏性，紧贴下平板的液体静止不动，即速度为零，而中间各层液体的速度呈线性分布。

根据牛顿液体内摩擦定律，液体流动时，相邻两液层间的内摩擦力F_f与液层接触面积A、速度梯度du/dy成正比，即

式中，μ为动力黏度（N·s/m2）；du/dy为速度梯度。

那么单位面积上的内摩擦力τ，即液层间的切应力可以表示为

式（2-3）表示液体抵抗变形的能力。

2.黏度的表示方法

1）动力黏度

由式（2-2）可知，动力黏度μ是表征流动液体内摩擦力大小的比例系数，其量值等于液体在以单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力，即

在我国法定计量单位制及国际单位制中，动力黏度μ的单位是Pa·s（帕·秒）或用N·s/m2（牛·秒/米2）来表示。

2）运动黏度

液体的动力黏度与其密度的比值称为液体的运动黏度系数或运动黏度，用ν表示，即

液体的运动黏度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量纲，所以被称为运动黏度。在国际单位制中，ν的单位为m2/s，以前沿用的单位为cm2/s（斯，St）和mm2/s（厘斯，cSt）。

1m2/s=104St=106cSt

液压油的运动黏度等级就是以40℃时运动黏度的平均值来表示的，如L-HM32液压油的黏度等级为32，即40℃时其运动黏度的平均值为32mm2/s。国际标准化组织ISO按运动黏度值对液压传动工作介质的运动黏度等级进行了划分，部分液压传动工作介质的运动黏度等级见表2-2。

3）相对黏度

为了更好地认识黏度，将某种液体和人们熟悉的水相比较，提出了相对黏度的概念。

（1）恩氏黏度定义。将体积为200mL、温度为T℃的被测液体流经恩氏黏度计小孔（直径为2.8mm）所用的时间t₁和体积为200mL、温度为20℃的水流经恩氏黏度计小孔所用的时间t₂比值，称为恩氏黏度，用°E来表示。

°E常用的测量温度为20～100℃，相应的恩氏黏度以°E₂₀～°E₁₀₀表示。

（2）恩氏黏度和运动黏度的换算关系。

式中，ν₅₀为某种液体在50℃时的运动黏度；°E₅₀为某种液体在50℃时的恩氏黏度。