运动粘度是流体在重力作用下对流动的内部阻力的量度。它是通过测量以秒为单位的时间来确定的，该时间是固定体积的流体在严格控制的温度下通过已校准粘度计内的毛细管在重力作用下流过已知距离所需的时间。
该值转换为标准单位，例如厘沲 (cSt) 或平方毫米每秒。粘度报告仅在报告进行测试的温度时才有效 - 例如 23 cSt 在 40 摄氏度。
在用于废油分析的所有测试中，没有一个测试能提供比粘度更好的测试可重复性或一致性。同样，对于有效部件润滑而言，没有比基础油粘度更重要的特性了。然而，粘度比表面上看到的要多。粘度可以测量并报告为动态（绝对）粘度或运动粘度。两者很容易混淆，但有很大不同。
大多数使用的油分析实验室测量和报告运动粘度。相比之下，大多数现场粘度计测量动态粘度，但被编程为估计和报告运动粘度，因此报告的粘度测量值反映了大多数实验室和润滑油供应商报告的运动学数据。
鉴于粘度分析的重要性以及用于筛选和补充非现场实验室油品分析的现场油品分析仪器的日益普及，油品分析师必须了解动态和运动粘度测量之间的区别。
一般来说，粘度是流体在给定温度下的流动阻力（剪切应力）。有时，粘度被错误地称为厚度（或重量）。粘度不是尺寸测量，因此将高粘度油称为稠油而将粘度较低的油称为稀油是具有误导性的。
同样，为趋势目的报告粘度而不参考温度是荒谬的。必须定义温度以解释粘度读数。通常，如果需要粘度指数，则在 40°C 和/或 100°C 或两者下报告粘度。
有几个工程单位用于表示粘度，但迄今为止最常见的是运动粘度的厘沲 (cSt) 和动态（绝对）粘度的厘泊 (cP)。40°C 时以 cSt 为单位的运动粘度是 ISO 3448 运动粘度分级系统的基础，使其成为国际标准。
通过记录油在重力作用下穿过毛细管孔口的时间来测量运动粘度。运动粘度计管的孔口产生固定的流动阻力。不同尺寸的毛细管可用于支持不同粘度的流体。
使用为每个管提供的简单校准常数，可以将流体流过毛细管所花费的时间转换为运动粘度。
动态粘度测量为当外部和受控力（泵、加压空气等）迫使油通过毛细管或物体被外部和受控力迫使通过流体时的流动阻力，例如由电机驱动的主轴。在任何一种情况下，都会测量作为输入力函数的流动（或剪切）阻力，这反映了样品对施加力的内部阻力，或其动态粘度。
绝对粘度计有几种类型和实施例。绝对粘度测量已用于机械润滑领域的研究应用、质量控制和油脂分析。
这些方程看起来简单而优雅，但它们只适用于所谓的牛顿流体。此外，流体的比重必须在趋势期间保持恒定。在废油分析中，这些条件都不能假定为恒定，因此分析人员必须了解可能发生变化的条件。
牛顿流体是在所有剪切速率下保持恒定粘度的流体（剪切应力随剪切速率线性变化）。这些流体被称为牛顿流体，因为它们遵循艾萨克牛顿爵士在他的流体力学定律中建立的原始公式。然而，有些流体的行为并非如此。通常，它们被称为非牛顿流体。牛顿流体包括气体、水、油、汽油和酒精。
一组称为触变的非牛顿流体在废油分析中特别受关注，因为触变流体的粘度随着剪切速率的增加而降低。触变流体的粘度随着剪切速率的降低而增加。对于触变流体，凝固时间可以增加表观粘度，就像润滑脂一样。非牛顿流体的例子包括：
剪切增稠液体：粘度随着剪切速率的增加而增加。例如，将玉米淀粉放入水中搅拌后，会随着时间的推移开始感觉变稠。
剪切稀化液体：粘度随着剪切速率的增加而降低。墙壁油漆就是一个很好的例子。当你搅拌油漆时，它变得更加流畅。
触变液体：搅拌时粘度降低。常见的例子是番茄酱和酸奶。一旦摇动，它们就会变得更加流畅。当被单独留下时，它们会恢复到凝胶状状态。
流变液体：搅拌时变得更粘稠。一个常见的例子是打印机墨水。
| 运动粘度：牛顿和非牛顿流体 | |
|---|---|
| 牛顿流体 | 非牛顿流体 |
| 气体 | 剪切增稠液体（更高的剪切速率，更高的粘度） |
| 水 | 剪切稀化液体（更高的剪切速率，更低的粘度） |
| 油 | 触变性液体（搅拌时粘度降低） |
| 汽油 | 流变液体（搅拌时变得更粘稠） |
| 酒精 | |
想象一下，你面前有两个罐子——一个装满蛋黄酱，另一个装满蜂蜜。用魔术贴将两个罐子固定在桌子表面，想象自己将相同的黄油刀以相同的角度和相同的深度浸入每种液体中。想象一下，在保持相同攻角的同时，以相同的转速转动刀具来搅拌两种流体。
这两种液体中哪一种更难搅拌？你的答案应该是蜂蜜，它比蛋黄酱更难搅拌。现在想象一下从桌子上的 魔术贴上取下罐子，然后将罐子翻过来。哪个流出罐子更快，蜂蜜还是蛋黄酱？你的答案应该是亲爱的；将罐子侧放，蛋黄酱根本不会流动。
哪种液体更粘稠，蜂蜜还是蛋黄酱？如果你说蛋黄酱，你是对的……至少部分是对的。同样，如果您说亲爱的，那您是部分正确的。出现明显异常的原因是，当在两种物质中旋转刀具时，剪切速率会发生变化，而将每个罐子侧向转动只是测量流动的静态阻力。
因为蜂蜜是牛顿流体，而蛋黄酱是非牛顿流体，所以蛋黄酱的粘度会随着剪切速率的增加或刀的旋转而下降。搅拌使蛋黄酱受到高剪切应力，使其屈服于强制作用。相反，简单地将罐子放在一边会使蛋黄酱受到低剪切应力，导致粘度几乎没有变化，因此它往往会留在罐子里。
传统上无法测量非牛顿流体的粘度。相反，必须测量表观粘度，这要考虑进行粘度测量时的剪切速率。（参见图 4）就像粘度测量只有报告测试温度才有意义一样，表观粘度测量也没有意义，除非报告测试温度和剪切速率。
例如，从未报告过润滑脂的粘度，而是以厘泊 (cP) 为单位报告润滑脂的表观粘度。（注：粘度可能报告用于制造润滑脂的基础油，而不是成品的粘度。）
一般而言，如果流体由一种悬浮（但未化学溶解）在主体流体中的物质组成，则该流体是非牛顿流体。为此，有两个基本类别，乳液和胶体悬浮液。乳液是两种不混溶液体的稳定物理共存。蛋黄酱是一种常见的非牛顿流体，由乳化成油的鸡蛋组成，油是宿主流体。因为蛋黄酱是非牛顿型的，所以它的粘度会随着施加的力而降低，因此很容易涂抹。
胶体悬浮液由稳定悬浮在宿主流体中的固体颗粒组成。许多涂料是胶体悬浮液。如果涂料是牛顿型的，要么容易铺展，粘度低就流走；要么铺展困难，留下刷痕，但粘度高不流走。
因为油漆是非牛顿的，它的粘度在刷子的作用下会下降，但当刷子被拿走时会恢复。结果，油漆相对容易扩散，但不会留下刷痕，也不会流淌。
动态粘度决定了油提供的油膜厚度。运动粘度只是一种方便的尝试来估计油可以提供的膜厚程度，但如果油是非牛顿的，则意义不大。
许多润滑剂配方和条件会产生非牛顿流体，包括：
粘度指数 (VI) 改进剂添加剂-多级 矿物基发动机油（天然高 VI 基础油除外）采用弹性添加剂配制而成，该添加剂在低温下是致密的，在高温下会随着流体溶解能力的增加而膨胀。因为这种添加剂分子不同于主体油的分子，所以它以非牛顿方式表现。
水污染- 油和游离水不会混合，无论如何也不会发生化学反应。但在某些情况下，它们会结合形成乳液，就像前面讨论的蛋黄酱一样。任何见过看起来像加了奶油的咖啡的油的人都可以证明这一点。虽然看起来有悖常理，但当水污染乳化到油中时，实际上会增加运动粘度。
热降解和氧化降解副产物- 许多热降解和氧化降解副产物是不溶的，但在稳定的悬浮液中由油携带。这些悬浮液会产生非牛顿行为。
烟灰- 常见于柴油发动机中，烟灰是一种颗粒，会在油中形成胶体悬浮液。该油的分散剂添加剂旨在防止烟灰颗粒聚集和生长，有助于形成胶体悬浮液。
如果要使用可变剪切速率绝对粘度计（例如，ASTM D4741）测量上述这些常见的乳液或胶体之一的绝对粘度，则测量值会随着剪切速率的增加而降低，直至达到稳定点.
如果将这种稳定的绝对粘度除以流体的比重来估计运动粘度，则计算值将与测量的运动粘度不同。同样，图 3 中的方程仅适用于牛顿流体，而不适用于上述非牛顿流体，这就是出现这种差异的原因。
牛顿流体的绝对粘度和运动粘度与流体比重的函数有关。装有样品油的灯泡在消除真空时释放，然后产生一个压头，驱动油通过毛细管。
可以假设所有流体都会产生相同的压头吗？不，压力是流体比重或重量相对于相同体积水的重量的函数。大多数烃基润滑油的比重为 0.85 至 0.90。然而，随着时间的推移，这会随着油的降解或被污染（例如乙二醇、水和磨损金属）而改变，这会在绝对粘度和运动粘度测量之间产生差异。
考虑表 2中提供的数据。每个新的石油情景都是相同的，在这两种情况下，绝对粘度增加了 10%，通常是粘度变化的谴责极限。在情景 A 中，比重的适度变化会导致测量的绝对粘度和运动粘度之间存在轻微差异。
这种差异可能会稍微延迟换油警报的响起，但不会造成太大的错误。但是，在场景 B 中，差异要大得多。在这里，比重显着增加，导致运动粘度增加 1.5%，而用绝对粘度计测量增加 10%。
这是一个显着差异，可能导致分析师将情况确定为不可报告。所犯的错误是在两种情况下都假设流体保持牛顿流体。
由于形成非牛顿流体的可能性很多，石油分析师和润滑油技术人员真正感兴趣的参数应该是绝对粘度。它决定了流体的膜厚和部件表面的保护程度。为了经济、简单以及新的润滑油测试程序通常用于旧油分析这一事实，油的运动粘度是用于趋势分析和制定润滑油管理决策的测量参数。然而，在某些情况下，这可能会在确定油的粘度时引入不必要的错误。
这个问题可以简化为简单的数学。如图 3 中的方程式所示，绝对粘度和运动粘度与油的比重有关。如果粘度和比重都是动态的，但只测量了一个，则会出现错误，并且运动粘度将无法准确评估流体绝对粘度（感兴趣的参数）的变化。误差量是未测量参数，即比重的变化量的函数。
从关于粘度测量的讨论中可以得出以下结论：
假设实验室通过运动学方法测量粘度，将比重测量添加到常规实验室油液分析程序将有助于消除这一变量，因为它是根据测量的运动粘度估计绝对粘度的变量。
使用现场粘度计时，不要在实验室的运动粘度计和现场仪器之间寻求完全一致。大多数这些设备测量绝对粘度 (cP) 并应用算法来估计运动粘度 (cSt)，通常保持比重恒定。考虑在 cP 中对现场粘度计的结果进行趋势分析。
它是被测量的参数，它有助于区分现场趋势与实验室使用运动粘度计产生的数据的趋势。不要试图在现场和基于实验室的粘度测量之间取得完美的一致。这是徒劳的，产生的价值很小。充其量，寻找松散的相关性。始终使用相同的粘度计对新油进行基准测试您正在使用在用油。
认识到对于给定的运动粘度，非牛顿流体不能提供与具有相同运动粘度的牛顿流体相同的薄膜保护。由于非牛顿流体的粘度会随剪切速率而变化，因此薄膜的强度在工作负载和速度下会减弱。这就是乳化水会增加滚动元件轴承等部件磨损率的原因之一，其中流体膜强度至关重要（当然，水也会导致其他磨损机制，如汽蚀、生锈和氢脆和起泡）。
粘度是一种关键的流体特性，粘度监测对于油品分析至关重要。在测试用过的油品时，动态和运动粘度测量技术会产生非常不同的结果。确保了解粘度测量和粘性流体行为的来龙去脉，以便做出准确的润滑决策。
