一、概述
粘度是反映润滑油的润滑性能的重要指标。润滑油和所有的流体一样都具有粘性，即流体内部具有抵抗相对运动或变形的性质，这是由流体分子间相对运动时所产生的内摩擦力引起的。粘性的大小用粘度表示。 工程上表示粘度的方法有绝对粘度和条件粘度两类，绝对粘度又分为动力粘度和运动粘度两种，条件粘度又有恩氏（C.Engler）粘度、雷氏（B.Redwood）粘度和赛氏(G.M.Saybolt)粘度3种。
1． 动力粘度
如图13-1所示，在充满不可压缩流体的两平行平板模型中，上板以速度U 沿x 方向移动，使粘附在移动板上的流体以同样的速度U 随之移动；下板静止，则粘附在静止板上的流体也随之静止。
这样在两平行平板间沿y 轴各流体薄层将以不同
的速度u 沿x 方向移动，即流体在两平行平板间
的流场中呈层流流动。由粘性流体的牛顿
（I.Newton）内摩擦定律，各流体薄层之间的剪
应力τ与流体各薄层的速度u 沿y 轴的变化率y
u ∂∂（即速度梯度）成正比，即: y
12306验证码识别u ∂∂−=ητ (13-1) 式中的比例系数η定义为该流体的动力粘度。动力粘度主要用于流体力学及相关学科的理论分析和计算。在流体力学中，符合式（13-1）所描述的规律的流体被称为牛顿流体，工程界大量使用的润滑油一般属于此类。
动力粘度的国际单位为帕·秒(Pa ·s)。其含义如图13－1，若使面积各为12
m 并相距1m 的两平行流体层间产生1s m 的相对移动速度时，需施加的力为1N ，则该流体的动力粘度就是1Pa ·s，也可表示为1N ·m s 。另外还常用到动力粘度的物理单位泊（P）和厘
泊（cP），1泊（P）等于1dyn ·2cm s ,1厘泊（cP）为百分之一泊（P）
。各单位间的换算关系为：
U x u y
h y o
图13-1流体流动的速度分布
1 Pa ·s = 10 P = 1000 cP (13-2) 流体的粘度受温度的影响十分明显，因为粘度是由流体分子间的相互作用力引起的，而温度对这种作用力的影响很大，故温度就成了影响流体粘度的最主要因素。 对于多数润滑油而言，温度升高，内能增大，分子间的距离增大，引力减小，结果使润滑油的粘度降低。对于具体的润滑油，这种粘度随温度变化而变化的规律用座标曲线表示出来，就称为该润滑油的粘温曲线。
压力也是影响流体粘度的重要因素。润滑油的粘度随压力升高而增大，但通常当压力低于5MPa 时，粘度随压力的变化较小，可忽略不计。
2． 运动粘度
某种流体的动力粘度η与同一温度下其密度ρ的比值被称为该流体的运动粘度，记为ν。即：
ρ
ην= （13-3） 运动粘度ν的国际单位是s m
www.bf992。它的物理单位是斯（St ），1斯等于1s cm 2，工程上常用其百分之一作为润滑油粘度的基本计量单位，称为厘斯（cSt ）。它们之间的换算关系为： 1cSt 10St 10m 642== （13-4） 运动粘度主要用于工业生产中的粘度计量，我国标准规定用运动粘度来表示润滑油的粘度这一重要的润滑性能指标。
3． 条件粘度
条件粘度又称相对粘度，它是指用条件粘度计测得的流体的粘度。我国常用的条件粘度是恩氏粘度，记为E °。它是指200ml 的被测流体在规定的温度T 下流出恩氏粘度计的时间T t (s)与同体积的蒸馏水在20℃时流出恩氏粘度计的时间sk t (秒)之比。也称为恩格勒（Engler ）粘度。
恩氏粘度的测量设备较简单、操作方便，故应用广泛。恩氏粘度与运动粘度可按有关手册的图表或下式换算
E E −°=64.80.8ν(cSt) （1.35<E °≤3.2）
E E °−°=0.46.7ν(cSt) (E °>3.2) (13-5) 条件粘度还有雷氏粘度和赛氏粘度，因运用较少，故不一一介绍。
4． 液体粘度的测试方法
液体粘度的测试方法和所用设备——粘度计的种类很多。按其测试原理，常用的方法及设备主要有三大类。
(1) 流出测试法 它是根据一定量的液体在重力的作用下经小孔或细管流出时，所用的
时间与液体的粘度有关的原理来测定粘度的。测试设备中，典型的有毛细管粘度计、恩氏粘度计等。
(2) 旋转测试法 当圆柱、圆盘和
圆锥等轴对称物体在液体中旋转时，根
据其受液体作用的剪切应力所形成的
摩擦力矩与液体的粘度有关的原理来
测定该液体的粘度。如旋转粘度计（如
图13-2）等。 (3) 落体测试法 这是根据物体由重力落入液体中时，它在液体中的运动速度与液体的粘度有关的原理来测定该液体的粘度。象落球粘度计、落筒
粘度计等均属此类。 二、实验目的
(1) 测量给定润滑油的恩氏粘度，并利用公式换算出它的运动粘度。由此
来加深对粘度的各种表达方式的定义、
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单位及其相互之间的关系的认识。
(2) 了解、熟悉WNE-1B 型恩氏粘
度计的测试原理及其结构、性能，掌握其使用方法。 (3) 观察、测定被测润滑油在不同温度下的粘度，以增加对粘度随温度变化的感性认识。并通过绘制该润滑油的粘温特性曲线，来加深对润滑油的粘温特性等性质的理解。 (4) 观察、认识其它常用粘度计（如SYD-265D-1型运动粘度计、NDJ-79型
旋转粘度计、QNQ 型落球粘度计等）的测试原理、结构特点、使用方法和适用场合。
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三、实验内容
(1)测定润滑油在规定温度下的恩氏粘度。
(2)测定不同温度下润滑油的恩氏粘度，作其粘温特性曲线。
四、实验仪器及材料
(1) WNE-1B 型恩氏粘度计。
(2) 清洗剂（如：丙酮、酒精或航空汽油等），擦洗用纸、软布等。
(3) 试油：600ml 的被测润滑油。
五、恩氏粘度计结构和工作原理
1. 恩氏粘度计结构
图13-2 旋转粘度计 (a) 外观图 (b) 原理图 1－机座 2－托架 3－测定器 4－第一单元测定器夹具 5－同步电动机 6－调零螺钉 7－刻度盘 8－指针 9－内桶 10－外桶 11－润滑油 7 1 6 23 458 9 10
11 (b) (a)
如图13-3，传统的恩氏粘度计主要由4部分构成。
（1）试液杯及流出管：试液杯用来装被测液体，内部设有3个标志尖，以标志液面至规定的容量（>2
00ml ）。同时供观察液面，以便调节支撑脚上的调节螺钉，使标志尖与液面平齐，来保持液体流出管处于铅垂位置。液体流出管由白金或不锈钢制成，内壁光滑，可用木塞杆堵塞，以控制流出孔的启闭。试液杯佩有盖子，盖中央的孔插木塞杆，侧孔插水银温度计。
(2）水浴杯及支架：樟脑油
水浴杯一般为铝制，内装试液杯，液体流出管从中
pctools5.0央贯穿底部。水浴杯内还
设有控温仪探头、水浴电加热器、搅拌器、酒精水浴温度计，以便控制、均匀、加热水浴。水浴杯由有三个支撑脚的支架支
撑，各支撑脚上设有调节
螺钉。
(3)计量瓶：有精确刻
度的玻璃变颈瓶，供计
量、接受流出的被测液体。 (4）温控装置：由控温仪、控温仪探头、水浴
电加热器、酒精水浴温度
计、水银被测液体温度计
等组成。 WNE-1B 型恩氏粘度
计是把数显的温控和计时集成在一个控制台上，设有两套试液杯及流出管、计量瓶、计时器等（称为双管），可同时对两个试样进行测试，自动取平均值的新型高效粘度计。
2．恩氏粘度计工作原理
用温控装置和水浴杯，将不锈钢试液杯中一定量的被测液体均匀加热至要求的温度T 。在温度均匀、稳定的状态下，使被测液体经处于铅垂的流出管流出到下边的计量瓶中，同时用计时器和计量瓶记录恰好流出的被测液体为200ml 时所用的时间T t 。该时间T t 与在20℃ 图13-3 恩氏粘度计的结构简图 1—控温仪探头 2—手动搅拌器 3—水银温度计 4—水浴电加热器 5—试液杯盖 6—试液杯（内锅） 7—水浴杯（外锅） 8—木塞杆 9—流出管 10—支撑脚 11—计量瓶（接受瓶） 12—调节螺钉 13—控温仪 7 200ml
1 2 3 4 5
6
8
9 10 11 12 13
温度下同体积的蒸馏水流出粘度计所用的时间sk t （一般粘度计出厂时给定，多为51±1s ）的比就是该被测液体在温度T 时的恩氏粘度T E °。即
T E °sk
T t t = （13- 6） 六、实验步骤
（1）用清洗剂清洗试液杯内壁及流出管，并用软布等擦拭干净。
（2）分别用木塞杆堵塞两套试液杯的流出管，然后各将试油（约250毫升）分别注入粘度计的两个试液杯中至标志尖处，调节仪器下方四脚处的调整螺钉，使3个标志尖与油面保持平齐。盖上试液杯盖。
（3）在粘度计的水浴杯中注入水至试液杯上部的扩大部分为止。
（4）调节温控仪的设定温度至要求的温度，具体是：在控制面板上先按一下“SET ”键，左侧温控显示屏中下方的“设定温度”数字显示窗开始闪烁，此时可通过操作移位“＜”键、加“▲”键和减“▼”键，把设定温度调至要求的温度值T ，最后再按一下“SET ”键完成。
（5）打开“加热”和“搅拌”开关，接通电路，开始加热水浴，并开动搅拌器使水浴均匀升温。
（6）检查控制面板右侧并排设置的两个“计时”数字显示窗，并操作“复位”按钮使其显示“0000”。
（7）为观察清楚，打开“照明”开关，并把两只洗净烘干的计量瓶置于流出管下。
（8）待试液杯中的试油温度被加热到要求的温度值T （此时控制面板左侧温控显示屏中上方的“测量温度”数字显示窗也显示温度值T ）后，提起左侧的木塞杆放油，同时按动“左计时”按钮开始计时，当流入计量瓶的油面处于200ml 刻度的瞬间，再按动“左计时”按钮停止计时。即得到一个温度T 下的时间读数T1t ，并显示在左“计时”数字显示窗中。同样对右侧的重复以上操作，可得第二个时间读数T2t 。再任意按动“计时”按钮一次，则显示两侧的平均值。按表13-1记录相关数据，作为计算恩氏粘度T E °的依据。
（9）调整改变温度，重复上述步骤，测定各规定温度下的时间读数t 。
（10）由公式（13-6）计算得各温度下的恩氏粘度E °。
（11）由公式（13-5）或借助于其他资料，换算出该液体在各温度下的运动粘度。
（12）以温度为横坐标、粘度为纵坐标，作出其粘温曲线。
（13）试验结束，应整理、清洗试验仪器，并清理场地。
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