Lepkość określa wewnętrzne tarcie płynu i jest odpowiednikiem współczynnika tarcia, występującego w przypadku wzajemnego przemieszczania się ciał stałych. Opory ruchu płynu zależą od struktury jego cząsteczek i są bezpośrednio odpowiedzialne za wielkość sił, jakie muszą być przyłożone aby wymusić przepływ.
Do charakterystyk reologicznych zalicza się również wskaźnik lepkości (indeks wiskozowy), oznaczany akronimem VI.
W przypadku cieczy eksploatacyjnych, charakterystyki reologiczne obejmują kilka podstawowych parametrów, do których zalicza się:
Lepkość cieczy jest funkcją temperatury, maleje wraz z jej wzrostem. Dla olejów smarnych i cieczy eksploatacyjnych zjawisko to ma duże znaczenie. Dla każdego układu technicznego istnieje optymalny zakres lepkości cieczy stosowanych jako substancje smarujące, ciecze hydrauliczne lub inne ciecze eksploatacyjne. Zwiększenie lepkości przy obniżaniu temperatury powoduje zwiększenie strat energii na pokonywanie oporów tarcia. W skrajnych przypadkach, zwiększenie lepkości cieczy smarującej może uniemożliwić działanie maszyny lub prowadzić do zniszczenia nie których jej części. Zmniejszenie lepkości, towarzyszące wzrostowi temperatury cieczy smarującej, może spowodować jej wyciek spomiędzy smarowanych elementów, a w konsekwencji zwiększenie zużycia współpracujących powierzchni, a nawet zatarcie.
Lepkość dynamiczna
Każde ciało fizyczne pod wpływem działania sił ulega deformacji. Przykładami tego zjawiska mogą być: zgięcie pręta, rozciąganie gumy, fale na powierzchni cieczy, wiatr itp. W przypadku cieczy, deformacja wywołana działaniem sił jest zależna od:
W przypadku płynów deformacja zależy również od rodzaju wywołanego ruchu. Przyłożona siła wywołuje przepływ płynu. Wyróżnia się dwa rodzaje przepływu:
Przy założeniu liniowej zależności między prędkością przepływu v i odległością między warstwami x, otrzymuje się wzór na lepkość dynamiczną η:
η = F x /S v
Wielkość F/S (siła na powierzchnię) jest wyrażana w jednostkach ciśnienia – paskalach [Pa], a wielkość x/v (odległość do prędkości) w jednostkach czasu – sekundach [s]. Stąd, jednostką lepkości dynamicznej jest paskalosekunda [Pa.s]. W praktyce jest używana jednostka 1000 razy mniejsza – milipaskalosekunda [mPa.s].
Lepkość kinematyczna
W technice bardzo często jest stosowane pojęcie lepkości kinematycznej, zwanej również lepkością kinetyczną lub lepkością bezwzględną. Lepkość kinematyczną ν definiuje się, jako stosunek lepkości dynamicznej η cieczy do jej gęstości ρ:
ν = η /ρ
W układzie CGS, stosowaną jednostką lepkości kinematycznej jest stokes [St]. W praktyce używa się jednostki 100 razy mniejszej zwanej centystokesem [cSt]. Jednostką lepkości kinematycznej w układzie SI, jest metr kwadratowy na sekundę [m2/s]. W praktyce używa się jednostki 106 razy mniejszej [mm2/s].
Wzajemne relacje między tymi jednostkami są następujące:
1 St = 10–4m2/s
1 cSt = 1 mm2/s
Lepkość względna
W niektórych przypadkach, do oceny jakości cieczy jest stosowana lepkość względna. Lepkość względna (ηwzgl) jest to stosunek lepkości dynamicznej badanej cieczy (ηc) do lepkości dynamicznej cieczy wzorcowej (ηw), wg wzoru
ηwzgl = ηc /ηw
Lepkość względna jest wielkością bezwymiarową. W przypadku, gdy za wzorzec jest przyjęta woda w temperaturze 20,2°C, wówczas lepkość względna liczbowo jest równa lepkości dynamicznej wyrażonej w mPa•s, w temperaturze 20,2°C.
W większości przypadków lepkość względna jest wyrażana w jednostkach umownych, stanowiących stosunek czasu wypływu badanej cieczy do czasu wypływu takiej samej objętości cieczy wzorcowej, w określonej temperaturze lub jest podawana jako czas wypływu badanej cieczy ze znormalizowanego aparatu w ściśle określonych warunkach.
Zalety małej lepkości kinematycznej:
Wady zbyt małej lepkości kinematycznej:
Dlaczego oleje o większej lepkości są pożądane w silnikach o złym stanie technicznym, o dużych luzach?
Ważnym z punktu widzenia użytkowego jest zmiana lepkości oleju z temperaturą pracy, którą odzwierciedla wskaźnik lepkości. Za najlepsze oleje spełniające wymagania stawiane im przez konkretny silnik, uznaje się takie, które mają niską lepkość w temperaturze 50oC, a jednocześnie wysoki W.L. (>100). Wysoki W.L. (uniwersalność, wielosezonowość) zapewnia płaski przebieg charakterystyki lepkościowej. Im mniej zmienia się lepkość, tym wartość użytkowa oleju jest lepsza. Tłumaczy się to następująco: