Puissance Et Couple
February 14, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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LA PUISSANCE,
LE COUPLE,
LA CONSOMMATION SPECIFIQUE,
ET LA PUISSANC PUISSANCE E FISCALE. FISCALE. D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1
MASSE ET POIDS
La masse est une valeur fixe en Kg. Le poids dépend de la pesanteur qui varie selon les endroits. (1,6 m/s² sur la lune, 3,7 m/s² sur mars) Sur terre l’accélération de la pesanteur
(g ou a) est de 9,80665 m/s². A
La masse multiplié par «g» donne le poids
c’est-à-dire la force appliquée sur la table :
20 x 9,80665 = 196,133 Newton 19,6 daN
Masse 20 kg
Masse en Kg.
Pour les calculs on utilise 9,81 m/s² 1 kgf = 1 kg x 9,81 m/s² m/s² = 9,81 N → poids poids → force en Newton Pesanteur D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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Exercice :
2/3
1/3
La répartition de la charge étant de 2/3 à l’arrière et 1/3 à l’avant,
quel est le poids appliqué (en daN) sur les roues du tracteur et de la remorque? La masse totale de l’ensemble est de 40 tonnes. 40.000 kg x 9,81=392400 N=39240 daN soit /3 =13080 daN à l’avant, et 26160daN à l’arrière D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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LA FORCE
Le poids est la force exercée par
une masse sur son support.
19,6 daN
Une force a une origine direction unegrandeur et une
A
Masse 20 kg
19,6 daN
F=19,6 daN. Ici la force nécessaire pour soulever le seau (équilibre) est égale au poids du seau soit 19,6 daN et de sens opposé.4
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
LES FORCES
Deux forces sont appliquées sur le point A.
Une force Fa et une force Fb. Comment représenter la force unique, appelée « Force résultante », remplaçant les deux forces ?
A Fa Masse 20 kg Fb
19,6 daN
19,6 daN Fr.. Fr
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En traçant des parallèles aux 2 forces, on obtient la grandeur et la direction de la force résultante.
5
LES FORCES
Fa
A
Fb
Masse 20kg
Tracez Trac ez la force résultante Fr des deux forces Fa et Fb.
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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REMARQUE :
2 droites parallèles qui coupe 2 autres droites parallèles engendrent des segments de droite égaux. AB = DC AD = BC
De même deux droites perpendiculaires rencontrant deux autres droites perpendiculaires engendrent
D
des angles égaux.
A C B D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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REMARQUE :
2 droites parallèles qui coupe 2 autres droites parallèles engendrent des segments de droite égaux. AB = DC AD = BC
De même deux droites perpendiculaires rencontrant deux autres droites perpendiculaires engendrent
D
des angles égaux.
A C B D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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REMARQUE :
2 droites parallèles qui coupe 2 autres droites parallèles engendrent des segments de droite égaux. AB = DC AD = BC
De même deux droites perpendiculaires rencontrant deux autres droites perpendiculaires engendrent
D
des angles égaux.
A C B D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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REMARQUE :
2 droites parallèles qui coupe 2 autres droites parallèles engendrent des segments de droite égaux. AB = DC AD = BC
De même deux droites perpendiculaires rencontrant deux autres droites perpendiculaires engendrent
D
des angles égaux.
A C B D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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REMARQUE :
2 droites parallèles qui coupe 2 autres droites parallèles engendrent des segments de droite égaux. AB = DC AD = BC
De même deux droites perpendiculaires rencontrant deux autres droites perpendiculaires engendrent
D
des angles égaux.
A C B D.C. I.U.F.M. Septembre 2005
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Tracez la force résultante. Tracez Grandeur et direction. A
B
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LE TRAVAIL ( W en Joule )
Une force immobile ne produit pas de travail.
Masse 20kg D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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LE TRAVAIL ( W en Joule )
Une force qui se déplace fourni un travail.
Masse 20kg
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LE TRAVAIL ( W en Joule )
Une quidese0,102 déplace travail. Uneforce masse kg fourni dont leun poids est (0,102 x 9,81) de 1 N et qui se déplace de 1 mètre fourni un travail de 1 Joule. Exemple: le travail fourni
Masse
L
pour soulever de 0,8 m une masse de 20 kg sera de : 0,8 m 20 kg x 9,81 x 0,8 m
20 kg
156,96 Joules
W en Joule = F en N x L en m. D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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Calculez le travail développé pour soulever un porteur de 5 tonnes d’une
hauteur de 50 cm. 5000 Kg x 9,81 = 49050 Newton 49050 N x 0,5 m = 24525 joules 4905 daN 50cm
Calculez le travail développé en (kilo-Joule) pour tracter un porteur avec une force de 500 daN pendant 3 kilomètres. W en Joule = F en N x L en m. W = 5000 x 3000 W Joules W= = 15.000.000 15 000 Kjoules
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LA PUISSANCE ( P en watt )
Un travail (une force qui se déplace) dans un certain temps
1 sec
Masse 101,9 kg
L
1m
fourni une puissance. Plus la masse sera levée rapidement plus il faudra fournir de puissance. Exemple cici- contr contree : Un travail de 101,9 kg x 9,81 x 1 m = 1000 Joules en 1 sec, produit une puissance de : P = 1000 Joules / par le temps PPuissance = 1000 Joules / 1 Sec = 1000 W P = 1000 watts = 1 kw
P en Watt = W en J / t en seconde Et si le temps est de 10 10 kw fois plus rapide? 17
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Remarque :
P en Watt = F en N x V en m/seconde
La puissance linéaire est égale à la force x la distance / le temps
P en Watt = W en J / t en seconde D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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Quelle est la puissance en Watt Watt nécessaire pour tracter un porteur avec une force de 100 daN, sur une u ne distance de 3 Km en une demie heure. PW = F N . L m / t S P = 1000 x 3000 m / (30 x 60) P = 1000 x 3000 / 1800 P = 1666,66 watt Quelle est la puissance en kW nécessaire pour soulever un porteur de 19 tonnes, sur d’une hauteur de 2 mètres en 15 secondes.
F = 19000 x 9,81 = 186390 N P en Watt = F en N x distance en m / temps en sec P = 186390 x 2 / 15 = 24852 Watt D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
P = 24,8 kW
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Résumé : Masse, Poids (Force), Travail, Puissance. Quelle est la puissance en Watt d’un pont élévateur qui soulève de
1 mètre un véhicule de 1,019 tonnes en 10 secondes ? Poids
en N = masse en Kg x 9,81 = 1019 x 9,81 = 10.000 Newton
Travail en Joule = Force en Newton x Déplacement en Mètre (W = F x L) Travail en Joule = 10.000 N x 1 mètre = 10.000 Joules
Puissance = Travail en Joule / temps en sec Puissance
en watts = 10.000 Joules / 10 sec = 1000 watts
Correspondances 1 kgf.m/s = 9,81 W
1 ch ( cheval vapeur) = 736 W = 0,7355 kW
1 cal = 4,1868 J
1 kcal/h =.M.1,163 W 1 kW = 1,36 ch D.C. I.U.F I.U.F.M. Septembre 2005
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Base trigonométriqu trigonométrique. e. (Tria Triangle ngle rectangle) A
Hypoténuse
Cosinus Sinus Coté Adjacent
Tangente
Hypoténuse
S OH CAH TOA
Coté Opposé
Opposé Adjacent
Coté Opposé
Hypoténuse
Adjacent
Hypoténuse Opposé O
Coté B Sinus =D.C.H I.U.F ,.M. Septembre Cosinus = I.U.F.M. 2005 Adjacent
A H
O
,
Tangent angentee =
A 21
.
Application :
Quelle est la valeur de AC, sachant que: Â = 65° , BC = 62
Sin  = 62 / AC
Sinus
0,9 x AC = 62
SOH
Opposé
Hypoténuse N.B: 4x3=6x2 4=6 2 3 3= 6x2 4
62 0,9 = 62 / AC Ou 0,9 1 = AC
AC = 68,8
A
Hypoténuse
Coté Adjacent B
AC = 62 / 0,9
Coté Opposé
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C 22
Exercice récapitulatif :
Deux forces à 90° 90 ° sont appliquées sur le point A.
Une force Fa et une force Fb. Tracezz la force résultante Trace r ésultante Fr et calculez la valeur des forces Fa et Fb. 125°
A Masse 40 kg Fb
39,2 daN
40 x 9,81 = 392,4 Newton = 39,2 daN CAH Cos  = Adj / Hyp Fa Cos 55° = Fa / 39,2 Fr = 39,2 daN
/ 39,2 Fa =0,57 39,2=xFa0,57 = 22,3 daN
SOH Sin 55 = Fb / 39,2 0,8 = Fb / 39,2 Fb = 0,8 x 39,2 = 31,4 daN
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On a  et O , on cherche H O H
SOHCAHTOA A Â
On a  et H , on cherche A SOHCAHTOA On a  et A , on cherche O
SOHCAHTOA D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
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Tracez la force résultante. Tracez Calculez sa valeur. A Exemple de solution : Tangente = côté Opposé/ côté Adjacent Tg a = 30 / 20
30 daN
a
Tg = 1,5 soit a = 56,3° Sina56,3 = 30/Hypoténuse Hypoténuse = 30/Sin 56,3° H = 30/0,83 H = 36,14 daN Vérification : = 90° – 56,3° = 33,7° Sin 33,7° = 0,554 Sin = 20/36,14 = 0,553
B
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20 daN
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Naissance du Couple, étude statique. Pression du gaz de combustion
Cosinus
Sinus
SOH CAH TOA Opposé Adjacent
FL
Hypoténuse
Force latérale. Ovalisation résultante
Tangente
F r
Coté Adjacent
Force utile
Fu
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Adjacent
Hypoténuse Opposé O Sinus= H , A Cosinus= H , O A Tangente= A. Hypoténuse Coté Opposé
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Calcul de la force tangentiel tangentielle le FU-1 Exemple: pour un moteur monocylindre de 85mm d’alésage, une force
de 1134 daN sur le piston et à 20° vilebrequin. Fo Force latérale. Ovalisation résultante
Cos 9° = Coté adjacent/hypoténuse F F Cos 9° = d’où Fu = coss 9 co
 9°
9°
Fu = 1134/0,987 = 1148,93daN
Fu
F
Fu
F
Fu1
151° 20°
20°
Fu
9°
180 - 9 – 20 = 151° 180 - 151 = 29° 90 – 29 = 61°
29° 61°
Fu
Cos 61°= Fu1/1148,93 d’où Fu1= Cos 61°x1148,93 Fu1= 0,484 x 1148,93 D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Fu1 = 556 daN
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Calcul de la force tangentiel tangentielle le FU-2 Exemple: pour un moteur monocylindre de 85mm d’alésage, une force
de 1134 daN sur le piston et à 40° vilebrequin. Fo Force latérale. Ovalisation résultante
Cos 15° = Coté adjacent/hypoténuse F F Cos 15° = d’où Fu = coss15 co
Â
Fu
15°
15° 15°
F
Fu = 1134/0,965 = 1175,12daN
Fu
180 - 15 – 40 = 125° 180 - 125 = 55° 90 – 55 = 35°
Fu
F 125°
40° 40° 55° 35°
Fu
Fu2
35°
Fu2
Cos 35°= Fu2/1175,12 d’où Fu2= Cos 35°x1175,12 Fu2= 1175,12 0,819 x 1175,12 D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Fu2 = 962,42 daN 28
Calcul de la force tangentiel tangentielle le FU-3 Exemple: pour un moteur monocylindre de 85mm d’alésage, une force
de 1134 daN sur le piston et à 65° vilebrequin.
Fo Force latérale.
Â
Ovalisation résultante
Cos 25° = Coté adjacent/hypoténuse F F Cos 25° = d’où Fu = cos 25 Fu
25°
F
Fu = 1134/0,906 = 1251,65 daN
Fu
Fu 3 = 1251,65 daN
65°
Fu = Fu3
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Calcul de la force tangentiel tangentielle le FU-4 Exemple: pour un moteur monocylindre de 85mm d’alésage, une force
de 1134 daN sur le piston et à 90° vilebrequin.
Fo
Cos 23° = Coté adjacent/hypoténuse F F Cos 23° = d’où Fu = cos 23 Fu
Â
Force latérale. Ovalisation résultante
Fu = 1134/0,92 = 1232,6 daN
23°
Fu
F
23° 90°
cos 23° = Fu4 / 1232,6
67°
Fu4
d’où Fu4 = cos 23° xFu4 1232,6 =1232,6 0,92 x 1232,6
Fu4 = 1133,99 daN
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Calcul de la force tangentiel tangentielle le FU-5 Exemple: pour un moteur monocylindre de 85mm d’alésage, une force
de 1134 daN sur le piston et à 140° vilebrequin. SOH CAH TOA Fo
Cos 18° = 1134 / Fu Fu = 1134 / 0,95 = 1193,68 daN
Â
Force latérale. Ovalisation résultante
18°
SOH CAH TOA
Fu
F
Sin 22 = coté opposé / hypot 180-18-140=22°
140°
Fu5
0,374 = 1193,68
22°
r
1193,68 Fu5
FuFu5 D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Soit Fu5 = 0,374 x 1193,68 Fu5 = 446,43 daN 31
Reportez les différentes valeurs de la force tangentielle, et tracez la courbe. Combustion détente
Force daN Fu1 (20°) = 556 daN Fu2 (40°) = 962,42 daN Fu3 (65°) = 1251,65 daN Fu4 (90°) = 1133,99 daN Fu5 (140°) = 446,43 daN
½ tour
1251 1133
1200 1100 1000 900 800
962
700 600
556 446
500 400
20 40 65
0° D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
140° 90
Rotation vilebrequin
180°
32
Le couple, étude statique. Couple = Force x rayon
Couple = 50 N x 1m Couple = 50 N.m Couple = 5 daN.m
1m 2m
50 N D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
25 N Couple = Force x rayon Couple = 25 N x 2m
Couple N.m33 Couple = = 50 5 daN.m
Naissance du Couple en statique sur un moteur. COUPLE = FORCE x RAYON qui dépend de: - la surface du piston - la pression développée sur le piston qui dépend de la qualité de la combustion qui dépend de la forme de la chambre et du piston, du nombre de soupapes, de l'épure de distribution, du type d'injection ..............
F qui dépend de: - la course, qui ellemême détermine la longueur du maneton du vilebrequin (r), soit :
r
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Course = 2 rayons
34
1 9°
Évolution du couple sur un moteur ayant une course de 22 cm. Exemple N°1: 556 x 0,11 = 61,16 daNm 2 N°2 : 962,42 x 0,11 = 105,86 daNm 15°
3
N°3 : 1251,65 x 0,11 = 137,68 daNm 25°
556
4
962,42
1251,65
23°
5 18°
N°4 : 1133,99 x 0,11 = 124,73 daNm
1133,99
N°5 : 446,43 x 0,11 = 49,1 daNm D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
r
35
446,43
Reportez les différentes valeurs de couple, et tracez la courbe. Combustion détente
Couple daNm
½ tour
137,68
Fu1 (20°) = 61,16 daNm Fu2 (40°) = 105,86 daNm Fu3 (65°) = 137,68 daNm Fu4 (90°) = 124,73 daNm Fu5 (140°) = 49,1 daNm
130
124,73
120 110 100 90
105,86
80 70
61,16
60
49,1 40
50
20 40 60
0° D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
140° 90
Rotation vilebrequin
180°
36
Différence entre couple et moment du couple appliqué sur un axe F
r
COUPLE = FORCE x RAYON Composé d’une force et d’un rayon
avec F 5N et R 0,02 Couple = 5 x 0,02 = 0,1 mN MOMENT DU COUPLE DE FORCES = une des FORCES ( ½ F) F) x DIAMETRE Composé de deux forces égales et d’un diamètre
r
½F
r
½F
Moment du couple = 2,5 x 0,04 = 0,1 mN Si F = 5 N et R = 0,02 m
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
37
Variation du couple moteur
Couple moyen Combustion détente Échappement
Couple
½ tour
Admission
Compression
avec volant moteur
1 tour
Moteur avec 1 Cylindre
0°
60° 130°
180°
360°
540°
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
720°
Rotation 38
Variation du couple moteur
Couple moyen Combustion détente
avec volant moteur
Combustion détente
Couple
Moteur avec 2 Cylindres Moteur avec 1 Cylindre
+
-
0°
60° 130°
180°
360°
540°
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
720°
Rotation 39
Variation du couple moteur
Couple moyen Combustion Combustion Combustion Combustion Détente du 1 Détente du 3 Détente du 4 Détente du 2
avec volant moteur
Couple 180°
Moteur avec 4 Cylindres Moteur Moteur avec avec 21 Cylindres Cylindre
+
-
0°
180°
360°
540°
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
720°
Rotation 40
Variation du couple moteur
Couple moyen avec volant moteur
6 Combustions détentes sur 2 tours
Couple 120°
Moteur avec 6 Cylindres Moteur avec 4 Cylindres Moteur avec 2 Cylindres Moteur avec 1 Cylindre
+
-
0°
180°
360°
540°
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
720°
Rotation 41
Variation du couple moteur
Couple moyen avec volant moteur
8 Combustions détentes sur 2 tours
Couple 90°
Moteur avec 8 Cylindres Moteur avec 6 Cylindres Moteur avec 4 Cylindres Moteur avec 2 Cylindres Moteur avec 1 Cylindre
+
-
0°
180°
360°
540°
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
720°
Rotation 42
Récapitulatif : 1/ Un 4 x 2 de 15 tonnes démarre sur une déclivité formant un angle de 20 ° avec l’horizontale. Calculez le couple nécessaire ( sur une roue AR AR))
pour vaincre la pente ( équilibre ). Le diamètre de la roue est de 98 cm.
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
43
Récapitulatif : 1/ Un 4 x 2 de 15 tonnes démarre sur une déclivité formant un angle de 20 ° avec l’horizontale. Calculez le couple nécessaire ( sur une roue AR AR))
pour vaincre la pente ( équilibre ). Le diamètre de la roue est de 98 cm.
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
44
Récapitulatif : 1/ Un 4 x 2 de 15 tonnes démarre sur une déclivité formant un angle de 20 ° avec l’horizontale. Calculez le couple nécessaire ( sur une roue AR AR))
pour vaincre la pente ( équilibre ). Le diamètre de la roue est de 98 cm. 1/ Calcul du poids du véhicule 15000Kg x 9,81 = 147150 N 2/ traçage de l’angle de la pente.
3/ Calcul de la force due à la pente. SOH Sin 20° = Oppo / Hypot Sin 20° = Fpente 14715 F pente = 14715 x 0,342 = 5032,53 daN 4/ Calcul du couple d’équilibre. (0,98/2) x 5032,53 = 2465,93 daNm pour 2 roues
2465,93 / 2 = 1232,96 daNm D.C. pourI.U.F une roue. I.U.F.M. .M. Septembre 2005
5032,53 daN
20
14715 daN
45
Calculez le couple nécessaire ( sur une roue AR) pour vaincre la pente ( équilibre ).
15 tonnes = 15000 Kg
F1 = 15000Kg x 9,81 = 147150 N
Roue diamètre 98 cm.
F2 = 2 (roues) F3 = 50325 N Couple = Force F3 x rayon r Couple = 50325 x 0,49 = 24660 mN 2 roues soit 24660 / 2
Couple par roue = 12330 mN
r
Couple pour 1 roue = 12330 mN
F2 = 50325,3 N
F1 = 147150 N D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Cosinus 70° 147150 = F2 / ( N) 15000 x 9,81 = 0,342 = F2 / 147150 F2 = 147150 x 0,342 = 50325 N Couple = Force F3 x rayon ray on r Couple = 5032,5 x 0,49 = 2466 mdaN 46
Admission
Consommation
Régime moteur Accélérateur
Echappement Couple en daNm
Dépressions
Paramètres calculateur moteur Le couple se mesure en sortie moteur par équivalence avec un couple résistant connu qu’on lui oppose. D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
47
Transmission
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
48
Bobinages
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
49
COURBE DE COUPLE (pleine charge) Couple en daNm 200 180 160
Moteu r VOLVO Moteur VOLVO D12C420 EURO II Tracerr la courbe de couple suivant Trace su ivant les relevés ci-dessous. Régime Couple en tr/min en daNm
140
1000
175
120
1100
195
1200
200
1300
200
1400
195
1500
190
1600
180
1700
170
1800
160
1900
140
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
50
EXEMPLE DE COURBE DE COUPLE (pleine charge) Moteu r VOLVO Moteur VOLVO D12C420 EURO II
Couple en daNm 200 180
Couple maxi: 200 daNm à
160 140
1100/1300 tr/mn
120
Le couple se comporte comme le remplissage d’air . Le couple caractérise la reprise (ou souplesse) d’un véhicule. (Il ne fait pas intervenir la vitesse). 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
51
LA CONSOMMATION SPECIFIQUE
Puissance en Kw 320 300 280
C’est la masse de combustible en Couple daNmen 200
260
180
240
160
220
140
200
120
180 160 140
gramme consommé par kW et par heure. g/kWh Tracer Trac er la courbe de consommation avec les relevés suivants.
Consommation Spécifique (gr/kWh) 210 200 190 180
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Régime Consommation en tr/min en gr/kWh 1000
210
1100
200
1200
190
1300
187
1400
189
1500
190
1600
190
1700
190
1800
195
1900
210
52
LA CONSOMMATION SPECIFIQUE
Puissance en Kw 320 300 280
C’est la masse de combustible en Couple en daNm 200
260
180
240
160
220
140
200
120
180 160 140
gramme consommé par kW et par heure. g/kWh Courbe en U dont le point inférieur correspond environ au régime de couple maxi.
Consommation
Exemple :
Spécifique 210 en gr/kWh
Consommation Spécifique 187 g/kWh à 1250/1300 tr/min
200 190 180
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
53
LA CONSOMMATION SPECIFIQUE
1/Calculez la consommation de carburant par heure d’un Volvo «
D12C420
EURO II » de(accélérateur 306 Kw de puissance et de dont consommation consomm ation tr/min. spécifique pleine charge à fond), est 190lagr/kWh à 1750 2/Quel sera sa consommation (en litre au 100) si la bo boîte îte de vitesse permet de rouler à 100 km/h pour un régime de 1750 tr/min moteur, le gazole ayant une masse volumique (densité) de 0,83 kg par litre. 1/ La consommation de carburant, avec une puissance de 306 kW (à 1750 tr/min), sera de : 306 kW x 190 gr h = 58 140 gr h = 58 kg de carburant par heure. 2/ Le volume de carburant sera de : 58,14 : 0,83 = 70 litres de carburant à chaque heure. Si le véhicule parcourt 100 km en 1 h en côte, pleine charge, à la
puissance maximum, il consomme 70 litres au 100 km. D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
54
Exemple de cartographie de consommation spécifique en g/ch.h 270
Audi diesel V8
154g/ch.h
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
55
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
56
La puissance moteur La puissance ISO 2354 ou SAE (Society of Automobile Engineers) Elle est calculée à partir de la mesure du couple et du régime sur un moteur équipé des seuls éléments indispensables à son fonctionnement.
La puissance CEE : la même que la SAE + 2%, qui induit une correction hygrométrique de l’air.
La puissance DIN 1585 (Deutche Industrie Normen) Elle est calculée à partir de la mesure du couple et du régime sur un moteur équipé des accessoires et des réglages nécessaires à son fonctionnement fonctionnement compresseur de clim, pompe de direction, ...) dans l’application prévue (alternateur, compresseur
La puissance spécifique. Rapport entre la puissance moteur et la cylindrée (Puissance au litre) N.B : Les «BHP» ( pour «British Horse Power» ), abandonnés, valaient un peu plus que qu e nos chevaux continentaux sur le papier ( 1, 0139 ch, très précisément ). D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
57
Calcul de la puissance
(Mécanique en rotation)
La puissance est égale au couple x fréquence de rotation.
P = C x
w
Puissance en Watts atts.. W
Couple en mètres par Newton. Nm D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Fréquence (Régime moteur) Vitesse angulaire en radians par secondes 58
0,14 rayon
Rayon
Le radian est l’angle qui intercepte un arc d’une longueur d’1 rayon
1 Radian
½ tour = 3,14 radians 1 tour = 3,14 + 3,14 radians 1 tour = 360° = 2 p radians N tours = NNx 2 p radians N tr/mn = 60 en tr/s
0,14 rayon
N 60
N 2p
en tr/s = N 2p 60
=
60
N 2p 2 x 30
en rad/sec =
Np 30
Fréquence en N tours/min = N p / 30 en Rad/sec 1000 x (3,14 / 30) rd/sec =1000 x 0,1047 = 104,7 rd/s Ex : 1000 tr/mn = …………………………………………………..…rd/s D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
59
Démarche aboutissant à P = C x w
La formule du travail est W = F.L. Ici « L » est la circonférence, soit un tour de vilebrequin qui est égal à 2.p.r , en remplaçant « L » W = F. 2.p.r pour un tour. Pour N tours par seconde (/sec) W = F.2.p.r.N tr/s La puissance: c’est un travail dans un certain temps soit : P = W/le temps, et pour 1 sec. P = (F (F.2. .2.p.r.N tr/s) / 1sec. Avec un régime (en tr) par min P = ( F.2.p.r.N tr/mn ) / 60. Nous savons que F.r = C. En remplaçant F.r la formule devient P = C ( 2.p.N tr/mn ) / 60 ou P = C (2 p /60.N tr/mn)
P = C x N tr/mn x 0,1047 en mN x
en w
Soit P
= C
w en rad/sec
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
60
EXEMPLE DE COURBE DE PUISSANCE (pleine charge) Puissance en Kw
320 300
Couple en daNm
280
200
260
180
240
160
220
140
200
120
180 160 140
Consommation Spécifique en gr/kWh
210 200 190 180
Moteur VOLVO VOLVO D12C420 EURO II Calculez et tracez la courbe : Régime w en Couple Puissance en kW tr/min rad/sec daNm 1000 1100 1200 1300 1400
175 195 200 200 195
1500 1600 1700 1800 1900
190 180 170 160 140
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
61
EXEMPLE DE COURBE DE PUISSANCE (pleine charge) Puissance en Kw
320 300
Couple en daNm
280
200
260
180
240
160
220
140
200
120
180 160 140
Consommation Spécifique en gr/kWh
210 200 190 180
Moteur VOLVO VOLVO D12C420 EURO II Calculez et tracez la courbe : Régime w en Couple Puissance en kW tr/min rad/sec daNm 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
104,70
175 195 200 200 195
183,23
190 180 170 160 140 62
EXEMPLE DE COURBE DE PUISSANCE (pleine charge) Puissance en Kw
320 300
Couple en daNm
280
200
260
180
240
160
220
140
200
120
180 160 140
Consommation Spécifique en gr/kWh
210 200 190 180
Moteur VOLVO VOLVO D12C420 EURO II Calculez et tracez la courbe : Régime w en Couple Puissance en kW tr/min rad/sec daNm 1000 1100 1200 1300 1400
104,70 115,17 125,64 136,11 146,58
175 195 200 200 195
183,23 224,58 251,28 272,22 285,83
1500 1600 1700 1800 1900
157,05 167,52 177,99 188,46 198,93
190 180 170 160 140
298,40 301,54 302,58 301,54 278,50
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
63
EXEMPLE DE CARACTERISTIQUES MOTEUR (pleine charge) Puissance en Kw
Moteur VOLVO VOLVO
320 300
Couple en daNm
280
200
260
180
240
160
220
140
200
120
D12C420 EURO II Couple maxi: 200 daNm à 1150/1300 tr/min Puissance Maxi : 302 kW (410 ch.) à 1700 tr/min
180 160 140
Consommation Spécifique en gr/kWh
210 200 190 180
Consommation spécifique 187 g/kWh à 1250/1300 tr/min
NB 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
: 1 kW = 1,36 ch 1 ch = 0,736 kW 64
SCANIA DC9 01 230 ch
Puiss (ch)
Couple (daNm)
280
700 650 600 550 500 450 400 350 300 250
260 240 220 200 180 160 140 120 100
La zone préconisée se situe après le couple maxi
Couple
Puissance
200 150 100 50 0
80 60 40 20 0 900
1100
1300
1500 1700 1900 2100 D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
2300
2500
tr/mn
65
SCANIA DC16 01 580 ch
Puiss (ch)
Couple (daNm)
700
280
650 600 550 500 450 400 350 300 250
260 240 220 200 180 160 140 120 100
La zone préconisée se
200 150 100 50 0
80 60 40 20 0
situe après le couple maxi
900
1100
1300
1500 1700 1900 2100 D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
2300
2500
tr/mn
66
LA PUISSANCE FISCALE (01 07 98) C’est la puissance portée sur la carte grise d’un véhicule Elle permet d’établir des tranches d’imposition, et n’a
que très peu de rapport r apport avec la puissance réelle.
Pf Arrondie à l'entier le plus proche
=
1,6
( CO² / 45 ) + ( P /40 ) Emissions de gaz carbonique en gramme/km D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Puissance en kW CEE (ISO ! 2%)
67
La puissance en Watts n’est pas que,
mécanique en rotation, mais aussi : Mécanique
en translation,
Electrique, Hydraulique.
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
68
ELECTRIQUE Résistance Intensité en ampères en ohm W X
V
: t temps en
olume d’électron
t en
secondes
F
Coulombs en
Force en Newtons
secondes :
Angle en radians
U tension en volts
w
F Force
en Newtons
X
I
Intensité en ampères
P Pression en pascal
fréquence en radians par secondes
PUISSANCE en Watts
X
X
:
C Couple en N/m
F
r
X
Débit en m3 par secondes
V
t en secondes
g
X
M masse en Kg
D
Distance en m
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
MECANIQUE linéaire
:
Volume en m3 :
Vitesse en m/s
Le rayon en mètre
Accélération de la pesanteur 9,81
X
v Force en Newtons
S Surface en m²
t temps en secondes
69
Exemple : un pont élévateur soulève un véhicule de 1000 Kg de 1 mètre en 10 secondes. Puissance développée? PUISSANCE
1000 Watts
F
v
10.000 N a = 9,81 j 10
10
X
X
0,1m/s
M masse
Distance
1000 Kg
1m
MECANIQUE linéaire D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
:
t
10 s 70
Et si le moteur électrique du pont est alimenté en 200 volts, Quelle est l’intensité nécessaire ? I Intensité en ampères
U tension en volts
200 Volts Volts
5 Ampères
PUISSANCE
1000 Watts ELECTRIQUE D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
71
Un chariot élévateur soulève une charge de 0,8 tonnes de 4 m en 2 secondes. 1/ Calculez la puissance du moteur, sachant qu’il y a 32% de perte par frottement. 2/ Le couple du moteur thermique étant de 5 mdaN, quel sera le régime du moteur en tr/mn. 3/ S’il fallait remplacer le moteur thermique par un moteur électrique, quelle serait la tension nécessaire sachant que les fils utilisés fonctionnent
sous une intensité de 433,66 Ampères. W en Joule = F en N x L en m ( 800 x 9,81 = 7848 )x 4= 31392 Joules P (linéaire) en Watt = W en Joule / t en seconde 31392 / 2 = 15696 Watts 100% = Puissance du moteur
15696/0,68 = 23082,35 W 68%
32%
Soit : Puissance utile = Puissance totale x (68/100) Puissance utile = Puissance totale x 0,68 Puissance utile / 0,68 = Puissance totale D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Rendement
72
2/ Le couple du moteur thermique étant de 5 mdaN, quel sera le régime du moteur en tr/mn. P = 23 kW P (rotation) en Watt = C en mN x
p
en radian seconde
23082,35 en Watt = 50 Nm x p Soit p = 23082,35 / 50 = 461,647 radians/secondes Rad/sec = N tours/min x 0,1047 soit : N en t/mn = p Rad/sec / 0,1047 soit: 461,647 / 0,1047 = 4409,23 tr/mn
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
73
3/ S’il fallait remplacer le moteur thermique par un moteur électrique, quelle serait la tension nécessaire sachant que les fils utilisés fonctionnent
sous une intensité de 433,66 Ampères. P (électrique) (électr ique) en Watt = U en Volt Volt x I en Ampère 23082,35 Watt = U x 433,66 Volt U = 23082,35 / 433,66 = 53,22 Volt
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
74
Un chariot élévateur soulève une charge de 249,541 Kg de 4 m en 2 secondes. 1/ Calculez la puissance du moteur, sachant qu’il y a 32% de perte par frottement. 2/ Le couple du moteur thermique étant de 5 mdaN supposé constant, quel sera le régime du moteur en tr/mn. 3/ S’il fallait remplacer le moteur thermique par un moteur électrique, quelle serait la tension nécessaire sachant que les fils utilisés fonctionnent
sous une intensité de 300 Ampères. W en Joule = F en N x L en m ( 249,541 x 9,81 = 2448 )x 4= 9792 Joules P (linéaire) en Watt = W en Joule / t en seconde 9792 / 2 = 4896 Watts = 50 x w Perte de 32%en soit d’oùx 4896 0,68 =seconde 7200 Watts 7200 P (rotation) W4896 att = =C68% en mN w en/ radian Soit w = 7200 / 50 = 144 radians/secondes, w Rad/sec = N tours/min x 0,1047 soit : N en t/mn = w Rad/sec / 0,1047 soit: 144 / 0,1047 = 1375,3 tr/mn D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
75
Un chariot élévateur soulève une charge de 249,541 Kg de 4 m en 2 secondes. 1/ Calculez la puissance totale du moteur, sachant qu’il y a 32% de perte par frottement. 2/ Le couple du moteur thermique étant de 5 mdaN supposé constant, quel sera le régime du moteur en tr/mn. 3/ S’il fallait remplacer le moteur thermique par un moteur électrique, quelle serait la tension nécessaire sachant que les fils utilisés fonctionnent
sous une intensité de 300 Ampères. W en Joule = F en N x L en m ( 249,541 x 9,81 = 2448 )x 4= 9792 Joules P (linéaire) en Watt = W en Joule / t en seconde 9792 / 2 = 4896 Watts = 50 x w Perte de 32%en soit d’oùx 4896 0,68 =seconde 7200 Watts 7200 P (rotation) W4896 att = =C68% en mN w en/ radian Soit w = 7200 / 50 = 144 radians/secondes, w Rad/sec = N tours/min x 0,1047 soit : N en t/mn = w Rad/sec / 0,1047 soit: 144 / 0,1047 = 1375,3 tr/mn
P (élect (électrique) rique) en Watt = U en V Volt olt x I en Ampère D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
Volt 7200 / 300 = 24 Volt 76
Calculez pour un moteur MERCEDES Telligent OM 501 la fréquence de chaque régime en radian/sec ainsi que la puissance en kW. kW.
Puissance Maxi: 315 kw (428 ch) à 1800 tr/mn
Régime tr/min
w en
radian/sec
Couple daNm
Puissance en kW
Consom spé g/kWh
800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
168 180 197 200 199 195 193 190 185
210 205
1700 1800 1900
175 167 150
200 205
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
200 195 188 185 188 190 195
215
77
Calculez pour un moteur MERCEDES Telligent OM 501 la fréquence de chaque régime en radian/sec ainsi que la puissance en kW. kW.
Puissance Maxi: 315 kw (428 ch) à 1800 tr/mn
Régime tr/min 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900
w en
radian/sec
Couple daNm
Puissance en kW
Consom spé g/kWh
168 180 197 200 199 195 193 190 185
140,72 169,61
210 205
206,26
200
230,34
195
250,02
188
265,41
185
282,90
188
298,40
190
309,91
195
311,48 314,73
200 205
298,40
215
83,76 94,23 104,7 115,17 125,64 136,11 146,58 157,05 167,52 177,99 188,46 198,93
175 167 150
N.B: 1000 tr/mn = 1000 x 3,14 / 30 radian/sec = 104,7 radian/sec 0,1047 x N tours/min = w Rad/sec
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
78
Relation entre puissance linéaire et puissance électrique
Le moteur d’un pont élévateur du garage alimenté en 220 v est capable de
lever un véhicule de 1200 Kg de 2 mètre en 8 seconde. Il est protégé par un fusible qui lors d’un court circuit a fondu. Calculez la valeur du fusible assurant une bonne bon ne protection ? La formule alternatif estde: la puissance (en rotation) d’un moteur électrique à courant
Puissance x rendement = U x I x cos j . Ici rendement est de 0,85 et cos j 0,8. Puissance (mécanique linéaire) en w = Force en N x Vitesse en m/s. Donc P = (1200 x 9,81) x ( 2/8 ) = P = 11772 x 0,25 donc le pont développe une puissance linéaire de P = 2943 Watt Puissance moteur (rotation) P en w x 0,85 = U en V x I en A x 0,8 2943 x 0,85 = 220 x I x 0,8 d’où I = 2501,55 / 176 = 14,21 Ampères D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
79
DC9 02 260 Ch
Relevez les valeurs de la courbe de couple, calculez et tracez la courbe de puissance. 210
1250
1000 1050 1100
200
1200
1150 1200
190
1150
) W180 k ( e c 170 n a s s i u 160 P
1250 1300
1100
1050 1000
) 1350 m 1400 N ( 1450 e 1500 l p u1550 o C1600 1650
150
950
1700 1750
140
900
1800 1850
130
850
1900
1000
1100
1200 1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
Régime (tr/mn) D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
80
DC9 02 260 Ch 210
1250
200 128,78 137,42 143,96
190
183,23
) W180 k ( e c 170 n a s s i u 160 P
186,73
150
150,51 157,05 163,59 170,14 176,68
1200 1150 1100
1050 1000 950
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1000
1230
1050
1250
1100
1250
1150
1250
1200
1250
1250
1250
) 1350 m 1400 N ( 1450 e 1500 l p u1550 o C1600
1300
1250
1650
1120
1700
1080
1750
1060
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140
900
1800 1850
1025 990
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130
850
1900
965
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1000
1100
1200 1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
Régime (tr/mn) D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
81
DC09 12 270 Ch
Relevez les valeurs de la courbe de couple, calculez et tracez la courbe de puissance. 210
1250
1000 1050
200
1200
1100 1150
190
1150
) W180 k ( e c 170 n a 160 s i u P
1200 1250
1100 1050 1000
) 1300 m1350 N ( 1400 e 1450 l 1500 p u o 1550 C 1600
150
950
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140
900
130
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1100
1200 1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1750 1800 1850 1900
1900
Régime (tr/mn) D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
82
DC09 12 270 Ch 128,78
210
1250
200
1200
136,32
143,96
190
150,51
178,38
) W180 k ( e c 170 n a 160 s i u P
180,61
150
157,05 163,59 170,14 173,15 175,90
1150 1100 1050 1000
950
182,57 185,95
140
900
188,30 191,34
130
850
192,39 193,17 195,63
1000
1100
1200 1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1000
1230
1050
1240
1100
1250
1150
1250
1200
1250
1250
1250
) 1300 m1350 N ( 1400 e 1450 l 1500 p u o 1550 C
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1110
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1700
1075
1750
1050
1800 1850
1025 1010
1900
1000
1900
Régime (tr/mn)
198,93
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1250
83
DC09 03 300 Ch
Relevez les valeurs de la courbe de couple, calculez et tracez la courbe de puissance. 220
1000 1050 1100
210
1150 1200
200
1250
) 190 W k ( 180 e c n a s s 170 i u P 160
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150 140
) m N ( l e p u o C
1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650
1275
1700
1250
1750
1225
1800
1200
1850
1175
1900
1150
130
1125 120 1000
1100 1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005 Régime (tr/mn)
1800
1900
84
DC09 03 300 Ch
220
1000
1210
1050
1300
1100
1400
1150
1400
1200
1400
1250
1400
1300
1400
1350
1390
1400
1380
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1360
1500
1330
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1300
1600
1275
1650
1250
1275
1700
1225
1250
1750
1200
1225
1800 1850
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1900
1100
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200
) 190 W k ( 180 e c n a s s 170 i u P 160
1450 1425 1400 1375 1350 1325 1300
150
1200
140
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1175
220,42 218,82
l e p u o C
1150
130
219,87 221,44
) m N (
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1100 1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005 Régime (tr/mn)
1800
1900
85
DC09 11 310 Ch
Relevez les valeurs de la courbe de couple, calculez et tracez la courbe de puissance. 250
1600 1000
240
1550
1050 1100 1150
230
1500
220
1450
) W k ( 210 e c 200 n a s s i u P 190
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1200 1250
) m N ( e l p u o C
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180
1250
1700 1750
170
1200
160
1150
150
1100
1800 1850 1900
1000
1100 1200 1200 Régime (tr/mn)
1300
1400
1500 1500
1600
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1700
1800
1900 1900
86
DC09 11 310 Ch
250
1600
240
1550
159,14 172,05 178,51
230
1500
186,63
220
1450
194,74 202,86 210,97 213,71 216,21 217,10
) W k ( 210 e c 200 n a s s i u P 190
1400 1350 1300
219,87 221,03
180
221,96 221,99
170
1200
160
1150
150
1100
1250
223,38 224,45
) m N ( e l p u o C
1000
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1565
1100
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1550
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1550
1250
1550
1300
1550
1350
1512
1400
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1430
1500
1400
1550
1362
1600
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1285
1700
1255
1750
1225
1800 1850
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1900
1150
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1000
1100 1200 1200 Régime (tr/mn)
1300
1400
1500 1500
1600
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1700
1800
1900 1900
87
DC16 02 400 480 Ch
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380
2400 1000
360
1050 1100
2300 340
1150
) 320 W k ( e 300 c n a s s i u280 P
2200
2100
2000
) m N ( e l p u o C
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1900
240
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1800
220
1800 1850 1900
1700
200 1000
1100
1200
1300
Régime (tr/mn)
1400
1500
1600
1700
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1800
1900
88
DC16 02 400 480 Ch
2500 Relevez les valeurs de la courbe de couple, calculez et tracez la courbe de puissance.
380
2400
235,58 250,65
360 2300
264,89 276,93
340
288,97
) 320 W k ( e 300 c n a s s i u280 P
301,01 313,05 319,44 322,48 327,92 332,95 335,93
2200
2100
2000
260
338,39 342,05 345,30 346,30 348,65
1900
240
1800
220
) m N ( e l p u o C
1000
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1200
2300
1250
2300
1300
2300
1350
2260
1400
2200
1450
2160
1500
2120
1550
2070
1600
2020
1650
1980
1700
1940
1750
1890
1800
1850
1850
1815
1900
1780
351,56 1700
200 354,10
1000
1100
1200
1300
Régime (tr/mn)
1400
1500
1600
1700
D.C. I.U.F I.U.F.M. .M. Septembre 2005
1800
1900
89
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