К стальному ступенчатому валу имеющему сплошное поперечное сечение

Построение эпюры крутящих моментов
Разбиваем длину вала на четыре участка: 0-1, 1-2, 2-3 и 3-4. Применив метод сечений на каждом из участков, определяем моменты внутренних сил МК.
К сечения подходим со стороны свободного конца вала, чтобы не определять специально реактивный момент в сечении жесткой заделки, рассматривая равновесие отсеченной части вала.
Участок 3-4: МК3-4 - Т4 = 0, ⇒ МК3-4 = Т4 = 0,1 кН·м = const.
Участок 2- 3: МК2-3 - Т4 - Т3 = 0, ⇒ МК2-3 = Т4 + Т3 = 0,1 + 1,1 = 1,2 кН·м = const.
Участок1- 2: МК1-2 -Т4 -Т3 +Т2 = 0, ⇒ МК1-2 = Т4 +Т3 -Т2 = 1,2 -2,1= - 0,9 кН·м = const
Участок 0- 1: МК0-1 -Т4 -Т3 +Т2 -Т1 =0, ⇒ МК0-1 =Т4 +Т3 -Т2 +Т1 = - 0,9+5,1 = 4,2 кН·м
По полученным результатам строим эпюру МК ≡ МZ.
2. Определяем диаметры вала из расчета на прочность . В расчет принимаем крутящий момент, момент наибольший по абсолютной величине (с эпюры МК).
Условие прочности имеет вид: τmax = МКmax/WP ≤ [τ], где WP = π·d3/16 - полярный момент сопротивления круглого сплошного сечения.
Из условия прочности находим требуемый диаметр вала:
d ≥ (16·МКmax/π·[τ])1/3. Для участков 0-1 и 1-2: МКmax = 4,2 кН·м, тогда:
d1 ≥ (16·4,2·103/3,14·30·106)1/3 = 89,4·10 -3 м = 89,4мм.
Для участков 2-3 и 3-4: МКmax = 1,2 кН·м, тогда:
d2 ≥ (16·1,2·103/3,14·30·106)1/3 = 58,8·10 -3 м = 58,8мм. Округляем до ближайшего
большего стандартного значения, принимая d1 = 90,0мм, d2 =60,0мм.
3. Построение эпюры действительных напряжений кручения по длине вала.
Находим полярные моменты сопротивлений сечений:
W1P = π·d13/16 = 3,14·(9,0·10-2)3/16 = 143,1·10-6 м3
W2P = π·d23/16 = 3,14·(6,0·10-2)3/16 = 42,4·10-6 м3.
τ0-1 = МК0-1/ W1P = 4,2·103/143,1·10-6 = 29,35·106 Н/м2 = 29,35 МПа.
τ1-2 = МК1-2/ W1P = - 0,9·103/143,1·10-6 = - 6,29 МПа.
τ2-3 = МК2-3/ W2P = 1,2·103/42,4·10-6 = 28,30 МПа.
τ3-4 = МК3-4/ W2P = 0,1·103/42,4·10-6 = 2,36 МПа