К стальному валу приложено три известных момента T1

Определение момента X.
Применим принцип независимости действия сил. Определим угол поворота сечения под действием каждого момента, деформирующего вал на определенном участке, по отдельности. Результирующий угол поворота будет равен алгебраической сумме всех углов поворота от действия каждого момента с учетом знака.
Допустим, что действует только момент X на участке вала EA длиной:
LEA=a+b+c+a=1,5+1,5+1,2+1,5=5,7 м.
Согласно рис. 1 знак момента X будет положительным, а угол поворота сечения E относительно неподвижной заделки в сечении A будет равен:
φEA=X∙LEAG∙Ip.
Допустим, что действует только момент T3 на участке вала DA длиной:
LDA=a+b+c=1,5+1,5+1,2=4,2 м.
Тогда угол поворота сечения D относительно неподвижной заделки Aравен:
φDA=-T3∙LDAG∙Ip.
Рассуждая аналогичным образом об остальных участках, получим следующие выражения:
φCA=T2∙LCAG∙Ip, φBA=T1∙LBAG∙Ip.
По условию задачи угол поворота φEA от действия всех крутящих моментов равен нулю, тогда:
φEA=X∙LEAG∙Ip-T3∙LDAG∙Ip+T2∙LCAG∙Ip+T1∙LBAG∙Ip=0,
откуда выразим искомый момент:
X=T3∙LDA-T2∙LCA-T1∙LBALEA=1200∙4,2-1500∙3-1500∙1,55,7=-300 Нм.
Так как значение момента X получилось отрицательным, то его направление противоположно показанному направлению X на расчетной схеме.
2 . Построение эпюры крутящих моментов.
Не вычисляя по уравнениям равновесия значение реактивного момента в заделке и используя метод сечений, запишем выражения для крутящего момента по участкам вала. Будем двигаться при этом справа налево в сторону заделки, начиная со свободного конца.
Границы первого участка: 0≤x1≤a.
MK1=TПР=-X=-300 Нм=-0,3 кНм.
Границы второго участка: 0≤x2≤c.
MK2=TПР=-X-T3=-300-1200=-1500 Нм=-1,5 кНм.
Границы третьего участка: 0≤x3≤b.
MK3=TПР=-X-T3+T2=-300-1200+1500=0.
Границы четвертого участка: 0≤x4≤a.
MK4=TПР=-X-T3+T2+T1=-300-1200+1500+1500=1500 Нм=1,5 кНм.
Полученные значения откладываем в масштабе на каждом из соответствующих участков вала (рис. 2). После построения эпюры крутящих моментов делаем ее проверку, используя правило проверки правильности построения эпюры крутящих моментов: в тех сечениях вала, где приложены сосредоточенные крутящие моменты, на эпюре будут скачки на их величину в соответствии с направлением хода построения и выбранным правилом знаков.
3.Определение диаметра вала.
Так как сечение вала по длине не меняется, то по условию прочности определим минимальный диаметр вала круглого сплошного сечения:
dMIN≥316∙MK MAXπ∙τ=316∙1,5∙103π∙55∙106=0,052 м=52 мм.
Полученное значение округлим до ближайшего большего, заданного по условию задачи, d=55 мм.
4