Барабанные колодочные тормозные механизмы могут быть выполнены по следующим основным конструктивным схемам:
- с равными приводными силами и односторонним расположением опор;
- с равными приводными силами и разнесенными опорами;
- с равными перемещениями колодок;
- с самоусилением.
При анализе силового взаимодействия тормозных колодок с тормозным барабаном примем следующие допущения:
а) накладки расположены симметрично относительно горизонтальной оси;
б) равнодействующие элементарных нормальных сил проходят через центр тормозного механизма.
Колодку, которая моментом трения прижимается к тормозному барабану, принято называть активной; колодку, которая моментом трения отжимается от тормозного барабана - пассивной. Иногда активную колодку называют самоприжимной или первичной, а пассивную колодку - самоотжимной или вторичной).
Тормозной механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор (рис.4).
Рис.4. Тормозной механизм с равными приводными силами и
односторонним расположением опор и его статическая
характеристика
На схеме 
= 
= Р - приводные силы; 
, 
- равнодействующие нормальных сил, действующих со стороны тормозного барабана на колодки; 
, 
- силы трения, действующие на колодки; 
, 
, 
, 
- реакции опор.
Момент трения, создаваемый активной колодкой можно определить:
При 
∞ - тормозной механизм заклинивается.
Момент трения, создаваемый пассивной колодкой:
Тормозной момент, создаваемый обеими колодками:
Реакции опор:
активной колодки
 , 
| пассивной колодки
 , 
|
В дальнейшем для сравнительной оценки различных схем тормозных механизмов введем упрощения - будем считать 
, 
= 1; m = 0,35.
Оценить тормозной механизм можно по следующим параметрам:
1. Отношение тормозных моментов, создаваемых активной и пассивной колодками:
или, с учетом принятых выше упрощений:
При принятых упрощениях активная колодка обеспечивает примерно в 2 раза больший тормозной момент по сравнению с пассивной, что приводит к ускоренному ее изнашиванию.
Для того чтобы уравновесить износ накладок, необходимо сделать давления накладок одинаковыми, что достигается уменьшением длины пассивной накладки (ГАЗ-53). Возможно применение ступенчатых цилиндров, в которых поршень большего цилиндра воздействует на пассивную колодку, но при этом неоправданно усложняется конструкция
2. Коэффициент тормозной эффективности (при тех же упрощениях):
3. Тормозная эффективность одинакова независимо от направления движения.
4. Статическая характеристика тормозного механизма нелинейна, что свидетельствует о недостаточной стабильности.
5. В результате неуравновешенности 
и 
, при торможении на подшипники ступицы колеса действует дополнительная нагрузка
Тормозной механизм с равными приводными силами и разнесенными опорами (рис.5.).
Рис.5. Схема тормозного механизма с равными приводными силами и
разнесенными опорами и его статическая характеристика
В этом тормозном механизме обе колодки активные при движении вперед, поэтому тормозные моменты, создаваемые обеими колодками, одинаковы:
Суммарный момент тормозного механизма:
Оценка тормозного механизма:
1. Давления на поверхности обеих накладок одинаковы, следовательно, обе накладки имеют одинаковый износ;
2. Коэффициент тормозной эффективности при принятых упрощениях
т. е. тормозной момент несколько больше приводного;
3. На заднем ходу эффективность тормозного механизма снижается примерно в 2 раза; этим объясняется, что такой тормозной механизм используют только для передних колес (ГАЗ-24, «Москвич-408», ГАЗ-66);
4. Тормозной механизм уравновешенный.
Тормозной механизм с равными перемещениями колодок – (рис.6).
Рис.6. Схема тормозного механизма с равными перемещениями колодок и
его статическая характеристика
Профиль разжимного кулака симметричен, поэтому перемещения и деформации колодок, накладок и тормозного барабана одинаковы. Из этого следует, что нормальные силы, а следовательно, и силы трения одинаковы на обеих колодках. Однако приводные силы не одинаковы, так как активная колодка воспринимает меньшую приводную силу по сравнению с пассивной:
; 
; 
Момент трения:
активной колодки
| пассивной колодки
|
Суммарный момент тормозного механизма:
Оценка тормозного механизма:
1. Давления на поверхности накладок одинаковы, следовательно, обе накладки имеют одинаковый износ.
2. Коэффициент тормозной эффективности:
т. е. тормозной момент меньше приводного - тормозной механизм недостаточно эффективен;
3. Тормозная эффективность одинакова независимо от направления движения;
4. Статическая характеристика линейна, тормозной механизм стабилен;
5. Тормозной механизм уравновешен.
Тормозной механизм с равными перемещениями колодок широко применяется на грузовых автомобилях и автобусах, оснащенных тормозным пневмоприводом.
Тормозной механизм с самоусилением (сервотормоз)
Схема сил, действующих на колодки тормозного механизма, и его статическая характеристика показаны на рис.7. На схеме показан сервотормоз одностороннего действия. В этом механизме во время торможения при движении вперед обе колодки являются активными, на заднем ходу — пассивными.
Рис.7. Сервотормоз и его статическая характеристика
Момент трения, создаваемый первой активной колодкой:
Так как приводное усилие, действующее на вторую активную колодку 
, то момент трения, создаваемый второй активной колодкой:
Учитывая, что 
, после упрощения получим:
т. е. приводная сила на второй активной колодке примерно в 2 раза больше, чем на первой, вследствие чего тормозная эффективность второй активной колодки также примерно в 2 раза выше.
Суммарный момент тормозного механизма
Оценка тормозного механизма:
1. Давления на поверхности накладок неодинаковы, в результате чего накладка второй активной колодки изнашивается интенсивней;
2. Коэффициент тормозной эффективности
3. Сервотормоз одностороннего действия имеет примерно в 3 раза меньшую эффективность на заднем ходу; двусторонний Сервотормоз имеет одинаковую эффективность независимо от направления движения;
4. Имеет наименьшую стабильность по сравнению со всеми другими типами тормозных механизмов;
5. Неуравновешен.
Из-за большой величины коэффициента тормозной эффективности, малой стабильности и большой неуравновешенности этот тормозной механизм, вызывающий чрезмерно резкое торможение, в современных автомобилях в качестве колесного тормозного механизма не применяется. В то же время сервотормоз довольно широко используется в качестве трансмиссионного тормозного механизма (ГАЗ-53, автомобили МАЗ).
На рис.8 приведен сводный график статических характеристик, позволяющий сравнить рассмотренные выше тормозные механизмы.
Рис.8. Сводный график статических характеристик тормозных
механизмов различных типов:
1 - дисковый; 2 - с равными перемещениями колодок; 3 - с односторонним размещением
опор и равными приводными силами; 4 - с разнесенными опорами и равными приводными
силами; 5 - сервотормоз
Другие конструкции барабанных тормозных механизмов
В отличие от рассмотренных ранее конструкций, где тормозные колодки имеют одну степень свободы, так как шарнирно опираются на неподвижную опору, тормозные механизмы с плавающими колодками имеют две степени свободы. Такая установка дает возможность колодкам самоустанавливаться, что обеспечивает несколько больший рабочий угол охвата накладок, более равномерный их износ и несколько большую тормозную эффективность. Тормозной механизм с плавающими самоустанавливающимися колодками, нижние концы которых прижимаются пружиной к кронштейну, закрепленному на тормозном опорном диске, применяется для задних колес автомобилей ВАЗ, а также для всех колес автомобиля КАЗ-4540. Особенностями тормозных механизмов автомобиля КАЗ-4540 являются клиновые разжимные устройства, причем в передних тормозных механизмах применяются два разжимных устройства, размещенных по обеим концам колодок. Такая конструкция позволяет увеличить приводную силу, так как одну тормозную камеру большого размера трудно разместить у переднего колеса. Вместе с тем две тормозные камеры обеспечивают равномерный износ накладок. Тормозные механизмы с клиновым разжимным устройством получают все более широкое применение на грузовых автомобилях и автобусах с тормозным пневмоприводом, благодаря более высокому КПД клинового разжимного устройства и меньшим размерам пневматических тормозных камер.
