En una locomotora de vapor con engranajes las manivelas de los diferentes cilindros de vapor no están unidas a los ejes de las ruedas, sino a unos ejes intermedios que se conectan a los ejes de las ruedas mediante engranajes. De esta forma se consigue una reducción de velocidad entre el eje motor y los de las ruedas.
La locomotora Shay fue una de las locomotoras de engranajes más utilizadas. Fue diseñada por Ephraim Shay, que trabajaba en el sector de la explotación forestal y buscaba un medio económico para trasportar grandes troncos por ramales ferroviarios de bajo coste. La empresa constructora Lima Locomotive Works construyó el primer prototipo de locomotora Shay en 1880. La compañía Willamette Iron and Steel Works también construyó locomotoras Shay.
Locomotora Willamette Nº 2 en el ferrocarril turístico Mt Rainer Scenic Railroad's.
Locomotora Shay en 1990, trabajando en el ferrocarril Mount Emily Lumber Company (City of Prineville Railway).
Locomotora trabajando en la Mower Lumber Company.
En las locomotoras Climax los dos cilindros de vapor están unidos a una transmisión, situada debajo de la caldera, que lleva el movimiento a los bogies delantero y trasero. El diseño de las locomotoras Climax se atribuye a Charles D. Scott, quien dirigió un ferrocarril forestal cerca de Spartansburg, Pensilvania, entre 1875 y 1878. Las primeras cuatro locomotoras Climax fueron construidas y entregadas en 1888.
Locomotora Climax "The Durbin Rocket" Nº 3 en el ferrocarril turístico The Durbin & Greenbrier Valley Railroad's.
La locomotora Heisler fue la última variante de los tres tipos principales de locomotoras de vapor con engranajes. Charles L. Heisler recibió una patente por el diseño en 1892, después de la construcción de un prototipo en 1891. Esta locomotora dispone de dos cilindros inclinados hacia adentro en un ángulo de 45 grados. Las manivelas de estos cilindros se montan sobre un eje de transmisión longitudinal situado en el centro del bastidor, que lleva el movimiento a cada bogie motorizado a través de engranajes cónicos en una caja de engranajes cerrada.
La locomotora "Durbin Rocket" Nº 6, del tipo Heisler, trabaja en el ferrocarril turístico "Durbin & Greenbrier Valley Scenic Railroad".
Locomotora tipo Heisler en el ferrocarril turístico "Roaring Camp & Big Trees Narrow Gauge Railroad".
Locomotora tipo Heisler en el ferrocarril turístico "Sumpter Valley Railway".
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