Тело кулиссы Стефенсона имеет не прямое, а криволинейное очертание, при чем ось кулиссы, т. е. кривая линия, проходящая через средину ее прореза и через центр ее кулиссного камня представляет собой часть окружности, описанной радиусом, равным длине эксцентриковой тяги. Кулисса Стефенсона обращена своею выпуклою стороной к цилиндру паровоза и вогнутой стороной к оси ведущего колеса, на котором насажены эксцентрики. В кулиссном механизме Стефенсона при переводе рычага, с целью изменения отсечки пара, опускается или поднимается только кулисса, камень - же остается на одной и той же высоте и вместе с золотниковым стержнем может передвигаться только по направлению оси золотникового стержня. Перемещение кулиссы совершается следующим образом (черт. 35-6). Кулисса подвешивается при помощи подвески Ап к плечу АБ рычага АБВ, укрепленного на переводном валу Б, а концы кулиссы м и н соединяюся с эксцентриками переднего и заднего хода.
При поворачивании переднего вала Б, при помощи рычага ВБА, соединенного с тягой, идущей к переводному винту в будке машиниста, конец этого рычага А поднимается или опускается и, вместе с ним, при помощи подвески Ап, поднимается или опускается и самая кулисса мн. Подвеска Ап обыкновенно соединяется либо с нижним концом кулиссы, либо с ее серединой.
На рис.35-6 показано такое расположение машины, когда кривошип находится в задней мертвой точке, а кулисса в своем среднем положении. При таком положении машины, как мы знаем, золотник должен открывать заднее окно на величину линейного опережения. Если, не трогая паровоза с места, мы переведем переводный винт в крайнее переднее воложение, то кулисса опустится вниз в положение м1 и н1, показанное пунктиром, при чем кулиса потянет за собой и кулиссный камень к, который передвинется в положение к1, т. е. переместится ближе к оси паровоза. Но, так как кулиссный камень связан золотниковой тягой с золотником, то вместе с камнем передвинется назад и золотник, и открытие заднего паровпускного окна уменьшится, т. о. уменьшится величина линейного опережения впуска. Таким образом, при кулиссе Стефенсона с прямими тягами при опускании кулиссы, т.е. при работе с большим наполнением и меньшим расширением, линейное опрежение впуска уменьшаеться.
Точно также при кулиссе Стефенсона для различных степенейрасширения пара линейное опережение будет различное. В кулиссах с прямыми тягами при уменьшении степени расширения пара (камень ближе к концу кулиссы)—опережение впуска уменьшается, а при увеличении степени расширения (камень ближе к центру кулиссы)—опережени впуска увеличивается. При перекрестных тягах—получается обратное явление. Работа кулиссы, а следовательно, и работа золотника зависят в значительной степени от конструкции и размеров частей кулиссного механизма, именно:
1) от длины кулисы и ее кривизны,
2) от способа подвешивания
3) от длинны экцентриковых тяг
Чем короче кулисса, тем более она наклоняется при своей работе и тем большее получается скольжение камня в кулиссе, влекущее за собой разработку самой кулиссы ( другой стороны, чем длинее кулисса, тем более получается разница в величине опережения впуска при разных отсечках
Обыкновенно длина кулиссы делается равной от 5 до 6 эксцентриситетов. Кулисса Стефенсона, как сказано выше, подвешивается либо за средину, либо за нижний конец ее.
При подвешивании кулиссы за средину, средняя чать ее может двигаться только по окружности радиуса, равною глине подвески. При этом, средина кулиссы, подобно маятнику, качается взад и вперед и немного то поднимается вверх, то опускается вниз, но так как камень кулиссы остается на одном уровне, то при работе паровоза все время происходит небольшое перемещение кулиссы относительно камня. Чем больше длина подвески, тем более плоской выходит кривая, по которой движется средняя часть кулиссы, и, следовательно, тем меньшее будет перемещение камня в кулиссе и тем меньше будет их разработка. Поэтому, подвеску кулиссы и стараются вообще сделать возможно длинее, насколько это позволяет расположение частей паровоза. Оба конца кулиссы, при подвеске ее за средину, описывают одинаковые кривые в виде петель.
На рис. 35-7 арабскими цифрами обозначены различные положения эксцентриситета переднего хода и соответствующее им положение верхнего конца кулиссы (с открытыми тягами), а римскими цифрами обозначены положения эксцентриситета заднего хода и соответствующие им положения нижнего конца кулиссы. При подвешивании за средину — кулисса при переднем и заднем ходе работает одинаково.
Если же кулисса подвешена за нижний конец ее, то тогда нижний конец движется по дуге круга радиуса, равного длине подвески, а все выше лежащие точки описывают кривые в виде петель. В этом случае обе половины кулиссы работают различно и в кулиссах с открытыми тягами наилучшее парораспределение получается для заднего хода паровоза.
При кулиссах-же с перекрещивающимися тягами, когда с нижним концом кулиссы соединяется эксцентрик переднего хода, лучшее парораспределение получается при движении паровоза передним ходом.
Подвешивать кулиссы за верхний конец неудобно, так как в этом случае подвеска выходит слишком короткой, точка подвеса кулиссы описывает слишком крутые кривые и получается слишком большое скольжение камня.Точку А укрепления конца подвески Ап выбирают таким образом, чтобы размахи кулиссы в одну и другую сторону из ее среднего положения были одинаковы (симметричны).
Что касается длины эксцентриковых тяг, то чем больше будет длина эксцентриковых тяг, по сравнению с эксцентриситетом эксцентрика, тем равномернее получается движение золотника по обе стороны от его среднего положения. По этому длину эксцентриковых тяг делают по большей части равной от 17 до 25 эксцентриситетов, а иногда в существующих механизмах эта длина делается от 15 до 35 эксцентриситетов.
В американских паровозах сер. X завода Балдвина, снабженных кулиссой Стефенсона, части кулиссы имеют, например, следующие размеры: величина эксцентриситета - 63,5 мм. угол опережения - 23.5°, длина эксцентриковых тяг: передней хода - 1962мм, заднего хода - 1967 мм. (т. е. приблизительно 31 эксцентриситету). Кулисса с открытыми тягами подвешен за средину. Длина подвсски - 489 мм. Длина кулиссы между точками присоединения эксцентриковых тяг равна 275 мм.для работы паровоза передним ходом.