A MÁV VIm. osztály, később 651 sorozat az első magyar, hat kapcsolt kerékpárú Mallet-rendszerű, hegyipályára szánt mozdonytípus volt.
Kifejlesztése A XX. század első éveiben nemcsak a személyszállítás, hanem a teherforgalom is jelentősen fellendült: mind az ipari termelés növekedés, de nem elhanyagolható mértékben a vasút saját szükségleteinek következtében komolyan megnőtt a teher-, ezek között pedig a szénszállító vonatok terhelése is. A síkvidéki fővonalak tehervonatainak továbbítására a MÁV a IIIu. osztályú mozdonyokkal hosszabb időre is megfelelő típushoz jutott. Megfelelő mozdonyt kellett azonban találni a Zsil-völgyi szénbányákból kitermelt szén útvonalának nagy emelkedőkkel tarkított Piski–Petrozsény vasútvonal és a Fiumébe vezető Karszt-vonal legnehezebb pályaviszonyokkal rendelkező Cameral-Moravica–Fiume vonalszakaszának tehervonataihoz. Ez utóbbi vonalszakasz bár komoly vonóerőt igényelt, ebben az időben már 42,8 kg/folyóméteres „I”-jellegű sínekkel 16 tonna legnagyobb tengelyterhelésre építették át. A Piski–Petrozsény vasútvonalban azonban még 34 kg/folyóméter tömegű sínek feküdtek, mely csak 14 t tengelyterhelést tett volna lehetővé, de a különféle műtárgyak (hidak, átereszek) teherbíróképessége csak 6 t/m folyómétersúlyú járművek közlekedtetését tette lehetővé. A vonatok ketté osztása sem jelenthetett megoldást a viszonylag nagy, 11–15 km-es állomásközök miatt. E vonal két legnehezebb része a Puj–Banica közötti 24 km hosszú 16,66‰ emelkedőjű és a Banica–Petrozsény közötti 20 km-es 14,28‰ emelkedőjű vonalszakasz volt. A korábban itt közlekedő, addigra már gyengének bizonyuló IVd. osztályú, négy kapcsolt kerékpárú mozdonyok tapadási tömege megközelítette 14 t tengelyterhelés mellett négy kapcsolt tengelyen elérhető maximumot, így mindenképpen a kapcsolt tengelyek számának növelésére volt szükség. Bár Richard von Helmholtz elmélete alapján az osztrák Karl Gölsdorf úttörőként megkonstruálta a kkStB 180 sorozatú öt kapcsolt kerékpárú egykeretes mozdonyát, melynél a kis sugarú ívekben való haladást a tengelyek oldalirányú elmozdulásával biztosították, a MÁV a folyómétersúly korlátja és a kis sugarú hegyi pályákon túl merevnek bizonyuló IVc. osztályú mozdonyaival szerzett negatív tapasztalatok miatt egy Mallet-rendszerű mozdony beszerzése mellett döntött. A Mallet-rendszerrel a IVd. és IVe. osztályú mozdonyokkal immár kellő, kedvező tapasztalatot szerzett. Így végül az új típust hat kapcsolt kerékpárral C'C tengelyelrendezésű, 12 t legnagyobb tengelyterhelésű Mallet-rendszerű mozdonyként tervezték meg. A fővonali szolgálatra szokatlanul alacsony tengelyterhelést indokolta az a tény is, hogy a típust 23,6 kg/folyóméteres sínekkel épült a Petrozsény–Livazény–Lupényi hév vonalán is közlekedtetni kívánták; ez a vonal akkoriban 10 t tengelyterhelésre volt kiépítve, de tervezték 12 tonnásra átépíteni.
A Magyar Királyi Állami Vasgyáraknál 871 szerkezetszámmal jelölt típus első két példányát a gyár 1909 márciusának közepén adta át a MÁV-nak, ahol azok a 4501–4502 pályaszámokon álltak üzembe. A mozdonyok osztályjelzése meglehetősen rendhagyó: VIm. osztály lett. Bár a hat kapcsolt kerékpár miatt („mellékesen” ezek voltak a MÁV első hat kapcsolt kerékpárú mozdonyai) a „VI” fő-osztályjel logikusnak tűnik, valójában ezt a gömöri iparvasutak C-tengelyelrendezésű mellékvonali mozdonyok jelölésére már korábban használták. Így az „m” alosztályjel e régi típustól való jelentősebb elkülönítésre is szolgált és az eddigi ilyen rendszerű mozdonyok jelzésétől eltérően a Mallet-rendszerre is utalt. A két mozdony egységára korona volt.
A mozdonyok a Monarchiában ekkor kötelező módon hadijelet is kaptak, amely a típus esetén lett.
Szerkezete A VIm. osztályú mozdonyok tehát belső keretes, Mallet-rendszerű C'C tengelyelrendezésű, azaz mindkét keretrészbe három-három kapcsolt kerékpárral készült négyhengeres kompaund, szerkocsis gőzmozdonyok voltak.
Keret, futómű, mozdonysátor A mozdony kerékpárjait a Mallet-rendszernek megfelelően hármasával külön keretbe ágyazták: mind az első- mind a hátsó keretrész egy-egy C tengelyelrendezésű mozdony-futóműnek tekinthető és mindkét keretrész elejének két oldalára egy-egy gőzhengert szereltek. A belső elrendezésű, szegecseléssel készült keretrészek két, egymástól 1,23 m távolságban lévő 28 mm vastag folytvaslemez hossztartóból álltak, melyeket belül a hengermerevítők és még két további, a kapcsolt tengelyek között elhelyezett, függőleges folytvaslemez-kereszttartó (ún. keretkötő) kötött össze. Az első keretrész elejére a mellgerendát, a hátsó keretrész végére a kapocsszekrény került. A kereszttartókra a tömegcsökkentés érdekében kivágások kerültek. A merev tengelytávolság csökkentésére a kapcsolt kerékpárokat a keretbe egymáshoz olyan közel ágyazták, amennyire csak a fékrudazat azt lehetővé tette. A tengelyágytokok keretkivágásait acélöntésű ágyvezetékek merevítették, valamint a keretlemezeknek a kivágásoknál lévő nyúlványait alul összekötő ún. kötővasak fogták össze. Az ágytokok kopásai húzóékekkel utánállíthatóak voltak. A hajtó- és kapcsolt kerékpárok hordrugóit, melyek méretei megegyeztek a IVd. osztályúnál alkalmazottakkal, himbák kötötték összeA himbákat az I–II., a II–III., a IV–V. és az V–VI. tengely rugói közé iktatták. és a tengelyek alatt helyezték el. A két keretrész kapcsolata megegyezett a IVd. osztályú mozdonyokéval: az elöli és hátulsó keretrészt a mozdony hossztengelyének vonalában egymás fölött lévő két, ún. Mallet-csapszeg kötötte össze, melyek körül az első keretrész a hátulsóhoz képest elmozdulhatott és a pályaívekbe beállhatott. A csapszegek tartói a keretrészeket is merevítették. A hátsó keretrész nyúlványa hosszan az elöli keretrész fölé nyúlt és hordozta a mozdony kazánját. A hosszkazán eleje a csúszótámon keresztül az elöli keretre is támaszkodott úgy, hogy az elöli keret a csúszótámban (hengerkazán-támaszban) oldalt 70–70 mm-nyit elmozdulhatott. Az elöli keretrész egyenesbe visszatérítését a hátsó keretrész nyúlványához rögzített és az első keretrészben megvezetett, valamint az elöli hengerkazántámaszra erősített, szintén az elöli keretrészben megvezetett egymással összekapcsolt feszítő lemezrugó-pár végezte. A csapszegek tehermentesítésére és a két keretrész egymáshoz képesti elcsavarodásának megakadályozására csapszegek mindkét oldalán egy-egy ún. horgonycsavart helyeztek el, melyek felső tartóját az elöli keretrészhez, az alsót pedig a hátsó keretrészhez rögzítették.
A kapcsolt tengelyek 1220 mm-es futókör-átmérője megegyezett a IVd. osztályú mozdonyokéval. Az ívbeállás további könnyítése érdekében a harmadik kapcsolt kerékpár nyomkarimáit vékonyabbra esztergálták, míg a negyedik kerékpárnak oldalirányba 9–9 mm-es játékot biztosítottak. A kapcsolt tengelyek 3%-os nikkelacélból, míg a kapcsolt és futótengelyek folytacélból készültek. A hajtott és a kapcsolt kerékpárok tengelyeit a tengelyvonalban teljesen átfúrták.
A tágas mozdonysátor félig zárt kivitelű volt, homlokán egy-egy ovális forgóablakot alakítottak ki. Oldalra egy fix és egy tolóablak, a sátortetőre szellőző, míg belső oldalára tetőlámpa került.
Gépezet A hátsó keret kerékpárjait a nagynyomású, az elsőéit a kisnyomású hengerek hajtották. A gőzhengerek térfogatviszonyának aránya 1:2,4, mely közel azonos volt a IVd. osztályú mozdonyoknál jól bevált és perdülésmentes indítást biztosító 1:2,27-es arányhoz. A nagynyomású hengerekből kiömlő gőz az átömlési keresztcsövön át a receiverként is szolgáló közös átömlőcsőbe jutott. Az átömlő hátul gömbcsuklóban végződött, mely körül az elfordulhatott, a gömbcsukló felső végénél pedig tömszelencés tömítéssel hosszirányba is elmozdulhatott. Az átömlőből jutott a kisnyomású hengerek tolattyúszekrényeibe. Mindegyik keretben a kapcsolt kerékpárok közül a harmadik volt a hajtó. A nagynyomású gőzhengerek folytvas beömlőcsöve 123/133 mm átmérővel, 3,05 m hosszúsággal készült, az átömlőcső 203/216 mm átmérőjű és 2,1 m hosszú, míg a kisnyomású hengerek kiömlőcsöve 203/216 átmérőjű és 1,31 m hosszú volt. A jobb oldali forgattyúkat a bal oldaliakhoz képest 90°-kal előbbre ékelték a kerékpártengelyre. A dugattyúrúd a hátulsó gépezetnél nem, csak az elülsőnél volt átmenő rendszerű. A dugattyúrudak tömszelencéi grafitos azbeszt-tömítéssel készültek, az elülső gépezetnél elöl a rúdvezeték nyitott hüvelyben futott. A keresztfejek kétvezetékesek voltak. A hajtó- és csatlórudak I alakú keresztmetszettel készültek. A rudazat kenését kenőcsavaros olajszelencék biztosították.
A gőzhengerek üresjárati munkájának (ellenállásának) csökkentésére a beömlő keresztcsőre és az átömlő szelepházára légszelepet, míg a kisnyomású hengerekre 9 barra beállított kombinált nyomáscsökkentő és légszelepet szereltek, későbbi példányoknál a nagynyomású hengerek tolattyúszekrényeire kerültek légszelepek. Az átömlő nyomását így 5 barra korlátozták. A keresztfejek kétvezetékesek voltak. A mozdony könnyebb megindítása érdekében mind a négy henger friss gőzzel való ellátására a mozdonyok gépezetét egyszerű Borries-rendszerű indítókészülékkel is ellátták. A gyakorlatban rendszerint elegendő volt csak a nagynyomású hengerekbe frissgőzt vezetve elindulni, tekintve a lazán kapcsolt tehervonatok jellemzőire. A kormányvonórúd két részből állt és az előli része a mozdony hossztengelyében helyezkedett el az ívbeállás lehetővé tételére. A nagynyomású hengerek legnagyobb töltése 72%, a kisnyomású hengereké 80,5% volt.
A gőzhengerek belső beömlésű, széles, rugalmas, önfeszítő gyűrűs hengeres tolattyúkkal készültek, melyeket ellenforgattyús Heusinger–Walschaert-rendszerű vezérművek szabályoztak. A nagynyomású tolattyú átmérője 234 mm belső túlfedése 34, külső túlfedése –7 mm volt. A kisnyomású tolattyú átmérője 285 mm, belső túlfedésük 32 mm, a külső túlfedése 0 értékű volt. Az ellenforgattyú előremenetben a forgattyút közel 90°-kal megelőzte, más szóval a forgattyúhoz képest előresietőként ékelték föl. Ennek megfelelően előremenetben a lengőívkő a lengőív (kulissza) felső részén helyezkedett el. A kormányvonórúd előremenetnél előre mozdult. A vezérmű a TV. osztályú mozdonyoknál megegyező módon egyszerűbb elrendezéssel készült: az elősietési lengőt mozgató vonórúd végét ugyanis közvetlenül a keresztfej-csapszeghez kapcsolták, az ívkövek függőleges mozgatását végző függvasakat közvetlenül az ívkő csapjaihoz rögzítették. A kormányvonórudat emeltyűvel kombinált kormánycsavarral szabályozták.
Kazán