アメリカン・ロコモティヴ (American Locomotive Company) はグレズリー式連動弁装置のライセンスを取得し、ユニオン・パシフィック鉄道向け4-12-2蒸気機関車に用いた。これはグレズリー式弁装置を用いた最大の機関車である。また、オーストラリアのヴィクトリア鉄道向けS形4-6-2蒸気機関車やニューサウスウェールズ鉄道D57形 4-8-2 蒸気機関車にも用いられた。
平時、十分な検査と整備調整が行われる分には連動設計はよく機能したが、第二次世界大戦時の、不十分な整備下での苛酷な運用条件には向かないことが明らかとなった。もともとこの機構には、特に高速時にバルブや連動テコの慣性によるオーバートラベルによって中央シリンダのカットオフの遅れが発生、この過剰吸気によって中央シリンダー圧力が異常に増加し全駆動力に対する中央シリンダーの負担率が異常上昇する傾向があることが LNERでの試験の結果などから知られていたが、整備不良によってリンクの支点や結合部に遊びが発生するとバルブの位置決めが不確実になることによってこの傾向がより顕著となる問題で、これは高速蒸機として有名なA4形流線形パシフィック型蒸気機関車の中央シリンダ連結棒のビッグエンドの発熱及びメタル焼きつき問題として生じ、応急処置としてピストン径を小径化するとともに、テコのレバー比を変更するなどして、中央シリンダーの出力を下げる調整が行われたがそれでもこの高速時の中央シリンダの過剰出力傾向はあまり改善されず。A4マラード号が最高速記録達成直後に中央シリンダメインロッドのビックエンドメタルを焼損破損する一因ともなった（破損事故時、総牽引力に対しての中央シリンダの負担率は50％を超えていたとされオーバーロードが主原因であった）。そのため、当初は構造の単純さが買われ多くの国や鉄道会社で採用されたものの高頻度の再調整を要しデリケートすぎる点が影響し第2次大戦中の混乱期に稼働率を大きく落とし戦後搭載機の多くが淘汰されることになった。また、グレズリーの後継者であるエドワード・トンプソンはこの弁装置に特に批判的で、新設計の二気筒蒸気機関車を導入するとともに、グレズリーの設計した蒸気機関車を三気筒ともワルシャート式弁装置とする様改造しようと計画した。
グレズリー式弁装置を装備した蒸気機関車では、レバーを使って中央シリンダーのバルブ作動角を合成する関係上、三つのピストンの位相は正確に 120 度でなければならない。クランク軸よりも前にある車軸を避けるため、中央シリンダを外側シリンダよりも上に、やや下向きに傾けて取り付ける配置が典型的である。そこで、クランク位相角を（たとえば 120/113/127 度といった具合に）120度からずらすことで内側シリンダーの傾斜分を補正し、トルクが回転角によらず一定となる様にした。これにより、三気筒機関車でも等間隔の排気音が等間隔となる様なシリンダーからの排気ブラストタイミングとなっている。
豊臣秀吉の没後、政権の首座に就いた大老徳川家康は、度重なる上洛命令に応じず敵対的姿勢を強める会津の上杉景勝を討伐するために、慶長5年（1600年）6月に諸将を率いて東下した（会津征伐）。家康と対立し、佐和山に蟄居していた石田三成は、家康の出陣によって畿内一帯が軍事的空白地域となったのを好機と捉え、大坂城に入り家康討伐の兵を挙げた。西軍は、まず畿内近国の家康側諸勢力の制圧に務めた。上杉討伐軍に参加していた細川忠興の丹後田辺城もその目標の一つで、小野木重次・前田茂勝・織田信包・小出吉政・杉原長房・谷衛友・藤掛永勝・川勝秀氏・早川長政・長谷川宗仁・赤松左兵衛佐・山名主殿頭ら、丹波・但馬の諸大名を中心とする1万5000の兵が包囲した。忠興が殆んどの丹後兵を連れて出ていたので、この時田辺城を守っていたのは、忠興の実弟の細川幸隆と父の幽斎および従兄弟の三淵光行（幽斎の甥）が率いる500人にすぎなかった。幸隆と幽斎は抵抗したものの、兵力の差は隔絶し、援軍の見込みもなく、7月19日から始まった攻城戦は、月末には落城寸前となった。しかし西軍の中には、当代一の文化人でもある幽斎を歌道の師として仰いでいる諸将も少なくなく、攻撃は積極性を欠くものであった。当時幽斎は三条西実枝から歌道の奥義を伝える古今伝授を相伝されており、弟子の一人である八条宮智仁親王やその兄後陽成天皇も幽斎の討死と古今伝授の断絶を恐れていた。八条宮は使者を遣わして開城を勧めたが、幽斎はこれを謝絶し、討死の覚悟を伝えて籠城戦を継続。『古今集証明状』を八条宮に贈り、『源氏抄』と『二十一代和歌集』を朝廷に献上した。ついに天皇が、幽斎の歌道の弟子である大納言三条西実条と中納言中院通勝、中将烏丸光広を勅使として田辺城の東西両軍に派遣し、講和を命じるに至った。勅命ということで幸隆と幽斎はこれに従い、9月13日に田辺城を明け渡し、敵将前田茂勝の居城である丹波亀山城に身を移されることとなった。この戦いは西軍の勝利となったが、小野木ら丹波・但馬の西軍1万5000はこの間田辺城に釘付けにされ、開城から2日後の関ヶ原の戦い本戦に間に合わなかった。なお、7月15日に田辺城に入城した三刀谷孝和の見聞と叙述を記述したものが『三刀谷田辺記』である。子細な城内事情を詳しく伝えており、当時の一般部将の時局認識の素朴な実態を物語ったものである。