Ένας λέβητας ατμομηχανής είναι το κεντρικό μέρος του κινητήρα για κάθε αμαξοστοιχία ατμομηχανής. Λέβητες παρόμοιοι με τον λέβητα ατμομηχανών, ο οποίος ονομάζεται επίσης λέβητας πυροσωλήνων, μπορούν να τροφοδοτήσουν άλλα σκάφη, συμπεριλαμβανομένων των πλοίων. Ο λέβητας πυροσωλήνα, ωστόσο, συνήθως ταυτίζεται με ατμομηχανές, που χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο από τις αρχές του 19ου αιώνα. Οι ατμομηχανές εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται τον 21ο αιώνα, συχνά για ιστορικά ή καινοτόμα ταξίδια, παρά την εμφάνιση πιο σύγχρονων κινητήρων ντίζελ και ηλεκτρικών μηχανών.
Οι ατμομηχανές αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά στα τέλη του 1700 και στις αρχές του 1800. Η αρχή της ισχύος ατμού είναι ότι ο ατμός από το θερμαινόμενο νερό είναι μια μορφή αερίου υπό πίεση. Με ασφάλεια και σωστή κατεύθυνση, αυτό το αέριο μπορεί να παράγει τεράστια επίπεδα ενέργειας. Μια ατμομηχανή εφαρμόζει αυτή την ενέργεια για να μετακινήσει ένα τρένο σε μεγάλες αποστάσεις με υψηλό ρυθμό ταχύτητας. Ο λέβητας ατμομηχανής είναι το πιο σημαντικό μέρος της διαδικασίας, δημιουργώντας ατμό και κατευθύνοντάς τον να τροφοδοτήσει τους τροχούς της ατμομηχανής.
Αυτός ο τύπος λέβητα αποτελείται από μια σειρά συνδεδεμένων δεξαμενών και σωλήνων σχεδιασμένων να λειτουργούν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Μια προσβάσιμη δεξαμενή που ονομάζεται firebox περιέχει το καύσιμο που καίγεται, συνήθως άνθρακα. Αν και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε εύφλεκτο υλικό, ο άνθρακας είναι το πιο αποδοτικό καύσιμο για αυτό το είδος κινητήρα. Το εξαντλημένο καύσιμο πέφτει μέσα από μια σχάρα στο κάτω μέρος της εστίας ως στάχτη για μετέπειτα διάθεση. Η θερμότητα από την εστία ταξιδεύει μέσω μιας σειράς μεγάλων και μικρών σωλήνων στο μπροστινό μέρος του λέβητα. Αυτοί οι σωλήνες ονομάζονται καπναγωγοί ή πυροσωλήνες, δίνοντας το όνομά του στον λέβητα πυροσωλήνα.
Οι πυροσβεστικοί σωλήνες περνούν μέσα από μια κεντρική δεξαμενή γεμάτη με νερό και η θερμότητα από τους σωλήνες μετατρέπει το νερό σε ατμό. Σε ορισμένες εκδόσεις του λέβητα ατμομηχανής, αυτός ο ατμός θερμαίνεται ξανά, καθιστώντας τον υπερθερμασμένο ατμό, ο οποίος είναι ασφαλέστερος και αποδοτικότερος από τον συνηθισμένο ατμό. Στη φύση, αυτός ο ατμός θα έφευγε γρήγορα και βίαια, αλλά ο λέβητας ατμομηχανής έχει σχεδιαστεί για να τον περιέχει με ασφάλεια και να τον κατευθύνει προς τους κυλίνδρους και τα έμβολα της μηχανής ατμομηχανής. Αυτά, με τη σειρά τους, κινούν τις ράβδους σύζευξης της ατμομηχανής, οι οποίες συνδέονται με τους κινητήριους τροχούς και θέτουν το τρένο σε κίνηση.
Αυτή η περίπλοκη και δυνητικά επικίνδυνη διαδικασία τελειοποιήθηκε όταν οι ατμομηχανές ήταν το κύριο μέσο χερσαίας μεταφοράς. Με σωστή συντήρηση, ένας λέβητας ατμομηχανής θα διαρκέσει για δεκαετίες και πολλές ατμομηχανές από τις αρχές του 20ού αιώνα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται. Η ατμομηχανή έχει διαδραματίσει βασικό ρόλο σε δεκάδες ταινίες, από το σιωπηλό κλασικό του Μπάστερ Κίτον το 1927 Ο γενικός μέχρι την κωμωδία του χρόνου στο ταξίδι της δεκαετίας του 1990 Επιστροφή στο μέλλον Μέρος ΙΙΙ.