云南NBZ2-G10F齿轮泵定制 工艺精良 性能优异

直齿共轭内啮合齿轮泵性能：无泄露驱动方式：电动泵轴位置：边立式叶轮数目：单级 双极排出压力：8.0 16 32 pMpa效率：85 ％必需汽蚀余量：1 rm适用范围：冶金机械、电钻辅机、石油化工机械、食品包装机械，剪板机，折弯机，伺服系统
NB2-C20F齿轮泵 NB2-D10F齿轮泵 NB2-G10F齿轮泵
NB2-C25F齿轮泵 NB2-D12F齿轮泵 NB2-G12F齿轮泵
NB2-C32F齿轮泵 NB2-D16F齿轮泵 NB2-G16F齿轮泵
NB3-C40F齿轮泵 NB3-D20F齿轮泵 NB3-G20F齿轮泵
NB3-C50F齿轮泵 NB3-D25F齿轮泵 NB3-G25F齿轮泵
NB3-C63F齿轮泵 NB3-D32F齿轮泵 NB3-G32F齿轮泵
NB4-C80F齿轮泵 NB4-D40F齿轮泵 NB4-G40F齿轮泵
NB4-C100F齿轮泵 NB4-D50F齿轮泵 NB4-G50F齿轮泵
NB4-C125F齿轮泵 NB4-D63F齿轮泵 NB4-G63F齿轮泵
NB5-C160F齿轮泵 NB5-D80F齿轮泵 NB5-G80F齿轮泵
NB5-C200F齿轮泵 NB5-D100F齿轮泵 NB5-G100F齿轮泵
NB5-C250F齿轮泵 NB5-D125F齿轮泵 NB5-G125F齿轮泵
出油口位置说明:
1. 进出油口相对位置可作调整
　　2. 进出油口位置在同一平面时,即相对位置成0°,可用数字” 1” 来表示,以此为基准,从轴端方向看进油口位置固定不变,出油口位置顺时针旋转90°即相对位置成90°,可用数字” 2” 表示.依此类推,数字” 3” 表示相对位置成180° 数字” 4” 表示相对位置270°
　　3. nb2、nb3系列进出油口位置共有0°, 180°两种.nb4、nb5系列进出油口位置共有0°, 90°, 180°, 270°四种
　　4. 油泵出厂时已根据用户需要调整好进出油口相对位置,用户不得擅自改变油口位置
用户注意事项
1.请在油泵装配前，油泵进油口必须加注液 压油，以避免启动瞬间发生干摩擦损伤油泵。 2.请注意泵的运转方向，泵反转或空转会使
泵损坏。 3.请注意液压系统的压力设定，超压会使泵损
齿轮传动是机械传动中最重要最常用传动之一,效率高,机构紧凑,工作可靠,寿命长,传动比稳定。缺点是造价高，安装精度高，易磨损[4]。

1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1.1齿轮类型的选择
根据设计的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动。
1.2齿轮材料的选择
由于机器工作时属于中等冲击，选取大小齿轮的材料均为45Cr（调质），齿面硬度：小齿轮271～316HBS，大齿轮为241～286HBS，取中间值，则大齿轮为263.5HBS，小齿轮为293.5HBS[8]。
1.3选取精度等级
因其表面经过调质处理，故选用8级精度。
1.4选择齿数
选小齿轮齿数为Z1=20，大齿轮齿数Z2=uZ1=8×20=160

2 按齿面接触强度设计

由设计公式[4]进行试算，既：
≥2.23
2.1确定公式内的各个计算数值
1.试选载荷系数
=1.3
2.计算小齿轮传递的转矩
==95.5×105×N·mm=2.049×105 N·mm
3.选取齿宽系数
=0.6
4.材料的弹性影响系数
=189.8MPa
5. 接触疲劳强度
按齿面硬度查得[4]大齿轮接触疲劳强度极限=610MPa，小齿轮的接触疲劳强度极限=650MPa
6.计算应力循环次数

=60×240×1×（30×300×8）=1.0368×109
===0.1296×109
接触疲劳强度
查得[4]=1.0, =1.1
8. 计算接触疲劳许用应力
取失效效率为1%，安全系数=1，有
==1.0×650=650MPa
==1.1×610=671MPa
2.2计算
1.小齿轮分度圆直径
将以上所有数据代入公式(7-1)有
d1t≥2.23
=2.32×
=81.016mm
2.计算圆周速度
=1.018m/s
3.计算齿宽
=
=0.6×81.016
=48.610mm
4.计算齿宽与齿高之比b/h
模数 ===4.051mm
齿高 =2.25=2.25×4.051mm=8.041mm
=48.610/9.115=5.333
5.计算载荷系数
根据=1.081mm/s，8级精度，查得动载系数=1.1;直齿轮假设≥100N/mm;由表查得==1.2；=1.5；查得齿向载荷分配系数用内差法得 =1.23，并且=4.44，8级精度，并调质处理，查得弯曲强度计算用的齿向载荷分布系数=1.16；故载荷系数
==1.5×1.1×1.2×1.23=2.4354
6.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
==81.016×mm=99.87mm
计算模数
==mm=4.99mm
单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
液压闸式剪板机的组成

液压闸式剪板机结构主要由上刀架、机架、液压系统、主



副液压缸、液压压料装置、托料装置、后挡料装置、电气系统、剪刃间隙调整机



构等组成。



1 机架



机架是剪板机的关键结构件，实际生产中一般采用框架式的全焊接结构，为



了保证机架结构的稳定性，对机架关键区域的焊缝采用超声波无损探伤，来检测



焊缝是否合格。机架结构主要由左右墙板、油缸座、工作台、外压板等部件组成，



其中，左右墙板的喉口区域为剪板机剪切时的应力集中区域，承受较大应力。



2 上刀架



上刀架是剪切力的主要施加体，和机架一样也是主要受力部件，由左右档头



板、上刀架筋板、立板贴板、水平板和立板焊接而成。其中主副油缸与左右垫板



相连接，主要承受油缸的推力，由主副油缸带动上刀架做垂直方向的往复直线运



动。剪刃安装在立板的下边缘，采用螺栓固定，同时为了保证剪切后的钢板翘曲



程度较小，对上剪刃使用倾角较小的剪刃，且在剪切过程中，立板承受垂直方向



的剪切力，立板贴板承受水平方向的剪切力。
单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
优化方案的比较与选择

将拓扑优化与尺寸优化的结果进行比较，结果如表 5.3 所示。

表 5.3 拓扑优化与尺寸优化对比

Tab.5.3 Comparison of topology optimization and size optimization


左墙板厚 右墙板厚 外压板厚 最大位移 喉口处最大 机架减重
度（mm） 度（mm） 度（mm） （mm） 应力（Mpa） 百分比
优化前 60 60 45 0.912 202
拓扑优化 60 60 45 0.845 198 9.8％
尺寸优化 50 50 40 0.747 199 10％

由表 5.3 可以看出，经拓扑优化和尺寸优化后，剪板机运行过程中机架的最大位移以及喉口处最大应力都有不同程度的减少，但减少量都比较小，且都满足强度和刚度要求；经拓扑优化机架减重 9.8％，经尺寸优化机架减重 10％，两种优化方案均达到减重目标。将尺寸优化方案和拓扑优化方案进行对比分析，在减重方面，尺寸优化略高于拓扑优化，同时，对优化之后的模型进行静力学分析，发现两种模型的关键部位应力和关键点位移相差不大。在实际生产过程中，拓扑优化的板件形状更加复杂，虽然降低了原材料的用量，可增加了生产工序，提高了生产成本；而尺寸优化后的板件形状不发生变化，仅仅减少了板件厚度，从而减少了原材料的用量，降低企业的成本，提高了企业的市场竞争力。因此，选择尺寸优化方案为更优方案。
直齿共轭内啮合齿轮泵性能：无泄露驱动方式：电动泵轴位置：边立式叶轮数目：单级 双极排出压力：8.0 16 32 pMpa效率：85 ％必需汽蚀余量：1 rm适用范围：冶金机械、电钻辅机、石油化工机械、食品包装机械，剪板机，折弯机，伺服系统
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NB5-C200F齿轮泵 NB5-D100F齿轮泵 NB5-G100F齿轮泵
NB5-C250F齿轮泵 NB5-D125F齿轮泵 NB5-G125F齿轮泵
出油口位置说明:
1. 进出油口相对位置可作调整
　　2. 进出油口位置在同一平面时,即相对位置成0°,可用数字” 1” 来表示,以此为基准,从轴端方向看进油口位置固定不变,出油口位置顺时针旋转90°即相对位置成90°,可用数字” 2” 表示.依此类推,数字” 3” 表示相对位置成180° 数字” 4” 表示相对位置270°
　　3. nb2、nb3系列进出油口位置共有0°, 180°两种.nb4、nb5系列进出油口位置共有0°, 90°, 180°, 270°四种
　　4. 油泵出厂时已根据用户需要调整好进出油口相对位置,用户不得擅自改变油口位置
用户注意事项
1.请在油泵装配前，油泵进油口必须加注液 压油，以避免启动瞬间发生干摩擦损伤油泵。 2.请注意泵的运转方向，泵反转或空转会使
泵损坏。 3.请注意液压系统的压力设定，超压会使泵损坏
\曲柄滑块机构的数学模型，已知常量：曲柄的长度 ==11mm，连杆长度=400mm，曲柄旋转角度= =30，滑块与x轴所夹的角度=90°
直齿共轭内啮合齿轮泵性能：无泄露驱动方式：电动泵轴位置：边立式叶轮数目：单级 双极排出压力：8.0 16 32 pMpa效率：85 ％必需汽蚀余量：1 rm适用范围：冶金机械、电钻辅机、石油化工机械、食品包装机械，剪板机，折弯机，伺服系统
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出油口位置说明:
1. 进出油口相对位置可作调整
　　2. 进出油口位置在同一平面时,即相对位置成0°,可用数字” 1” 来表示,以此为基准,从轴端方向看进油口位置固定不变,出油口位置顺时针旋转90°即相对位置成90°,可用数字” 2” 表示.依此类推,数字” 3” 表示相对位置成180° 数字” 4” 表示相对位置270°
　　3. nb2、nb3系列进出油口位置共有0°, 180°两种.nb4、nb5系列进出油口位置共有0°, 90°, 180°, 270°四种
　　4. 油泵出厂时已根据用户需要调整好进出油口相对位置,用户不得擅自改变油口位置
用户注意事项
1.请在油泵装配前，油泵进油口必须加注液 压油，以避免启动瞬间发生干摩擦损伤油泵。 2.请注意泵的运转方向，泵反转或空转会使
泵损坏。 3.请注意液压系统的压力设定，超压会使泵损
1.1建立位移方程
建立位移方程[15]：
将矢量方程转化为解析形式，有

已知，，，，解方程组（9-1）得

当>0时
=
当<0时
=+
当=0时
=，
1.2建立速度方程
对方程组（9-1）两边对时间求导，整理得
（9-2）
已知
解方程组（9-1）得

1.3建立加速度方程
对方程组（9-2）两边对时间求导整理得
（9-3）
已知，，，，，，，，解方程组（9-3）得


2 曲柄滑块机构的运动仿真

根据上面的滑块和曲柄连杆的运动学函数关系，编译C语言程序[16]，求曲柄每转过5度时的滑块的位移、速度、加速度值
直齿共轭内啮合齿轮泵性能：无泄露驱动方式：电动泵轴位置：边立式叶轮数目：单级 双极排出压力：8.0 16 32 pMpa效率：85 ％必需汽蚀余量：1 rm适用范围：冶金机械、电钻辅机、石油化工机械、食品包装机械，剪板机，折弯机，伺服系统
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1. 进出油口相对位置可作调整
　　2. 进出油口位置在同一平面时,即相对位置成0°,可用数字” 1” 来表示,以此为基准,从轴端方向看进油口位置固定不变,出油口位置顺时针旋转90°即相对位置成90°,可用数字” 2” 表示.依此类推,数字” 3” 表示相对位置成180° 数字” 4” 表示相对位置270°
　　3. nb2、nb3系列进出油口位置共有0°, 180°两种.nb4、nb5系列进出油口位置共有0°, 90°, 180°, 270°四种
　　4. 油泵出厂时已根据用户需要调整好进出油口相对位置,用户不得擅自改变油口位置
用户注意事项
1.请在油泵装配前，油泵进油口必须加注液 压油，以避免启动瞬间发生干摩擦损伤油泵。 2.请注意泵的运转方向，泵反转或空转会使
泵损坏。 3.请注意液压系统的压力设定，超压会使泵损
1轴的材料
轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度。在载荷一定的情况下，好的材料能提高轴的工作性能及寿命，但同时要考虑到材料的经济性，故采用45号钢，并做调质处理，查参考文献[8]得 =103～126，取=116，=60MP。
轴的失效形式：主要有断裂、磨损、超过允许范围的变形和振动等，对于轴的设计应满足下列要求：
1. 足够的强度。
2. 足够的刚度。
3. 振动的稳定性[4]。
1.2 轴径的最小许用值
根据扭转强度条件计算公式[9]
≥ =116×=62.94mm
1.3确定轴上的零件的装配方案
深沟球轴承、套筒和轴端挡圈从轴的左端依次安装，深沟球轴承、套筒、齿轮、轴端挡圈从轴的右侧依次安装。轴承选择6014型深沟球轴承。
1.4 轴上的零件定位
1. 轴向定位
轴上的零件是以轴肩、套筒来保证的。
2. 周向定位
限制轴上零件与轴发生相对转动，本次设计采用键来固定。
1.5轴各段直径和长度的确定
类比工厂样机，确定主轴的各段直径及长度。
1.6 绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图
根据以上计算及装配定位要求[10]，绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图如图6-1所示。
1.沉头螺钉 2.套筒 3.深沟球轴承 4.螺钉锁紧挡圈 5.偏心轮 6.大齿轮 7.轴端挡圈
单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
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液压闸式剪板机有限元分析
1 液压闸式剪板机模型的建立

（1）模型的建立

建模是有限元分析前处理部分的关键，是将系统的本质信息通过一定的方式

转化成切实有用的描述方式。模型的建立一般有两种方式：一种是实体建模，即

先建立实体模型的几何参数化三维模型，再将模型导入到有限元分析软件中；另

外一种方法是直接建模法，即利用 ANSYS 软件中的 DesignModeler 模块直接建

立实体参数化几何模型。对于比较复杂的结构，在 ANSYS 软件中直接建模比较

繁琐，并且模型难以准确反映实际结构。此时大多使用实体建模，实体建模适用

于较复杂的三维结构，具体差别见表
单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
液压闸式剪板机设计参数


剪板机的主要参数由设备结构参数和设备性能参数组成。QC11Y-16×2500 型液压闸式剪板机的结构参数如表 1 所示。

表1 液压闸式剪板机的基本参数

Tab.2.1 Basic parameters of shearing machine


序号 名称 数值 单位 备注

1 可剪最大板厚 普通板 16 mm
不锈钢 10 mm

2 可剪最大板宽 2500 mm
3 被剪板料强度 450-650 N/mm2
4 后挡料最大距离 800 mm
5 行程次数 8-15 min-1
6 立柱间距离 2730 mm
7 刀片长度 2600 mm
8 工作台离地面高度 840 mm
型号 Y180L-4/B5
9 主电动机 转速 1460 r/min

型号 Y711-4 变频调速
10 后挡料电动机 功率 0.5 kw
转速 1500 r/min

型号 NB3-G50F
11 齿轮泵 流量 50 L/min
压力 32 Mpa

长 3145 mm 净尺寸
12 外形尺寸 宽 1770 mm 净尺寸
高 2250 mm 净尺寸

13 机器重量 8.7 T 净重
液压闸式剪板机的性能参数包括以下几个部分：

单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
设计变量
Tab.5.1 Changing values in design
设计变量 初值(mm) 下限值(mm) 上限值(mm)
左墙板厚度 60 40 60
右墙板厚度 60 40 60
外压板厚度 45 25 45

3.状态变量：在机架的尺寸优化设计中，状态变量可以取结构最大许可应力

或者最大变形作为限制，构成尺寸优化设计中的约束。在本章中设定应力最大值为 215Mpa，位移约束最大值为 1mm[71]。

3.2 机架结构尺寸优化仿真分析

显示所有优化的结果，如表 5.2 所示，其中最佳序列以表示。

表 5.2 迭代结果
Tab.5.2 Iteration results
序号 左墙板厚度（mm） 右墙板厚度（mm） 外压板厚度（mm） 机架总重（kg）
1 60 60 45 4564
2 56.2 57.0 43.5 4320
3 55.3 55.2 43.2 4250
4 52.1 53.2 42.5 4130
5 50.5 51.3 41.1 4029
6 48.2 49.8 39.5 4023
7 50.6 50.9 40.1 4120
8 51.6 52.7 41.5 4220
9 50.2 53.9 42.5 4230
10 52.6 50.2 41.2 4109
11 53.7 51.2 40.3 4290
12 52.3 52.1 40.9 4253
13 51.3 51.7 41.2 4160
14 50.6 50.9 40.6 4115
15* 50.3 50.2 40.3 4111
注塑机、试验机、橡胶平板硫化机、压铸机、弯管机、冲剪机、压砖机、电瓶叉车等。

型号：

单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F

单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F

双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F

冲床冲压力计算公式
冲床冲压力计算公式P=kltГ
其中:k为系数,一般约等于1,
l冲压后产品的周长,单位mm;
t为材料厚度,单位mm;
Г为材料抗剪强度.单位MPa 一般取320就可以 .
算出的结果是单位是牛顿,在把结果除以9800N/T,得到的结果就是数字是多少就是多少T.
这个只能算大致的,为了安全起见,把以上得到的值乘以2就可以了,这样算出的值也符合复合模的冲压力.
----------------------------------

冲裁力计算公式：P=KLtτ
P——平刃口冲裁力（N);
t——材料厚度(mm);
L——冲裁周长(mm);
τ——材料抗剪强度(MPa);
K——安全系数，一般取K=1.3.

------------------------------------
冲剪力计算公式：F=SL*440/10000
S——工件厚度
L——工件长度
一般情况下用此公式即可。
注塑机、试验机、橡胶平板硫化机、压铸机、弯管机、冲剪机、压砖机、电瓶叉车等。
型号：
单级低压泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
单级中压泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
双级高压泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
为了提高液压闸式剪板机的性能和比强

度，实现轻量化设计，本章以自重最轻为优化目标，对剪板机机架进行了结构尺

寸和拓扑优化。

1 结构优化设计概述

优化设计兴起于上世纪中期，并作为一门新兴学科，逐渐在设计领域得到应

用。得益于现代计算机的广泛应用与发展，结构优化设计逐渐发展成集工程力学、

数学规划及计算力学等为一体的现代设计。优化设计是在解决复杂设计问题时，

能在众多解决方案中选出最好解决方案的科学方法[57-58]。结构优化方法是根据给

定的工况、模型的材料、施加的载荷和模型的约束条件，建立结构优化的数学模

型。结构优化的数学模型主要有三部分内容：一是设计变量，二是约束条件，三

是目标函数。优化设计与以前设计者的经验设计相比较，其优点为：优化设计可

以根据已知条件，得到最优结构的材料布置方案，因此它能更好的改善、完善结

构的性能，同时也为工程结构的最优设计提供了先进的工具[59]。

1 结构优化设计的数学模型


对一般的结构优化设计问题，其数学模型可表示如下：

对于设计变量 X ? ?x1 , x2 , , xn ?T

满足约束条件 gi ?X ?? 0, i ? ?1,2, , m?
hj ?X ?? 0, j ? ?1,2, , p?

-/gjchhh/-

经营销售系列液压泵元件等，内啮合齿轮泵,液压油泵产品适用于液压系统 剪轧机械,折弯机械,注塑机械,陶瓷行业,工 程机械,矿山机械。液压泵元件等，内啮合齿轮泵,适用于液压系统 剪轧机械,折弯机械,注塑机械,