1、以恒壓給水設備水泵壓力、噴嘴橫移速度、靶距、噴嘴直徑作為試驗因素進(jìn)行單因素試驗，確定每個(gè)因素在水力切割中的最佳水平。
①水泵壓力對切斷率的影響。根據己有靶距對水力切割效果的影響，將靶距選取在核心段內，即70?140d，任選靶距Z=80d；艾蒿直徑為1.98mm，固定橫移速度250mm/min；取噴嘴直徑0.5mm。根據式3.3計算結果，取壓力12MPa，13MPa，14MPa，15MPa進(jìn)行試驗。試驗結果中取切斷率最高且管道泵壓力較小的結果作為下一步及正交試驗的恒壓給水設備水泵壓力，假設其數值為P。
②噴嘴橫移速度對切斷率的影響。靶距與I中靶距一致，取I=80d；取噴嘴直徑0.5mm，取I中確定的恒壓給水設備水泵壓力p，根據研究，選定橫移速度500、1000、2000、3000、4000、5000mm/min進(jìn)行試驗。取本次試驗中切斷率最高且橫移速度較大的結果作為下一步及正交試驗中的橫移速度，設數值為V。
③靶距對切斷率的影響。選定I、II所確定的水泵壓力與橫移速度V，由于不同噴嘴直徑射流核心段長(cháng)度不同，故需將不同噴嘴直徑分別試驗。首先取噴嘴直徑0.25，分別選取噴嘴直徑的20、40、60、80、100、150倍，即5，10，15，20，25，37.5mm進(jìn)行試驗；然后更換噴嘴，直徑d*=0.5mm則靶距依次為10，20，30，40，50，70mm進(jìn)行試驗；最后取噴嘴直徑d*=0.75mm，靶距依次為15，30，45，60，75，112.5mm進(jìn)行試驗。
2、以單因素試驗中各因素切割最佳水平為基礎，水泵廠(chǎng)分別取其上下的一個(gè)數值，作為該因素的三個(gè)水平。由于噴嘴直徑與靶距之間有交互關(guān)系，將噴嘴直徑單獨提出，設計三個(gè)三因素三水平正交試驗表。當壓力小于13.5MPa時(shí)，切斷率小于90%，當壓力達到14MPa時(shí)，切斷率可達100%。故在多因素試驗中，可選取壓力12.5MPa、13.5MPa和14.5MPa作為該因素的3個(gè)水平進(jìn)行試驗。
圖1：噴嘴橫移速度與切斷率的關(guān)系
當橫移速度小于2500mm/min時(shí)，切斷率為100%，當橫移速度大于2500mm/min時(shí)，切斷率逐漸降低，并隨著(zhù)橫移速度的增大，降低幅度增大。故在多因素試驗中，可選取橫移速度2000、2500、3000mm/min作為該因素的3個(gè)水平進(jìn)行試驗。
表1：正交試驗結果表
列號 列號2 | 壓力（MPa) | 靶距（cm) | 橫移速度(cm/min) | 切斷率％ |
1 | 13.5 | 1.5 | 200 | 70.00 |
2 | 13.5 | 2 | 250 | 80.00 |
3 | 13.5 | 2.5 | 300 | 85.00 |
4 | 14 | 1.5 | 250 | 85.00 |
5 | 14 | 2 | 300 | 90.00 |
6 | 14 | 2.5 | 200 | 100.00 |
7 | 14.5 | 1.5 | 300 | 60.00 |
8 | 14.5 | 2 | 200 | 80.00 |
9 | 14.5 | 2.5 | 250 | 90.00 |
根據軟件分析，噴嘴直徑0.25mm時(shí)，在切割過(guò)程中，對于切割正交試驗，靶距都對切割率有顯著(zhù)性的影響。靶距，壓力、橫移速度對切割率影響不顯著(zhù)。試驗極差最大因素是靶距，其次是壓力，橫移速度為最小。該試驗的最優(yōu)方案為B3A2C2，即壓力為13.5MPa。
恒壓給水設備水泵廠(chǎng)綜合分析三次正交試驗結果，可得出噴嘴直徑與水泵壓力、靶距及橫移速度關(guān)系為正相關(guān)，較小的噴嘴直徑，所需水泵壓力較小，靶距和橫移速度亦需較小。但是太小的噴嘴直徑在制造和加工上需要更高精度的儀器，且實(shí)踐操作中射流不能摻有任何雜質(zhì)，否則噴嘴極易堵塞；而選擇較大的噴嘴直徑，制造和加工時(shí)難度較低，且能夠具有較快的橫移速度即切割效率可更高，然而需要水泵提供的壓力更高，這樣消耗能源較大，造成資源浪費。且通過(guò)計算，噴嘴直徑應不大于1.5，否則會(huì )造成雜草被沖彎而無(wú)法被割斷的結果。在實(shí)踐生產(chǎn)生活中，噴嘴直徑的選取應在綜合考慮經(jīng)濟可行、操作方便，技術(shù)可靠的基礎上確定。
在對艾蒿的切割中，當噴嘴直徑小于或等于0.5mm時(shí)，恒壓給水設備水泵壓力不是影響切割效果的主要因素。而當噴嘴直徑大于0.5時(shí)，管道泵壓力對切割效果影響最顯著(zhù)。因為當噴嘴直徑較小時(shí)，射流流束細，能量小，雖然受到空氣阻力小，但從噴口到切割點(diǎn)射流能量損失占射流能量比例大，所以壓力變化時(shí)對實(shí)際射流沖擊雜草時(shí)的速度變化影響相對較小，對切割效果影響不明顯。而當噴嘴直徑較大時(shí)，射流流束變大，射流能量也大，雖然受到空氣阻力大，噴射過(guò)程中能量損失大，但是占射流能量比例小，所以壓力變化時(shí)對實(shí)際射流沖擊雜草時(shí)的速度變化影響大，該因素也成為水力割草的主要影響因素。
由于對于雜草等軟基性材料的切割尚無(wú)相關(guān)研究報道，本試驗橫移速度以金屬等硬基性材料切割時(shí)的橫移速度為參考。單因素試驗中也已找到橫移速度對切割效果影響的關(guān)系：即在對直徑1.98mm艾蒿的切割試驗中，當橫移速度超過(guò)2500mm/min時(shí)，切割效果逐漸變差。在本試驗中，噴嘴橫移速度對切割效果影響最小。其具體影響效果有待進(jìn)一步研究。
在水力切割雜草中，靶距對切割效果的影響顯著(zhù)，靶距的選擇應在核心段，且靶距越小，切割效果越好。因為高速射流能量并不巨大，而是能量集中。射流在空氣中行進(jìn)，受到空氣阻力的影響，能量損失占射流能量的比例下降梯度大。所以靶距的選擇應當不小于70A即應當在射流的核心段內，且在此基礎上，靶距選擇盡量小。在實(shí)踐生產(chǎn)生活中，靶距的選擇還需考慮操作的簡(jiǎn)便性和經(jīng)濟的合理性。
